Estudio teórico y experimental de las propiedades dimensionales de la pieza final y vida de la herramienta en procesos de mecanizado por electroerosiónanálisis de su aplicación en la construcción naval

Resumen

El mecanizado por electroerosión (EDM) es una de las tecnologías de mecanizado no convencional más extendidas gracias a su capacidad para fabricar piezas de alta complejidad geométrica y constituidas por materiales de alta dureza. Su aplicabilidad está en continuo crecimiento en diversos sectores tales como la industria aeroespacial, automotriz, fabricación de maquinaria, etc. No obstante, aún está empezando a introducirse en otros sectores donde la utilización de tecnologías productivas más innovadoras suele resultar más lenta, como es el caso de la industria naval, tanto en el campo de nuevas construcciones como en la reparación de buques y componentes de embarcaciones. Los procesos de mecanizado por electroerosión comenzaron a utilizarse en la década de 1940 con las primeras investigaciones científicas sobre estas tecnologías, y desde entonces la comunidad científica ha llevado a cabo numerosos estudios para tratar de determinar los fenómenos que se producen en estos procesos y los parámetros que permiten la optimización de estos procesos de mecanizado para diferentes geometrías, materiales de partida y campos de aplicación. Los trabajos más recientes se han centrado en el análisis de nuevas configuraciones para estos procesos, el efecto de los parámetros del proceso y material de partida, y la modelización teórica del proceso. La presente tesis doctoral tiene el objetivo de conocer en mayor detalle la influencia de algunos de los principales parámetros del proceso sobre el acabado superficial alcanzable en las piezas mecanizadas y el desgaste que se origina en la herramienta durante el proceso de corte, y asimismo tratar de identificar la aplicabilidad de estas tecnologías en el sector naval, para lo cual se ha efectuado el estudio teórico y experimental de estos procesos considerando diferentes condiciones de corte. Dentro del primer capítulo de la presente tesis doctoral, se llevará a cabo un análisis sobre la aplicabilidad del mecanizado por electroerosión en la industria naval. Se comprueba que estas tecnologías tienen interés para los campos de nuevas construcciones y reparaciones navales, y pueden servir para mejorar la competitividad de los astilleros en el mercado actual altamente globalizado y con una enorme competencia a nivel mundial. El estudio experimental incluirá el análisis de las imperfecciones que se originan en la superficie de la pieza, considerando distintos indicadores para la identificación del acabado superficial de la pieza mecanizada. Se evaluará el efecto de distintos parámetros del proceso tales como la intensidad de corriente y la profundidad de penetración, y se deducirá las ecuaciones que permitan seleccionar los valores adecuados para los parámetros de corte de acuerdo con la calidad superficial que se debe respetar. También se recurrirá al análisis experimental para estudiar la pérdida de material que tiene lugar en la superficie del electrodo y caracterizar la forma desgastada de la superficie de la herramienta. Se evaluará las condiciones de corte que permiten optimizar la vida de la herramienta, y se obtendrá las ecuaciones que relacionan las irregularidades de la superficie del electrodo con el valor de los parámetros del proceso que han sido considerados. Por otra parte, se procederá al estudio teórico del proceso de electroerosión, utilizando para ello un modelo numérico simplificado que permita centrarse en los parámetros a estudiar en esta tesis doctoral. El modelo teórico servirá para determinar la eliminación de material que se produce durante el proceso y la textura que presenta la superficie de la pieza mecanizada, y los resultados teóricos obtenidos se compararán con las observaciones experimentales. Finalmente, entre las conclusiones más importantes de esta tesis doctoral se puede destacar la posibilidad de definir un indicador adecuado para describir la calidad superficial de las piezas obtenidas mediante electroerosión por penetración, y la identificación de las diferentes regiones que caracterizan la forma desgastada de la herramienta, así como las ecuaciones que permiten estimar la influencia de los parámetros del proceso sobre el acabado superficial de la pieza final y desgaste que tiene lugar en la superficie del electrodo. http://repositorio.bib.upct.es/dspace/