Análisis, evaluación y propuestas de mejora del rendimiento del mecanizado de alta velocidad de aleaciones de aluminio de interés en la industria aeronáutica

Resumen

El rendimiento de un proceso de fabricación ha venido tradicionalmente evaluado desde puntos de vista económicos y/o productivos. No obstante, Las tendencias actuales obligan a considerar otros factores, debiendo evaluarse el rendimiento de un proceso tomando también en consideración aspectos energéticos, funcionales y medioambientales. Un sector industrial líder en inversión en I+D+i es el aeronáutico. Sin embargo, hay veces que los esfuerzos investigadores deben encaminarse a la búsqueda de mejoras de procesos de fabricación considerados de alto valor añadido. Uno de estos procesos, el Fresado Periférico de Alta Velocidad (FPAV) de planchas superpuestas de aleaciones de aluminio de forja, es especialmente relevante en las plantas de chapistería aeronáuticas, en las que suele encontrarse en la cabecera de la línea productiva, marcando el ritmo de producción de la cadena. Así, una mejora en dicho proceso no sólo conlleva al aumento de su propio rendimiento, sino también al aumento del rendimiento de la secuencia completa de fabricación de las piezas. Entre las diferentes vías que se han considerado para el aumento del rendimiento de este proceso, destaca la que viene dada por la optimización de la herramienta de corte, basada en el diseño de herramientas con geometrías sencillas y económicas, con clara orientación a proceso, y el aumento de vida de las mismas, por medio de la mejora del material constituyente y del trabajo en rangos de parámetros de corte optimizados. El uso de este tipo de herramientas personalizadas, junto con el uso de sistemas de lubricación sostenibles, como el MQL (Minimum Quantity Lubrication), incrementan el rendimiento particular desde los cuatro puntos de vista anteriormente expuestos; económico/energético/funcional/medioambiental, incrementándose el rendimiento global del proceso. Para sentar las bases que abordan esta mejora, ha sido necesario el estudio y caracterización del mecanismo de desgaste predominante en el proceso, así como el estudio del comportamiento de la herramienta ante la presencia de este mecanismo en el dominio temporal. Entre las modificaciones geométricas, cabe destacar la aplicación de afilados radiales en la cara de incidencia, y el suavizado de las superficies de desprendimiento mediante procesos de lapeado. La primera modificación mejora sustancialmente la resistencia mecánica del filo de corte, mientras que la segunda retrasa los efectos causados por la adhesión en el mecanismo de desgaste por adhesión secundaria o indirecta. Por otro lado, la aplicación de tratamientos térmicos de temple, en un proceso mínimamente invasivo en la producción, y de coste mínimo, ha mostrado una aumento sustancial de la vida de las herramientas, alcanzándose, para las herramientas con geometría optimizada, tiempos de vida superiores al 300%.