Publicación: Experimental Study for Improving the Repair of Magnesium–Aluminium Hybrid Parts by Turning Processes
Fecha
2018-01-16
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MDPI
Resumen
One of the lightest metallic materials used in the aeronautics, aerospace, and automotive industries, among others, is magnesium, due to its excellent weight/strength ratio. Most parts used in these industries need to be made of materials that are rigid, strong, and lightweight, but sometimes the materials do not simultaneously satisfy all of the properties required. An alternative is to combine two or more materials, giving rise to a hybrid component that can satisfy a wider range of properties. The pieces machined in these industrial fields must satisfy stringent surface roughness requirements that conform to the design specifications. This work shows an experimental study to analyse the surface roughness reached in hybrid components made up of a base of magnesium alloy (UNS M11917) and two inserts of aluminium alloy (UNS A92024) obtained by turning. Its purpose is to determine the influence of the factors and their possible interactions on the response variable, the surface roughness Ra. The study is carried out using a design of experiments (DOE). A product of a full factorial 23 and a block of two factors 3 2 was selected. The factors identified as possible sources of variation of the surface roughness are: depth of cut, feed rate, spindle speed, type of tool, location with respect to the specimen (LRS), and location with respect to the insert (LRI). Data were analysed by means of the analysis of variance (ANOVA) method. The main conclusion is the possibility to carry out the repair and maintenance of parts of magnesium–aluminum hybrid components by dry turning; that is, without cutting fluids and, therefore, in the most sustainable way that the process can be carried out. In addition, different combinations of cutting parameters have been identified that allow these operations to be carried out in an efficient manner, reducing mechanization times and, therefore, also the direct and indirect costs associated with them.
Uno de los materiales metálicos más ligeros utilizados en la industria aeronáutica, aeroespacial y de automoción, entre otras, es el magnesio, debido a su excelente relación peso/resistencia. La mayoría de las piezas utilizadas en estas industrias necesitan estar fabricadas con materiales que sean rígidos, resistentes y ligeros, pero en ocasiones los materiales no satisfacen simultáneamente todas las propiedades requeridas. Una alternativa es combinar dos o más materiales, dando lugar a un componente híbrido que pueda satisfacer un rango más amplio de propiedades. Las piezas mecanizadas en estos campos industriales deben satisfacer estrictos requisitos de rugosidad superficial que se ajusten a las especificaciones de diseño. En este trabajo se muestra un estudio experimental para analizar la rugosidad superficial alcanzada en componentes híbridos formados por una base de aleación de magnesio (UNS M11917) y dos insertos de aleación de aluminio (UNS A92024) obtenidos por torneado. Su finalidad es determinar la influencia de los factores y sus posibles interacciones sobre la variable respuesta, la rugosidad superficial Ra . El estudio se lleva a cabo mediante un diseño de experimentos (DOE). Se seleccionó un producto de un factorial completo 2 × 3 y un bloque de dos factores 3 × 2. Los factores identificados como posibles fuentes de variación de la rugosidad superficial son: profundidad de corte, velocidad de avance, velocidad del husillo, tipo de herramienta, ubicación respecto a la probeta ( LRS ), y ubicación respecto al inserto ( LRI ). Los datos se analizaron mediante el método de análisis de varianza (ANOVA). La principal conclusión es la posibilidad de llevar a cabo la reparación y mantenimiento de piezas de componentes híbridos magnesio-aluminio mediante torneado en seco; es decir, sin fluidos de corte y, por tanto, de la forma más sostenible que se pueda llevar a cabo el proceso. Además, se han identificado diferentes combinaciones de parámetros de corte que permiten realizar estas operaciones de forma eficiente, reduciendo los tiempos de mecanización y, por tanto, también los costes directos e indirectos asociados a las mismas.
Uno de los materiales metálicos más ligeros utilizados en la industria aeronáutica, aeroespacial y de automoción, entre otras, es el magnesio, debido a su excelente relación peso/resistencia. La mayoría de las piezas utilizadas en estas industrias necesitan estar fabricadas con materiales que sean rígidos, resistentes y ligeros, pero en ocasiones los materiales no satisfacen simultáneamente todas las propiedades requeridas. Una alternativa es combinar dos o más materiales, dando lugar a un componente híbrido que pueda satisfacer un rango más amplio de propiedades. Las piezas mecanizadas en estos campos industriales deben satisfacer estrictos requisitos de rugosidad superficial que se ajusten a las especificaciones de diseño. En este trabajo se muestra un estudio experimental para analizar la rugosidad superficial alcanzada en componentes híbridos formados por una base de aleación de magnesio (UNS M11917) y dos insertos de aleación de aluminio (UNS A92024) obtenidos por torneado. Su finalidad es determinar la influencia de los factores y sus posibles interacciones sobre la variable respuesta, la rugosidad superficial Ra . El estudio se lleva a cabo mediante un diseño de experimentos (DOE). Se seleccionó un producto de un factorial completo 2 × 3 y un bloque de dos factores 3 × 2. Los factores identificados como posibles fuentes de variación de la rugosidad superficial son: profundidad de corte, velocidad de avance, velocidad del husillo, tipo de herramienta, ubicación respecto a la probeta ( LRS ), y ubicación respecto al inserto ( LRI ). Los datos se analizaron mediante el método de análisis de varianza (ANOVA). La principal conclusión es la posibilidad de llevar a cabo la reparación y mantenimiento de piezas de componentes híbridos magnesio-aluminio mediante torneado en seco; es decir, sin fluidos de corte y, por tanto, de la forma más sostenible que se pueda llevar a cabo el proceso. Además, se han identificado diferentes combinaciones de parámetros de corte que permiten realizar estas operaciones de forma eficiente, reduciendo los tiempos de mecanización y, por tanto, también los costes directos e indirectos asociados a las mismas.
Descripción
The registered version of this article, first published in “Metals , 8 (1), 59", is available online at the publisher's website:MDPI, https://doi.org/10.3390/met8010059
Categorías UNESCO
Palabras clave
hybrid components, magnesium, aluminium, repair and maintenance operations, dry turning, mean roughness average (Ra), ANOVA, componentes híbridos, magnesio, aluminio, operaciones de reparación y mantenimiento, torneado en seco, rugosidad media promedio ( Ra ), ANOVA
Citación
Rubio, EM, Villeta, M., Valencia, JL, & Sáenz de Pipaón, JM (2018). Estudio experimental para mejorar la reparación de piezas híbridas de magnesio y aluminio mediante procesos de torneado. Metals , 8 (1), 59. https://doi.org/10.3390/met8010059
Centro
Facultades y escuelas::E.T.S. de Ingenieros Industriales
Departamento
Ingeniería de Construcción y Fabricación