Optimización Multi-Objetivo de la Maquinabilidad y el Consumo de Energía del Hierro Fundido Dependiendo de la Tasa de Enfriamiento
Autores: Öztürk, Burak; Kara, Fuat
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Optimización Multi-Objetivo de la Maquinabilidad y el Consumo de Energía del Hierro Fundido Dependiendo de la Tasa de Enfriamiento
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Tasas de enfriamiento
Microestructura
Valores de dureza
Eficiencia energética
Maquinabilidad
Parámetros de corte
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
Las tasas de enfriamiento en el hierro fundido impactan significativamente su microestructura, llevando a una transformación bainítica en lugar de estructuras ferríticas, resultando en microestructuras con mayor contenido de perlita e incluso formación de cementita. En consecuencia, esta transformación provoca que los valores de dureza varíen entre 160 y 320 HB, afectando directamente la maquinabilidad del material. La eficiencia energética se ha convertido en un enfoque crítico en las técnicas de producción sostenible y en los procesos de mecanizado rentables. Esta variación influye directamente en la maquinabilidad, con una mayor dureza que generalmente mejora la calidad de la superficie. La eficiencia energética en el mecanizado es crucial para la producción sostenible, y el Consumo Específico de Energía de Corte (SCEC) se ha convertido en una métrica clave para evaluar la maquinabilidad. Utilizando algoritmos genéticos (GA) y la Metodología de Superficie de Respuesta (RSM), este estudio optimizó los parámetros de mecanizado para el consumo de energía y el acabado superficial. Los resultados de GA indicaron que una velocidad de corte de 200 m/min y una tasa de avance de 0.15 mm/rev minimizaron la rugosidad superficial a 1.359 Ra mientras reducían el Consumo Específico de Energía (SEC) de 3.25 a 2.83 Wh/mL. La rugosidad superficial más baja (1.0 um) se observó a una dureza de 320 HB, con los mismos parámetros de corte. El análisis de RSM identificó los parámetros óptimos como una velocidad de corte de 150-200 m/min, una tasa de avance de 0.2 mm/rev y una dureza de 220-245 HB, equilibrando la eficiencia energética y la calidad de la superficie. ANOVA mostró que la velocidad de corte y la tasa de avance contribuyeron al 30% de la variabilidad de la rugosidad superficial y al 45% de la variabilidad del consumo de energía.
Descripción
Las tasas de enfriamiento en el hierro fundido impactan significativamente su microestructura, llevando a una transformación bainítica en lugar de estructuras ferríticas, resultando en microestructuras con mayor contenido de perlita e incluso formación de cementita. En consecuencia, esta transformación provoca que los valores de dureza varíen entre 160 y 320 HB, afectando directamente la maquinabilidad del material. La eficiencia energética se ha convertido en un enfoque crítico en las técnicas de producción sostenible y en los procesos de mecanizado rentables. Esta variación influye directamente en la maquinabilidad, con una mayor dureza que generalmente mejora la calidad de la superficie. La eficiencia energética en el mecanizado es crucial para la producción sostenible, y el Consumo Específico de Energía de Corte (SCEC) se ha convertido en una métrica clave para evaluar la maquinabilidad. Utilizando algoritmos genéticos (GA) y la Metodología de Superficie de Respuesta (RSM), este estudio optimizó los parámetros de mecanizado para el consumo de energía y el acabado superficial. Los resultados de GA indicaron que una velocidad de corte de 200 m/min y una tasa de avance de 0.15 mm/rev minimizaron la rugosidad superficial a 1.359 Ra mientras reducían el Consumo Específico de Energía (SEC) de 3.25 a 2.83 Wh/mL. La rugosidad superficial más baja (1.0 um) se observó a una dureza de 320 HB, con los mismos parámetros de corte. El análisis de RSM identificó los parámetros óptimos como una velocidad de corte de 150-200 m/min, una tasa de avance de 0.2 mm/rev y una dureza de 220-245 HB, equilibrando la eficiencia energética y la calidad de la superficie. ANOVA mostró que la velocidad de corte y la tasa de avance contribuyeron al 30% de la variabilidad de la rugosidad superficial y al 45% de la variabilidad del consumo de energía.