Simulación de la temperatura y las fuerzas de corte en el fresado del acero AISI 304 por el Método de los Elementos Finitos

Abstract

Los aceros inoxidables austeníticos juegan un papel importante en muchos campos, tales como en las plantas modernas de energía e industrias químicas. Sin embargo, estos aceros son difíciles de maquinar. Su baja maquinabilidad se debe usualmente a su baja conductividad del calor, alta resistencia a la tensión, alta ductibilidad, alta tenacidad a la fractura y alto valor de endurecimiento por deformación. Muchas dificultades ocurren cuando se maquinan estos aceros, tales como una gran vibración, baja rugosidad superficial, formación de bordes recrecidos en la superficie de ataque y rotura del borde cortante. En la literatura científica, existen muchas investigaciones en el fresado de aceros inoxidables austeníticos, sin embargo, no existen de estudios numéricos para la estimación de la temperatura y de las fuerzas de corte durante el fresado a bajas velocidades de corte. Por ello, el objetivo del presente trabajo es realizar la simulación numérica de la temperatura y las fuerzas de corte por el método de elementos finitos del fresado frontal en seco del acero inoxidable austenítico AISI 304, variando el avance y la velocidad de corte, utilizando fresas de aleación dura P, para obtener los valores de parámetros de corte más recomendados. Se consultó una extensa bibliografía actualizada para dar solución al objetivo planteado; se emplearon los métodos de investigación científica teóricos, empírico y la utilización de la simulación numérica.

Austenitic stainless steel materials play an important role in many fields, such as modern power and chemical industries. However, austenitic stainless steel is difficult to machine. Its poor machinability is usually due to low heat conductivity, high tensile strength, high ductility, high fracture toughness and high work-hardening rate. A number of difficulties occur when machining austenitic stainless steel, such as intensive vibration, poor surface finish, built-up edge on the tool flank face, and cutting edge breakage. In scientific literature, there are many investigations in milling of austenitic stainless steels; however, there are not numerical studies for estimating of temperature and cutting forces in milling at low cutting speeds. Therefore, the objective of this thesis is to perform the numerical simulation of temperature and cutting forces using the method of finite elements in dry milling of a AISI 304 austenitic stainless steel, for different feed rate and cutting speeds, for determinate the most suitable cutting parameters. It was revised a wide current bibliography for fulfil the target; it was used the theory, empirical and numerical simulation scientific methods.