Análisis del aspecto térmico en el torneado duro del acero aleado AISI 52100 bajo un entorno de mínima fluido de corte utilizando FEM
Autores: Mane, Sandip; Patil, Rajkumar Bhimgonda; Kolhe, Mohan Lal; Roy, Anindita; Kamble, Amol Gulabrao; Chaudhari, Amit
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Análisis del aspecto térmico en el torneado duro del acero aleado AISI 52100 bajo un entorno de mínima fluido de corte utilizando FEM
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Papel
Estudio de simulación
Torneado duro
Acero aleado AISI 52100
Herramientas de carburo recubiertas
Fluido de corte
AdvantEdge
Análisis de elementos finitos
Mallado adaptativo
Parámetros de corte
Velocidad de corte
Tasa de avance
Profundidad de corte
Distancia de separación de la boquilla
ángulo del chorro
Velocidad del chorro
Parámetros de proceso óptimos
ANOVA
Temperatura de la superficie mecanizada
Fuerza de corte
Longitud de contacto herramienta-viruta
Optimización de Taguchi
Efectos térmicos
Resultados experimentales
Modelo de elementos finitos.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
Este documento describe un estudio de simulación sobre el torneado duro del acero aleado AISI 52100 con herramientas de carburo recubiertas bajo condiciones mínimas de fluido de corte utilizando el software comercial AdvantEdge. Se realizó un análisis de elementos finitos acoplado con mallado adaptativo para capturar con precisión los gradientes de temperatura. Para minimizar el número de experimentos mientras se optimizaban los parámetros de corte junto con los parámetros de aplicación de fluido, se observaron como parámetros óptimos de proceso una velocidad de corte (v) de 80 m/min, una tasa de avance (f) de 0.05 mm/rev, una profundidad de corte (d) de 0.15 mm, una distancia de separación de boquilla (NSD) de 20 mm, un ángulo de chorro (JA) de 30 grados y una velocidad de chorro (JV) de 50 m/s, basándose en las relaciones señal-ruido de la respuesta combinada. Los efectos de cada parámetro sobre la temperatura de la superficie mecanizada, la fuerza de corte, la temperatura de corte y la longitud de contacto herramienta-viruta se determinaron utilizando ANOVA. La profundidad de corte afectó la fuerza de corte, mientras que la velocidad de corte y la velocidad de chorro afectaron la temperatura de corte y la longitud de contacto herramienta-viruta. La velocidad de corte influyó significativamente en la temperatura de la superficie mecanizada, mientras que otros parámetros mostraron un efecto mínimo. La distancia de separación de boquilla exhibió un efecto menos significativo. La optimización de Taguchi determinó la combinación óptima de parámetros de proceso para minimizar los efectos térmicos durante el torneado duro. Los resultados de simulación de temperatura de corte y fuerza de corte fueron altamente consistentes con los resultados experimentales. Por otro lado, los resultados simulados para la longitud de contacto herramienta-viruta y la temperatura de la superficie mecanizada fueron muy cercanos a los valores encontrados en la literatura. El resultado validó la capacidad del modelo de elementos finitos para simular con precisión el comportamiento térmico durante las operaciones de torneado duro.
Descripción
Este documento describe un estudio de simulación sobre el torneado duro del acero aleado AISI 52100 con herramientas de carburo recubiertas bajo condiciones mínimas de fluido de corte utilizando el software comercial AdvantEdge. Se realizó un análisis de elementos finitos acoplado con mallado adaptativo para capturar con precisión los gradientes de temperatura. Para minimizar el número de experimentos mientras se optimizaban los parámetros de corte junto con los parámetros de aplicación de fluido, se observaron como parámetros óptimos de proceso una velocidad de corte (v) de 80 m/min, una tasa de avance (f) de 0.05 mm/rev, una profundidad de corte (d) de 0.15 mm, una distancia de separación de boquilla (NSD) de 20 mm, un ángulo de chorro (JA) de 30 grados y una velocidad de chorro (JV) de 50 m/s, basándose en las relaciones señal-ruido de la respuesta combinada. Los efectos de cada parámetro sobre la temperatura de la superficie mecanizada, la fuerza de corte, la temperatura de corte y la longitud de contacto herramienta-viruta se determinaron utilizando ANOVA. La profundidad de corte afectó la fuerza de corte, mientras que la velocidad de corte y la velocidad de chorro afectaron la temperatura de corte y la longitud de contacto herramienta-viruta. La velocidad de corte influyó significativamente en la temperatura de la superficie mecanizada, mientras que otros parámetros mostraron un efecto mínimo. La distancia de separación de boquilla exhibió un efecto menos significativo. La optimización de Taguchi determinó la combinación óptima de parámetros de proceso para minimizar los efectos térmicos durante el torneado duro. Los resultados de simulación de temperatura de corte y fuerza de corte fueron altamente consistentes con los resultados experimentales. Por otro lado, los resultados simulados para la longitud de contacto herramienta-viruta y la temperatura de la superficie mecanizada fueron muy cercanos a los valores encontrados en la literatura. El resultado validó la capacidad del modelo de elementos finitos para simular con precisión el comportamiento térmico durante las operaciones de torneado duro.