Evaluación y análisis de procedimientos para la medida de la temperatura en procesos de torneado en seco de aleaciones ligeras

Resumen

Esta Tesis Doctoral presenta una metodología para la evaluación de la temperatura en el torneado de aleaciones ligeras. En la revisión bibliográfica realizada se ha detectado el interés por parte de los investigadores de disponer de una referencia de los valores de temperatura o los cambios de la misma, para explicar otros fenómenos ya estudiados. De esta revisión se ha concluido en la necesidad de protocolizar una metodología que permita la evaluación de la temperatura. Se han analizado las posibilidades de aplicación de métodos de medida por contacto y por radiación, y también las deficiencias de cada uno de ellos, cuantificando el valor de incertidumbre en las medidas realizadas. Para la medida por contacto se han seleccionado sensores termopares encapsulados en vaina de pequeño diámetro y se ha realizado un estudio para determinar la mejor ubicación de los mismos en la herramienta. Se han desarrollado diferentes pruebas de cómo alojarlos en la herramienta, realizando ranuras, en primer lugar sobre una probeta del material de la herramienta, y posteriormente en la propia herramienta. Una vez realizadas las ubicaciones, antes de emplearlas en situaciones reales de mecanizado se han efectuado pruebas estáticas tanto en instalación térmica estabilizada como mediante la aplicación de una fuente de calor puntual en el filo de la herramienta para comparar las lecturas de temperatura en las diferentes ubicaciones y determinar aquella que detecte en menor tiempo los cambios de temperatura. De estos estudios se ha obtenido una primera aproximación que muestra una evolución de la temperatura que se aproxima a los resultados que se obtienen al realizar la medida en el torneado. La medida por radiación se ha realizado mediante cámara termográfica. Previamente, se ha evaluado la emisividad de la herramienta de forma experimental y para diferentes acabados de la herramienta, a fin de poder obtener un valor promedio y acotar el límite de error. Se ha aplicado el metodología establecida a un proceso de torneado de aleación de Titanio. En la medida por radiación se ha encontrado la dificultad de poder visualizar el filo de corte, incluso al finalizar el proceso, debido a la disposición de la viruta. Los resultados obtenidos del método de medida por contacto han proporcionado un conjunto de datos en los que se observan tramos diferenciados en pendiente y fluctuación y que permiten su ajuste a un modelo exponencial inverso con una evolución temporal que depende de los parámetros de corte. Para estos datos se ha realizado una estimación de incertidumbre en la medida.