Optimización de los parámetros del proceso de mecanizado por electroerosión (EDM) de materiales compuestos de matriz metálica AA7075/TiC envejecidos

Resumen

La necesidad de optimizar los parámetros de proceso en el mecanizado por descarga eléctrica (EDM) para materiales compuestos de matriz metálica AA7075 envejecidos (MCMM) es evidente ya que afecta a varios aspectos como las propiedades mecánicas, el desgaste de la herramienta, el acabado superficial, la integridad, la precisión, la exactitud, la estabilidad del proceso, la consistencia del proceso y la rentabilidad. En este estudio, se eligió la aleación de aluminio AA7075 como material matriz debido a la necesidad de mejorar sus propiedades mecánicas. El carburo de titanio (TiC) se eligió como material de refuerzo debido a sus propiedades mecánicas superiores. Por lo tanto, el TiC tiene la capacidad de mejorar los atributos mecánicos del AA7075. La selección del método de colada por agitación para la fabricación del AA7075/TiC (0, 4, 8, 12 y 16% en peso) se basó en su facilidad de fabricación, su capacidad para lograr una distribución uniforme de los refuerzos, la menor susceptibilidad a la oxidación y la porosidad, y el mejor control sobre la microestructura. Este MCMM AA7075/12%TiC se sometió a un proceso de envejecimiento a 520 °C durante 180 min y posteriormente se enfrió en el entorno del horno. La densidad de los materiales compuestos AA7075/TiC envejecidos y no envejecidos se determinó mediante un ensayo de densidad utilizando el principio de Arquímedes. Se realizaron ensayos de microdureza en los MCMMs sobre la aleación AA7075 envejecida y no envejecida empleando un medidor de microdureza Vickers. Se determinó la resistencia a la tracción y a la compresión de los MCMMs tanto envejecidos como no envejecidos mediante el uso de una máquina universal de ensayos mecánicos y una máquina de ensayos de compresión. Se determinó la combinación óptima de los MCMMs fabricados (AA7075/TiC) en función de sus propiedades mecánicas. Basados en estos resultados, el MCMM más prometedor fue la combinación AA7075/12%TiC debido a sus valores superiores en dureza, resistencia a la tracción, resistencia a la compresión y densidad en comparación con otras combinaciones. El proceso de envejecimiento tenía como objetivo mejorar las propiedades mecánicas sin necesidad de refuerzos adicionales. Se emplearon microanálisis EDAX y análisis de Difracción de Rayos X (DRX) para determinar el porcentaje en peso de la matriz y los refuerzos e identificar la formación de precipitados en el material compuesto AA7075/12%TiC. Se utilizó microscopía electrónica de barrido (MEB) para verificar la distribución uniforme del carburo de titanio en la matriz AA7075. La optimización de los parámetros del proceso de electroerosión para el MCMM AA7075/12%TiC envejecido se llevó a cabo utilizando el análisis relacional gris (GRA) basado en el diseño de Taguchi. Entre los parámetros de entrada seleccionados para la optimización, se incluyeron la concentración de cromo (g×l^-1), la corriente (amperios) y el tiempo de pulsación (µs). Los parámetros de respuesta elegidos para la optimización fueron la rugosidad superficial (SR) y la tasa de desgaste de la herramienta (TWR). La secuencia de influencia de los parámetros de entrada de EDM es la concentración de cromo, el tiempo de pulso y la corriente. Los parámetros del proceso de electroerosión optimizados fueron 8 g×l^-1 de concentración de cromo, 5 amperios de corriente y 240 µs de tiempo de pulso, y las respuestas correspondientes fueron 0,198 TWR y 1,56 SR.