Análisis termomecánico de la influencia del desgaste geométrico de las herramientas en procesos de corte ortogonal de aceros

Resumen

Esta Tesis se centra en el análisis termomecánico del efecto del desgaste geométrico de herramienta en el torneado en seco de aceros inoxidables austeníticos. Estos materiales son ampliamente utilizados en aplicaciones de elevada responsabilidad en diferentes sectores industriales. La información obtenida de este análisis puede ser aplicada en la mejora de distintos aspectos del mecanizado como la monitorización del estado de desgaste, el establecimiento de criterios de sustitución de herramienta o el control de daño debido al mecanizado con herramientas desgastadas. La metodología empleada se ha basado en técnicas experimentales y de modelización mediante elementos finitos. Se han analizado varias geometrías de herramienta relacionadas con todos los tipos de desgaste, así como geometrías mixtas flanco-redondeo y flanco-chaflán. Se han realizado ensayos de corte con herramientas con las geometrías indicadas, correspondientes a distintos tipos y niveles de desgaste, y en diferentes condiciones de corte. En estos ensayos se determinaron las componentes de las fuerzas de mecanizado y las tensiones residuales producidas por el proceso de corte. Se ha desarrollado un modelo numérico del proceso objeto de estudio, que incorpora como aportaciones novedosas, el fenómeno de acomodación de filo, así como una ley de fricción híbrido-variable en el contacto herramienta-viruta. El modelo ha sido validado experimentalmente para todos los tipos de desgaste no combinados. Adicionalmente se han realizado estudios relativos a la simulación numérica de pasadas sucesivas, y al efecto de las condiciones de deformación plana en los modelos bidimensionales. El análisis de estos estudios, considerando distintas geometrías de herramienta, constituye otra de las aportaciones de esta Tesis. A diferencia de los trabajos realizados previamente por otros autores, en esta Tesis se han obtenido resultados experimentales y numéricos válidos para todos los tipos de desgaste de herramienta y varias condiciones de proceso. Esto ha permitido extraer conclusiones relativas a la influencia de cualquier tipo de desgaste geométrico de la herramienta sobre las magnitudes termomecánicas asociadas al proceso de mecanizado.