Estudio de las señales de emisión acústica generadas en el corte de metales. Aplicación a procesos de taladrado. - Gómez, Martín Pedro (2011)
Este trabajo de tesis consiste en la búsqueda de parámetros predictivos que puedan ser aplicados para determinar el estado de las herramientas de corte en el maquinado de piezas metálicas. En este caso, el método indirecto de medición elegido está basado en la emisión acústica [EA] generada durante ese proceso. El objetivo de esta investigación es acortar el camino hacia sistemas de control de posible aplicación en máquinas industriales. El trabajo consistió en tres etapas. En un principio, se estudió de manera preliminar la EA proveniente de ensayos de torneado, lo que permitió un acercamiento al tema. Luego, en las etapas segunda y tercera, se efectuaron sendos experimentos de taladrado, siendo el último el de mayor relevancia. En la segunda etapa, también considerada como preliminar, se taladraron probetas planas de acero con mechas que representaban dos casos extremos del desgaste de sus filos: sanos y craterizados. Entonces, se compararon para ambos casos los distintos parámetros de la EA obtenida en el corte. A partir de este experimento se obtuvieron resultados alentadores respecto al uso de un parámetro definido en este trabajo, que fue denominado 'Potencia MARSE media' de la EA o `Potencia Media' [PM] [adonde MARSE es 'Measured Area under the Rectified Signal Envelope'. Dadas las limitaciones de los estudios de las etapas preliminares, se procedió a la realización de una tercera etapa experimental más robusta. En esta parte del trabajo se construyó un número grande de probetas con forma de cilindro hexagonal de acero con buena homogeneidad, las cuales fueron consecutivamente taladradas en su centro con mechas con ocho condiciones distintas que contemplaban los casos de filos en buen estado y dañados así como deterioro en las esquinas externas. El desgaste artificial se efectuó mecánicamente y por electroerosión, y el avance del daño fue monitoreado por microscopía electrónica de barrido [MEB]. Durante el corte se registraron los parámetros característicos y las formas de onda de la EA, así como el torque. Para las distintas condiciones de las mechas se estudió la relación entre la PM de la EA y el torque. De esta forma, se encontró que ambos parámetros están relacionados linealmente entre sí. Además, se analizó la evolución de la variancia móvil de la PM de la EA en función de su media móvil, dando interesantes resultados para la determinación del estado de la herramienta. Se observó que en un plano formado por las dos variables mencionadas, cada caso de desgaste se distribuye en una región [o clúster] definida, lo cual permitiría, en las condiciones de corte estudiadas, determinar en qué estado de desgaste se encuentra la herramienta de corte. Por otro lado, en el análisis de las formas de onda de EA, se instaló un criterio de selección de señales que permitió conservar solo las procedentes de fuentes de EA [en el corte] relacionadas con la fricción y la deformación plástica. A estas señales se les calculó la potencia espectral, y separando la potencia en bandas de frecuencia se comprobó que podrían discriminarse los casos de las mechas con distinto grado de desgaste, a partir de la evolución de la potencia de cada banda. También se observó la posibilidad de clasificar la condición de la mecha a partir del conteo del número de formas de onda de EA cuasi-estacionarias. Finalmente, comparando los resultados de la PM obtenidos por medio de los parámetros, con aquellos obtenidos con las formas de onda de las señales cuasi-estacionarias, se pudo estimar la PM de la EA generada por la rotura de la viruta durante el corte. En el transcurso del trabajo también se investigan otras posibles aplicaciones de la EA a la caracterización del proceso de corte tales como el seguimiento de la evolución del mismo, el tipo de viruta generada y la velocidad de rotación de la mecha, entre otros.