Optimización del proceso de torneado del acero AISI 304 mediante el sistema de lubricación / enfriamiento con nanofluido criogénico
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Date
2021
Authors
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Publisher
Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica. Maestría en Mecánica Mención Manufactura
Abstract
In the present research work, carbon dioxide was used for cooling and the MQL system
with biodegradable oil Unist Coolube 221 O EP, with nanoparticles of titanium oxide
as an additive for spray lubrication of the models used with the help of the software,
where the experiment with two fittings of, The experiment with two fittings of 30
degrees orientation and cutting speed of 195 m/min, presented more favorable results
in the CFD analysis as surface quality and tool life due to several factors related to the
hydraulics of the system and its geometry makes this configuration of the cutting fluid
to reach the tool adequately; applying CFD analysis, the minimum temperature value
at which the proposed model cools the cutting tool was determined and results in -
74.15 degrees Celsius, this is a higher value than the measured value of -62 degrees
Celsius with the thermocouple in the constructed system, that is because the finite
element software considers ideal conditions without taking into account the losses that
occur in the system, these were validated with in situ experimentation, which yielded
similar values in the shape of the cryogenic fluid beam, validating the proposed
designs, which helped in the optimization proposal, verifying with the laboratory
analysis, where the useful life of the cutting tool in the experiment would reach the
wear criterion at 140 minutes of machining which is the most appropriate.
Description
En el presente trabajo investigativo se empleó dióxido de carbono para el enfriamiento
y el sistema MQL con aceite biodegradable Unist Coolube 221 O EP, con nano
partículas de óxido de titanio como aditivo para la lubricación pulverizada de los
modelos utilizados con la ayuda del software, donde el experimento con 2 racores de,
orientación a 30 grados y velocidad de corte de 195 m/min, presentan resultados más
favorables en el análisis CFD como de calidad superficial y vida útil de la herramienta
debido a varios factores relacionados con la hidráulica del sistema y su geometría hace
que esta configuración del fluido de corte alcance adecuadamente a la herramienta;
mediante análisis CFD se determinó el valor mínimo de temperatura a la que el modelo
propuesto enfría la herramienta de corte y da como resultado -74.15 grados Celsius,
este es un valor superior al medido de -62 grados Celsius con la termocupla en el
sistema construido, esto se debe a que el software de elementos finitos considera
condiciones ideales sin tomar en cuenta las pérdidas que se presentan en el sistema,
estos fueron validados con la experimentación in situ, que arrojaron valores similares
en la forma del haz de fluido criogénico, validando los diseños planteados, lo que
ayudó en la propuesta de optimización, verificando con los análisis de laboratorio,
donde la vida útil de la herramienta de corte en el experimento alcanzaría el criterio de
desgaste a los 140 minutos de mecanizado que es el más adecuado.
Keywords
ANÁLISIS CFD, LUBRICACIÓN, FLUÍDO CRIOGÉNICO, REFRIGERACIÓN LÚBRIDA, RUGOSIDAD SUPERFICIAL, DESGASTE DE HERRAMIENTAS