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Los ensayos de tensiones residuales en profundidad se realizaron sobre el material mecanizado con herramienta sin desgaste y con radio de arista de 0,08 mm, ambas con velocidad de corte 120 m/min y avance 0,1 mm/rev. Se tomaron medidas hasta profundidades de 400 micrómetros.

Los resultados correspondientes a la herramienta sin desgaste y con herramienta con redondeo de filo máximo se muestran en las tablas y figuras siguientes.

La limitación en el número de ensayos de tensiones residuales en profundidad se debe a su elevado coste. Por ello se ha determinado obtener las medidas con la herramienta sin desgaste, siendo el este valor el de referencia. En segundo lugar se ha elegido la herramienta con mayor redondeo de arista, por considerarse que potencialmente representa la variación de geometría de filo con mayor influencia sobre las tensiones residuales.

En la figura 2.41 se observan los perfiles de tensiones residuales en profundidad obtenidos para ambas herramientas. Las tensiones debidas a una herramienta sin desgaste, muestran una disminución importante de las tensiones residuales radiales (TRZ) por tracción a mayor profundidad. Se puede observar, que la reducción de las tensiones residuales es brusca y se estabiliza rápidamente, mientras que en la dirección

circunferencial (TRX), las tensiones residuales son más de compresión (valores negativos).

En el caso de las tensiones correspondientes al mecanizado con herramienta con redondeo de arista de 0,08 mm, se observa una progresiva disminución de las tensiones residuales a medida que se aumenta la profundidad, teniendo valores de tracción en la superficie y valores de compresión a partir de 100 micras en la dirección circunferencial (TRX). En la dirección radial (TRZ), el perfil de las tensiones residuales muestra muy poca compresión. En ambas direcciones, las tensiones residuales, a partir de una cierta profundidad son aproximadamente constantes.

El perfil de tensiones circunferenciales estabiliza en valores negativos, siendo estos los valores de tensiones que posiblemente se tenían en el material ensayado antes del mecanizado. Se observa que al aumentar el radio de arista se obtienen tensiones residuales de comprensión estabilizadas a menores profundidades. Estos resultados son coherentes con los descritos en M’Saoubi et al, 1999, y Outeiro et al, 2006(a).

Tensiones Residuales en Profundidad - Exp. (Hta. sin desgaste, Vc= 120 m/min, a = 0,1 mm/rev.)

-800 -400 0 400 800 1200 1600 0 0,1 0,2 0,3 0,4 Profundidad (mm) T en si ón R . (M P a) TRX TRZ Tensiones Residuales en Profundidad - Exp.

(Hta.5 r=0,08 mm, Vc= 120 m/min, a = 0,1 mm/rev.)

-400 0 400 800 1200 1600 0 0,1 0,2 0,3 0,4 Profundidad (mm) T en si ón R . (M P a) TRX TRZ

Figura 2.41 Perfiles de tensiones residuales en profundidad para herramientas sin desgaste y de radio 0,08 mm.

Tabla 2.15 Tensiones residuales en profundidad inducidas por herramienta sin desgaste (redondeo de filo 0,02 mm), Vc = 120 m/min y a= 0,1 mm/rev.

Geometría de

herramienta Prof. (µm)

Tensiones residuales

0º(*) – Eje Z -90º (**) – Eje X

MPa MPa +/- MPa MPa +/-

Herramienta sin desgaste (radio 0,02 mm) 0 1184,1 128,8 1098,2 153,2 55 836,2 37,3 169,4 28,3 109 464,8 38,0 -231,2 44,2 146 357,4 42,8 -275,3 24,7 200 167,5 27,5 -354,1 43,6 287 112,7 7,8 -286,0 30,7 381 70,2 12,1 -236,2 25,3

* 0º medida en el eje Z, es decir, a la dirección radial

** -90º medida en el eje X, es decir, a la dirección circunferencial

Tabla 2.16 Tensiones residuales en profundidad inducidas por herramienta con desgaste de redondeo de arista 0,08 mm, Vc = 120 m/min y a= 0,1 mm/rev.

Geometría de

herramienta Prof. (µm)

Tensiones residuales

0º(*) – Eje Z -90º (**) – Eje X

MPa MPa +/- MPa MPa +/-

Herramienta con radio 0,08 mm 0 1211,5 43,3 927,6 124,6 64 296,7 46,7 -91,7 6,8 130 54,8 44,5 -277,0 16,3 157 64,5 59,5 -264,7 65,6 215 -71,2 4,3 -239,5 35,7 315 -89,0 66,8 -341,8 70,5 384 -14,5 25,4 -325,2 96,2

* 0º medida en el eje Z, es decir, a la dirección radial

** -90º medida en el eje X, es decir, a la dirección circunferencial. 2.3 CONCLUSIONES DEL CAPÍTULO

En este capítulo se ha descrito el trabajo experimental realizado para la medida de fuerzas de mecanizado y tensiones residuales correspondientes al corte ortogonal en seco del material AISI 316L con distintas geometrías de herramienta desgastada. Para ello se ha desarrollado una metodología novedosa que permite realizar ensayos de corte ortogonal con herramientas con geometrías correspondientes a distintos tipos y niveles de desgaste.

También se han mostrado y analizado los resultados obtenidos en dichos ensayos, verificándose su coherencia con los resultados de estudios similares presentes en referencias científicas. Los resultados experimentales de fuerzas y tensiones residuales obtenidos se corresponden con una gran variedad de geometrías de herramienta representativas de todos los tipos de desgaste. Por ello suponen una aportación novedosa de interés para el conocimiento de los procesos de mecanizado en seco del material AISI 316L con herramientas desgastadas.

En relación con la fuerza de mecanizado, se han presentado, para todos los ensayos de corte realizados, los valores de la fuerza de corte (Fc), fuerza de avance (Fa) y la relación entre ambas expresada como Fa/Fc.

Se han determinado las tensiones residuales superficiales en las direcciones circunferencial y radial para ciertos parámetros de corte y geometrías de herramienta. Para los mecanizados con herramienta sin desgaste (radio 0,02 mm) y con redondeo de filo máximo (0,08 mm) también se han obtenido valores de tensiones residuales en profundidades de hasta 400 micrómetros.

En base al análisis de los valores de fuerzas y tensiones residuales obtenidos se pueden extraer las siguientes conclusiones:

 En general, todas las geometrías de desgaste de herramienta consideradas, excepto las correspondientes al desgaste de cráter, muestran un incremento de la fuerza corte y de la fuerza de avance al aumentar el nivel del desgaste. El incremento de la fuerza de avance es superior, por lo que también la relación Fa/Fc aumenta con el nivel de desgaste. Esta conclusión es por tanto aplicable a las siguientes geometrías de herramienta: flanco, redondeo de filo, chaflán, recrecimiento de filo y desgastes mixtos flanco-chaflán y flanco-redondeo.

 Al aumentar el nivel de desgaste de cráter de la herramienta disminuyen la fuerza de corte, la fuerza de avance y la relación Fa/Fc. La presencia de cráter

en las herramientas de corte influye sobre el proceso de formación de viruta de forma análoga al aumento del ángulo de desprendimiento.

 La combinación en una misma herramienta de desgaste de flanco y redondeo de arista de corte produce un incremento de Fa similar a la combinación de los incrementos correspondientes a dichos desgastes por separado. Sin embargo, el incremento de Fc es bastante superior para la herramienta con desgaste mixto flanco-redondeo. Esto puede ser debido a que el incremento adicional de Fa debido al mayor redondeo de filo produce una mayor fricción en el flanco de la herramienta y por tanto un aumento de Fc.

 La combinación en una misma herramienta de chaflán en el filo y desgaste de flanco produce un incremento de Fa inferior al que se obtendría combinando directamente los incrementos correspondientes a dichos desgastes por separado. El incremento de Fc es similar a la combinación de los incrementos obtenidos para dichos desgastes por separado.

 Para los mecanizados con herramienta sin desgaste, las tensiones residuales superficiales radial y circunferencial no varían con el avance, y disminuyen al aumentar la velocidad de corte.

 Las herramientas con desgaste de flanco y redondeo de filo producen una ligera disminución de las tensiones residuales circunferenciales. No se observan cambios significativos en las tensiones radiales.

 Las herramientas con desgaste de cráter muestran una ligera disminución de las tensiones radiales, mientras que las circunferenciales se mantienen constantes.

 Las herramientas con recrecimiento de filo presentan mayores tensiones radiales, mientras que las circunferenciales prácticamente no varían.

 El perfil de tensiones circunferenciales estabiliza en valores negativos, siendo estos los valores de tensión que posiblemente se tenían en el material ensayado antes del mecanizado. Se observa que al aumentar el radio de arista se obtienen tensiones residuales de comprensión estabilizadas a menores profundidades.