Análisis comparativo de la evolución del desgaste de las herramientas de corte en procesos de fresado del acero AISI 304 lubricados mediante inundación y nanocriomecanizado
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Date
2024-02
Authors
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Publisher
Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica, Carrera de Ingeniería Mecánica
Abstract
Due to the environmental and operator health problems caused by water emulsion
coolants in the machining area, combined with the low useful life of cutting tools in
milling processes, it has become necessary to study new environmentally friendly
alternatives.
The present research focuses on the study of the effect of a hybrid lubrication method,
which involves the use of the MQL (Minimum Quantity Lubricant) technique with the
addition of nanoparticles in combination with a cryogenic fluid, on the flank wear of
cutting tools in face milling processes of AISI 304 stainless steel. The experiments
were carried out using a semi-finishing process on a CNC milling machine; carbide
cutting inserts with PVD-TiAlN coating were used; the MQL system worked with
biodegradable oil Unist Coolube 2210XP with Titanium Oxide nanoparticles prepared
at 0.5 weight percent and the cryogenic system with Carbon Dioxide in liquid and gas
phase. The machining parameters were: cutting speed of 190 and 270 m/min, feed rate
of 0.1 mm/tooth, axial depth of 0.3 mm. The measurements were performed through a
scanning electron microscope and evaluated using the ISO 8688-1: 1989 standard
under normal wear criteria.
The results obtained in this experimental work indicate an increase in cutting tool life
for the speed of 190 m/min and 270 m/min by 85.35 and 230.60 percent respectively.
Description
Debido a los problemas medioambientales y salud del operario que provocan los
refrigerantes de emulsión en agua en el área de mecanizado, conjuntamente con la baja
vida útil de las herramientas de corte en procesos de fresado, se ha visto la necesidad
de estudiar nuevas alternativas ecológicamente amigables.
La presente investigación se enfoca en el estudio del efecto de un método híbrido de
lubricación, que involucra el uso de la técnica MQL (Mínima Cantidad de Lubricante)
con la adición de nanopartículas en combinación de un fluido criogénico, en el
desgaste de flanco de las herramientas de corte en procesos de fresado frontal del acero
inoxidable AISI 304. Los experimentos fueron llevados a cabo mediante un proceso
de semiacabado en una Fresadora CNC; se utilizaron plaquitas de corte de metal duro
con recubrimiento PVD-TiAlN; el sistema MQL trabajó con aceite biodegradable
Unist Coolube 2210XP con nanopartículas de Óxido de Titanio preparadas al 0.5 por
ciento en peso y el sistema criogénico con Dióxido de Carbono en fase líquida y
gaseosa. Los parámetros de mecanizado fueron: velocidad de corte de 190 y 270
m/min, avance de 0.1 mm/diente, profundidad axial de 0.3 mm. Las mediciones fueron
realizadas a través de un microscopio electrónico de barrido y evaluadas mediante la
norma ISO 8688-1: 1989 bajo un criterio de desgaste normal.
Los resultados obtenidos en este trabajo experimental indican un aumento de la vida
útil de las herramientas de corte para la velocidad de 190 m/min y 270 m/min en un
85.35 y 230.60 por ciento respectivamente.
Keywords
INUNDACIÓN, MQL, NANOFLUIDO, FLUIDO CRIOGÉNICO, METAL DURO, DESGASTE DE FLANCO, TIO2, LCO2, COOLUBE 2210XP