50

4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

4.1 RESULTADOS EXPERIMENTALES

La realización de las pruebas experimentales, consistentes en el torneado

cilíndrico de las probetas, en máquinas herramientas convencionales semi-

automáticas, bajo condiciones predeterminadas de avance, velocidad y

profundidad de corte y las demás variables de operación en estado invariante; y la

medición de los parámetros de rugosidad y evaluación cualitativa de su topografía,

dio lugar a los siguientes resultados:

Se obtuvieron 16 lecturas de rugosidad, para cada parámetro de alturas Ra, Ry,

Rz, Rq y de los parámetros de espaciamiento Rs y Rsm, por probeta, de ellas se

tomaron los valores medios, con los cuales se realizó una evaluación de los

efectos de las variables monitoreadas y las tendencias que se pueden presentar

como comportamiento del material.

Los valores obtenidos se presentan considerando las condiciones de operación a

los que corresponden: 3 niveles de avance: 0.06 mm/rev, 0.21 mm/rev y 0.51

mm/rev y 6 niveles de velocidad 37 m/min, 57 m/min, 73 m/min, 94 m/min, 126

m/min y 160 m/min.

Las magnitudes de las variables están expresadas en las siguientes unidades:

velocidad en [m/min]; avance en [mm/rev]; y rugosidad en [µm].

Los parámetros Ra, Ry, Rz y Rq se refieren todos a medidas de las alturas de las

crestas y profundidades de los valles, en el perfil de rugosidad; los parámetros Rs

y Rsm se refieren a medidas de espaciamiento de dichas irregularidades. Para

efectos prácticos de evaluación y análisis se utilizarán los parámetros Ra y Rs.

51

Los valores obtenidos para Ra varían entre máx. 6.40 µm a 73 m/min y 0.51

mm/rev (condiciones típicas para un torneado de desbaste.) y Ra mín. 1.81 µm a

160 m/min y 0.06 mm/rev (condiciones típicas para un torneado de acabado.), que

están en el rango de rugosidades que se pueden obtener mediante operaciones

de torneado ordinarias (6.3 µm – 0.40 µm; Machining Data Handbook pag. 18-11

tomo 2)40.

La Tabla 5 presenta los valores experimentales y calculados de las variables y las

respuestas obtenidas en el proceso de corte del acero AISI – 12L14:

52

Tab

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Rs

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µm

RR

M

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3 /min

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Po

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Kw

Ra

µm

Rs

µm

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33

38

4.31

0.

167

1.98

13

3 11

684

1.23

0.

584

3.77

14

3 28

376

0.51

1.

418

5.83

21

9

1 57

51

43

2.80

0.

257

2.45

13

9 18

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0.80

0.

900

4.02

16

0 43

714

0.33

2.

186

5.56

22

6

1 73

65

86

2.19

0.

329

2.62

11

9 23

053

0.62

1.

153

4.29

17

0 55

985

0.26

2.

799

6.40

24

0

1 94

84

81

1.70

0.

424

2.48

12

9 29

684

0.49

1.

484

4.54

16

7 72

090

0.20

3.

605

5.30

22

6

1 12

6 11

368

1.27

0.

568

2.58

12

0 39

789

0.36

1.

989

4.22

15

2 96

632

0.15

4.

832

4.46

22

0

1 16

0 14

436

1.00

0.

722

1.81

10

2 50

526

0.28

2.

526

3.56

14

0 12

2707

0.

12

6.13

5 4.

84

204

En

dond

e:

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53

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µm

.

54

En el anexo 1 se presentan los valores detallados completos para eventuales

análisis que pretenda realizar el lector.

Los valores de la tabla muestran, en general, una leve variación de la rugosidad

con la velocidad y una clara diferencia de la rugosidad para cada uno de los

avances.

Los rangos de velocidades y avances seleccionados, en el presente trabajo, entre

37 y 160 m/min y entre 0.06 y 0.51 mm/rev; son condiciones de corte utilizadas,

permanentemente, en empresas metalmecánicas del país, cuyas máquinas y

equipos son de tecnología convencional, además resultan comparables con los

utilizados por Stefanuta41, (entre 0 y 100 m/min y entre 0.12 y 0.84 mm/rev.) y

otros autores referenciados. Sin embargo no debe ignorarse que pueden estar

situados en una gama baja del espectro de condiciones de maquinado que

pueden ser utilizadas en procesos similares.

La rata de remoción de material RRM, que involucra las variables avance y

velocidad de corte, además de la longitud y profundidad de corte del material,

aumenta claramente con los aumentos de velocidad y avance, permaneciendo

constantes la longitud total a cortar L = 120 mm y la profundidad de corte d =

1mm.

Los tiempos de maquinado, que se calculan como la longitud a cortar dividida

entre las condiciones de corte avance por velocidad, disminuyen en la medida que

se incrementan dichas variables.

La potencia consumida en el proceso, que tiene una relación directa con la rata de

remoción de material, se incrementa con el incremento de las variables avance y

velocidad.

55

Los valores correspondientes a la rugosidad promedia se sitúan en tres escalas

diferentes, con alguna proximidad en unos de sus datos, correspondientes a cada

uno de los avances utilizados: para el avance de 0.06 mm/rev. La escala se sitúa

entre 1.81 y 2.62 µm; para el avance de 0.21 mm/rev. La escala se sitúa entre

3.56 y 4.54 µm; y para el avance 0.51 mm/rev. La escala se sitúa entre 4.46 y 6.40

µm.

Una situación similar se presenta con los valores del parámetro de espaciamiento

Rs. Las escalas se sitúan entre 102 y 139 para 0.06 mm/rev.; 140 y 170 para 0.21

mm/rev y 204 y 240 para 0.51 mm/rev.

Las relaciones entre las variables se pueden apreciar mejor en las formas gráficas

que se pueden construir con los datos de la tabla, en las figuras 17, 18, 19, 20, 22,

23, 24, 25 y 26 se presentan dichas gráficas:

Figura 17 y Figura 18 presentan el comportamiento de la variable respuesta,

parámetros de rugosidad Ra y Rs, con respecto a la velocidad de corte, variable

del proceso.

Figura 17. Variación de la Rugosidad con la velocidad de corte

56

Figura 18. Variación del parámetro de espaciamiento Rs con la velocidad de

corte

En el eje vertical se presenta la rugosidad en [µm] y en el eje horizontal la

velocidad en m/min.

Cada una de las series de datos corresponde a un avance específico.

La Figura 19 y Figura 20 presentan el comportamiento de la variable respuesta,

parámetros de rugosidad Ra y Rs, con respecto al avance, segunda variable del

proceso.

57

Figura 19. Variación de la Rugosidad con el avance

Figura 20. Variación del parámetro de espaciamiento Rs con el avance

58

En el eje vertical se presenta la rugosidad en [µm] y en el eje horizontal el avance

en mm/rev. Cada una de las series corresponde a una velocidad específica.

La observación de las gráficas permite señalar que Ra y Rs varían más

claramente con la variación del avance, mientras que sus cambios con las

variaciones en la velocidad de corte son menos diferenciables; se podría expresar

que es mayor la influencia del avance sobre la rugosidad que la de la velocidad

sobre la misma característica.

Los valores de avance utilizados corresponden a condiciones reales para el

torneado de desbaste (0.51 mm/rev), con el cual de obtienen acabados

superficiales bastos y el torneado de acabado (0.06 mm/rev), con el cual se

obtienen acabados superficiales finos; situación visible en el estado final de las

probetas procesadas.

Las curvas que muestran el comportamiento de Ra y Rs con la variación de

velocidad, parecen constituir la parte alta de un domo, a bajas velocidades se

puede obtener una rugosidad menor gracias a la acción del corte que realiza la

herramienta, sin adherencias ni restos de material dejado por el efecto arado. A

velocidades intermedias, en las que se presenta el recrecimiento del filo, se

alcanzan los valores mayores de rugosidad en cada serie de avances y a

velocidades mayores se estabiliza y tienden a disminuir, como respuesta a un

efecto dinámico del proceso de corte.

Una conclusión importante del trabajo, hallada en muchos otros trabajos y utilizada

como regla de procedimiento en la vida diaria de las empresas consiste en que la

mejor rugosidad superficial se obtiene mediante una combinación de bajas ratas

de avance y altas velocidades de corte.

59

Las altas ratas de avance dan lugar a altas ratas de remoción de material y

rugosidades altas (acabados superficiales bastos). Se puede apreciar claramente

que los valores de Ra para el mayor avance: 0.51 mm/rev, están en la franja de

4.46 hasta 6.40 µm; los valores de Ra para el avance intermedio están entre 3.56

y 4.54 µm; y los valores de Ra para el menor avance, 0.06 mm/rev, están entre

1.81 y 2.62 µm, a partir de lo cual se reafirman las conclusiones sobre la influencia

del avance en la rugosidad.

Los resultados obtenidos concuerdan con el comportamiento teórico esperado

para la rugosidad expresada por la ecuación: r

tRt

8

2

= donde Rt es la rugosidad

teórica; t es el avance y r es el radio de la herramienta, fórmula válida para 0 ≤ t / r

≤ 2 sen Ce, siendo Ce el ángulo cortante del extremo de la herramienta.

En las gráficas experimentales en las que se presenta la variación de la rugosidad

con el avance, se utilizan líneas rectas para unir los puntos en cada serie, sin

embargo la relación Ra – avance, no es lineal y está afectada por otros factores

que intervienen en el proceso.

La gráfica 20 presenta prácticamente el mismo patrón de variación para Rs, en un

rango de 50 µm se ubican todos los valores de Rs para las 6 velocidades

utilizadas, diferenciados entre sí por el valor del avance, lo cual refuerza la tesis de

ser el factor más determinante en la obtención del acabado superficial.

Los resultados presentados coinciden con los obtenidos y por Stefanuta42, para

quien la rugosidad varía muy poco con la velocidad. En ambos casos se puede

observar una curvatura o domo, que representa una zona en la que la rugosidad

aumenta, corresponde al rango de velocidades donde ocurre el fenómeno de

recrecimiento del filo cortante; es de anotarse que aunque en la observación física

60

del proceso no se advirtió la adherencia de las virutas sobre la cara de la

herramienta, en las superficies de las probetas si se observa el fenómeno.

También existe una coincidencia en la forma de las curvas logradas en este

trabajo y las presentadas por Shaw, Nakayama y Brewer43, para el torneado del

acero AISI – 1045, material diferente; aunque no se logra la verificación para los

rangos de velocidad entre 160 y 1000 m/min, ya se insinúa la tendencia a la

estabilización de los valores de Ra para altas velocidades.

Los valores de velocidad de corte para procesos de torneado, generalmente, y

cuando se dispone de equipos de alta velocidad, no alcanzan cifras como 1000

m/min, los topes de velocidad de rotación en tornos CNC están del orden de 5000

RPM, que representan aproximadamente 400 m/min para un material de 25.4 mm

de diámetro; o la posibilidad de maquinar un material con un diámetro cercano a

65 mm. Eventualmente las recomendaciones que pueden encontrarse en el

Machining Data Handbook44, para el torneado de aceros de libre maquinado, en

pasadas de acabado, con avances mínimos, 0.10 mm/rev y profundidades de

corte mínimas, 1mm y menores, alcanzan los 1000 m/min.

Los resultados obtenidos en el trabajo, también coinciden ampliamente con los

logrados por Suresh45, aunque con diferente material y método de trabajo basado

en Algoritmos Genéticos.

Cabe a manera de conclusión reconocer la posibilidad de utilizar nuevos métodos

analíticos que permitan desarrollar modelos más precisos para la predicción de

condiciones de operación en procesos exitosos.

Al contrastar los resultados con los presentados por Davim46, para condiciones

similares, con tres niveles de avance y tres de velocidad de corte, claramente

coincidentes, y para la misma profundidad de corte, se presenta una divergencia

en la conclusión sobre los factores más influyentes en la determinación de la

61

rugosidad: En este trabajo, el avance determina en mayor grado lo referente al

acabado superficial y al tiempo de maquinado, basado en el análisis gráfico y

visual de las superficies obtenidas; para Davim la velocidad de corte es el factor

determinante, su conclusión es el resultado del análisis estadístico. Con el fin de

confrontar la conclusión de Davim se elaboró una gráfica de Ra – velocidad, con

sus propios datos, para determinar su variación con la velocidad para las tres

series de avances y los resultados se presentan en la Figura 21:

Figura 21. Variación de Ra – velocidad para los datos de Davim46 publicados en Elsevier.

Se puede advertir que existe una pequeña variación de la rugosidad con la

velocidad , para las series de avance 0.10 mm/rev y 0.16 mm/rev., mientras que

se hace visible el efecto de la utilización del avance 0.25 mm/rev. los niveles de

avance seleccionados no ofrecen la posibilidad de diferenciar claramente, el efecto

real que producen sobre la rugosidad; ésta misma característica dio lugar para que

los niveles de avance elegidos en el proceso experimental que se presenta, se

eligieran significativamente diferentes: 0.06 mm/rev; 0.21 mm/rev y 0.51 mm/rev.

Lo que nos permite confiar mayormente en lo resultados obtenidos.

De igual forma puede resaltarse una concordancia entre los resultados obtenidos y

los presentados por Muñoz Escalona y Cassier47, con diferentes materiales

62

obtienen modelos para Ra, en función del avance, la velocidad de corte, el radio

de nariz de la herramienta y la profundidad de corte; en los cuales no se advierte

una variación clara de la rugosidad con los incrementos en la velocidad y es más

determinante el avance.

Los resultados obtenidos también permiten elaborar un análisis acerca de la

relación entre los parámetros de operación, el tiempo de procesamiento, la rata de

remoción de material y la potencia involucrada en el proceso, respuestas que sin

lugar a dudas determinan el modo de operación en las diferentes empresas.

El tiempo requerido para el maquinado de un material, depende de varios factores

entre los cuales se encuentran las variables que se han estudiado en este trabajo.

Cuando se maquina con altas condiciones de avance, generalmente para trabajos

de desbaste, con profundidades de corte significativas y bajas velocidades,

condiciones que aportan grandes ratas de remoción de material y por lo tanto

consumen significativas cantidades de potencia, los tiempos de operación tienden

a ser pequeños.

Cuando se maquina con avances pequeños, generalmente para trabajos de

acabado, en los cuales lo fundamental es el logro de las texturas y dimensiones

especificadas, con profundidades de corte pequeñas y altas velocidades, la rata

de remoción de material, la potencia consumida tienden a ser pequeñas y los

tiempos tienden a ser mayores.

La combinación de avances intermedios y velocidades altas genera estados

intermedios en los cuales otros factores como los radios de nariz de las

herramientas, los líquidos refrigerantes, la condición estática-dinámica de la

máquina, las condiciones de sujeción del material, las condiciones de suministro,

entre otras, entran a definir el estado óptimo para la realización del proceso.

63

Existen otros factores que influyen en la obtención de buenos acabados

superficiales en tiempos de procesamiento económicamente viables, aspecto

considerado por Feng y Wang48, con quienes se coincide en la conclusión acerca

de obtener un acabado superficial mediante la combinación adecuada de

condiciones de operación, en virtud de las cuales se afecta el tiempo de

procesamiento y por lo tanto el costo de las piezas.

Si se pretende disminuir el tiempo de procesamiento se verá afectada la

rugosidad, menores tiempos requieren condiciones de operación con avances

altos y velocidades altas, lo cual no constituye una buena combinación para los

acabados.

En la Figura 22 se presenta una dispersión de los puntos que relacionan la

Rugosidad media con el tiempo de maquinado, para cada uno de los avances

utilizados en el proceso, en el eje de las ordenadas se ubica Ra en µm y en el de

las absisas el tiempo en min.

Figura 22. Relación Rugosidad – tiempo

64

Cada uno de los puntos de la gráfica representa una condición superficial lograda

en un tiempo determinado, bajo unas condiciones especificas de avance y

velocidad de corte; al tratar de encontrar modelos matemáticos que reflejen la

tendencia, no es posible adoptar a uno de ellos como respuesta del

comportamiento, los parámetros de ajuste de las diferentes líneas de tendencia

muestran que hay muchas posiciones que se alejan de los modelos, lo cual

conduce a dejar la relación rugosidad - tiempo, sin una formulación de un modelo

útil para tomar decisiones sobre el tiempo requerido para lograr un acabado

superficial determinado.

De todas maneras se puede advertir que para un avance pequeño, 0.06 mm/rev,

se obtiene una curva Ra – T en la cual pequeñas variaciones de Ra,

aproximadamente de 1 µm, se pueden obtener con las diferentes velocidades de

corte utilizadas, menores velocidades dan lugar a tiempos mayores y viceversa.

El comportamiento de la potencia consumida durante el proceso de corte con

respecto a las variables estudiadas se refleja en la Figura 23 y Figura 24:

Figura 23. Relación Potencia - avance

65

Figura 24. Relación Potencia – Velocidad

Se puede advertir la linealidad de las relaciones potencia – avance y potencia –

velocidad.

Los incrementos en las variables avance y velocidad, determinan incrementos en

el consumo de potencia requerida para la realización del proceso.

Pot. = L*d*a*v*p combina las variables avance y velocidad con la geometría del

material a cortar y con el requerimiento de potencia unitaria que el mismo material

representa para ser cortado; como se trata de la misma condición geométrica y el

mismo material en todos los casos, entonces la combinación de avance –

velocidad es la determinante del consumo de potencia: avances altos requieren

mayores suministros de potencia, velocidades altas requieren mayores suministros

de potencia.

En algunos casos se puede advertir una combinación como a = 0.51 mm/rev. V=

57 m/min. Que realizan el maquinado en 0.33 min y obtienen una Ra = 5.56 µm

frente a = 0.21 mm/rev. V = 160 m/min que realizan el maquinado en 0.28 min y

logran una Ra = 3.56 µm; sin embargo la potencia consumida para el primer

66

conjunto de condiciones es de 2.186 Kw mientras que el segundo conjunto de

condiciones consume 2.526 Kw.

Si el procesamiento se produce en un lote considerable de unidades, el costo por

consumo de energía será mayor para el segundo conjunto de condiciones de

corte, que se supone mejoran el acabado superficial y disminuyen el tiempo de

operación.

La parte más sensible del proceso de corte, para los empresarios de plantas

metalmecánicas, está representada en los tiempos de procesamiento, a través de

ellos se logra la operación eficiente y rentable de una empresa; mucho más si se

trata de máquinas y equipos convencionales cuya operación depende de la

habilidad y destreza del personal.

Al evaluar la relación entre la potencia consumida durante el proceso de corte y el

tiempo que tomó realizar el proceso, nos encontramos con una curva típica de

gasto de energía contra volumen de material removido, ver Figura 25:

Figura 25. Relación entre la potencia consumida y el tiempo de

procesamiento

67

Figura en la cual se puede advertir la formulación matemática del modelo que la

representa:

Pot = 0.720 t -1.00

Si t = L/ a*V

Entonces

Pot = 0.720 ( L / a * V)-1.00

Que nuevamente constituye una relación entre la potencia y las variables que

estudiamos en este trabajo.

El avance y la velocidad de corte constituyen una unidad de procesamiento que

determina el tiempo, la potencia, la rugosidad, la rata de remoción de material, y

que incide en el costo de maquinado.

Si se procesa con combinaciones de bajas velocidades y altos avances, se

produce una alta rata de remoción de material y se obtienen tiempos mínimos que

requieren alto suministro de potencia, todo ello con costos asociados

relativamente bajos, para lograr acabados superficiales ordinarios o desbastes.

Si se procesa con combinaciones de altas velocidades y bajos avances, se

producen menores ratas de remoción de material, menores demandas de

potencia, tiempos mayores y costos elevados.

Las combinaciones adecuadas de velocidad de corte y avance serán aquellas que

se ajusten al logro de acabados superficiales predeterminados para los cuales se

eligen combinaciones de acuerdo con la variación que presenta la rugosidad con

la velocidad para diferentes avances.

De la misma manera que se realizó el análisis para la relación Rugosidad –

tiempo, también se obtiene en forma genérica que durante el proceso de torneado,

se obtienen rugosidades altas para procesos en los cuales se consume mayor

potencia por unidad de volumen cortada, bajo condiciones de avance y velocidad

determinadas, como se muestra en la Figura 26:

68

Figura 26. Relación entre la Rugosidad promedio Ra y la potencia consumida

en el proceso

La gráfica Rugosidad – Potencia, presenta la dispersión de valores que muestran

la posible relación existente entre el acabado superficial y la potencia requerida

para producirlo.

En el eje de las ordenadas se grafica la rugosidad promedio en µm y en el eje de

las abcisas se grafica la potencia en Kw. Se han relacionado tres series de datos,

cada una correspondiente a os avances utilizados en el proceso, los puntos

señalados con rombos corresponden a 0.06 mm/rev; los señalados con cuadrados

corresponden a 0.21 mm/rev y los señalados con triángulos corresponden a 0.51

mm/rev. En cada serie se puede apreciar una demanda de potencia diferente para

rugosidades similares obtenidas bajo combinación de condiciones de corte

diferentes. para obtener un modelo de relación entre la potencia consumida y la

rugosidad obtenida en el proceso, se debe tener en cuenta la influencia de otros

factores como la velocidad, el avance, el radio de nariz de la herramienta, la

refrigeración, la estabilidad estática y dinámica de la máquina, la firmeza de la

sujección de las piezas, el material y su estado de suministro, variables que

afectan y determinan el proceso.

69

En la figura 26 se observa que cada avance utilizado demanda rangos de potencia

diferentes, que se traslapan en regiones de la gráfica, avances bajos demandan

potencias pequeñas y dan lugar a rugosidades pequeñas, lo cual coincide con las

condiciones de los procesos de acabado; avances altos demandan potencias altas

y dan lugar a rugosidades mayores, lo cual coincide con las condiciones de los

procesos de desbaste, finalmente se observa la tendencia a lograr mejores

acabados superficiales a altas velocidades.

De los aspectos desarrollados y discutidos previamente se pueden plantear las

siguientes premisas:

La rugosidad de las superficies obtenidas varía principalmente con el avance y en

menor grado con la velocidad de corte.

Avances altos dan lugar a rugosidades mayores.

Avances menores dan lugar a rugosidades menores.

Velocidades bajas dan lugar a rugosidades bajas, al incrementar su valor

provocan el fenómeno de recrecimiento del filo y en consecuencia se aumenta la

rugosidad y al adoptar valores altos se logran rugosidades con tendencia a

estabilizarse en valores generalmente bajos.

Los efectos combinados del avance y la velocidad de corte influyen además de la

obtención del acabado superficial, en el tiempo de procesamiento, la rata de

remoción de material, la potencia consumida

La rata de remoción de material RRM aumenta claramente con los aumentos de

avance y velocidad de corte.

Los tiempos de maquinado disminuyen en la medida que se incrementan las

variables avance y velocidad dec corte.

La potencia consumida en el proceso se incrementa con el incremento de las

variables avance y velocidad de corte.

70

4.2 EVALUACIÓN DE LA SUPERFICIE

A todas las probetas se las observa a través del microscopio para determinar

algunas características de la topografía de su superficie, y poder establecer

patrones de respuesta ante el proceso y la combinación de los parámetros de

operación, en las tablas 6, 7, 8, 9 y 10, se presentan las gráficas diferenciables y

algunas observaciones sobre ellas.

En la Tabla 6 se contrastan dos probetas que han sido torneadas con el mismo

avance: 0.51 mm/rev, utilizado principalmente para procesos de desbaste, con

diferentes velocidades, (menor y mayor de la gama seleccionada).

Las Micro-fotografías de la primera fila se tomaron sobre la parte central de la

probeta, en tanto que las de las filas dos y tres corresponden a los bordes de las

mismas. Los aumentos utilizados 80X y 50X nos permiten observar algunas

características topográficas de las probetas, como por ejemplo:

Se alcanza advertir el ancho del surco dejado por la herramienta de corte.

Se puede observar en cada banda realizada por la herramienta, la presencia de

múltiples “escamas” que representan los momentos de ruptura de las micro

soldaduras momentáneas que se van realizando durante el progreso del corte.

Dichas escamas son mucho más numerosas en la probeta maquinada a mayor

velocidad y tienen menor espaciamiento entre una y otra, comparativamente con

la probeta procesada a menor velocidad; es decir hay una mayor frecuencia en la

ocurrencia de los elementos que tienen lugar durante el evento de corte y que

podría interpretarse como un ciclo de muy corta duración:

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Tabla 6. Comparación entre probetas maquinadas con el mismo avance: 0.51

mm/rev, la misma profundidad de corte: 1mm, y diferente velocidad

VELOCIDAD = 36.70 m/min VELOCIDAD = 159.59 m/min

PROBETA 9 PROBETA 26

72

Cuando la herramienta inicia el corte se ejerce una presión sobre el material,

fuerzas de corte, dicha presión activa la generación y movimiento de dislocaciones

existentes y nuevas en el material, se generan e incrementan los esfuerzos que a

su vez provocan flujos internos que llegan a tener valores superiores a los límites

elásticos; el movimiento interno genera un pequeño volumen que busca

desplazarse, lo impulsa, de un lado la herramienta y lo retiene el grueso del

material que está delante de él, entonces evoluciona a través del plano de corte

como viruta que se forma sobre la cara de la herramienta; durante el breve lapso

del movimiento se ha producido una cizalladura interna y un desgarramiento,

similar al “stick-slip” en los procesos de desgaste.

Se pueden ver zonas brillantes o pulidas en las que se evidencia la acción directa

de la herramienta sobre el material dejando un corte limpio, más continuo en la

probeta maquinada a mayor velocidad, lo cual revela presumiblemente mayor

facilidad de salida de la viruta del lado opuesto, posiblemente también el sentido

del avance de la herramienta sobre el trabajo, pero podría revelar la orientación

del proceso combinado de corte-abrasión-arado que se infiere al cortar el material.

En la Tabla 7 se comparan las superficies obtenidas en las probetas maquinadas

con igual avance: 0.21 mm/rev, igual profundidad de corte y diferente velocidad;

73

Tabla 7. Comparación entre probetas maquinadas con el mismo avance: 0.21

mm/rev, la misma profundidad de corte: 1mm, y diferente velocidad

VELOCIDAD = 36.70 m/min VELOCIDAD = 159.59 m/min

PROBETA 29 PROBETA 32

Se evidencia un mayor número de irregularidades superficiales en la probeta

maquinada a mayor velocidad, irregularidades que podrían identificarse como

material desgarrado por abrasión, material cortado y luego adherido a la superficie

por efecto del contacto y la fricción entre la cara de alivio de la herramienta y la

nueva superficie, todo lo cual indica la combinación de los mecanismos de

desgaste más relevantes en el proceso de producción de una nueva superficie a

partir del proceso de corte. También son evidentes los surcos generados por el

avance. Y se pueden observar zonas de corte limpio en las cuales se combina

74

también la acción del plomo como elemento autolubricante y mejorador del

aspecto superficial.

En la Tabla 8 se comparan las superficies que se obtienen en las probetas

maquinadas a 0.06 mm/rev, 1 mm de profundidad de corte y diferente velocidad.

Las condiciones de corte de la segunda columna corresponden a las usualmente

utilizadas para procesos de terminación.

Tabla 8. Comparación entre probetas maquinadas con el mismo avance: 0.06

mm/rev, la misma profundidad de corte: 1mm, y diferente velocidad

VELOCIDAD = 36.70 m/min VELOCIDAD = 159.59 m/min

PROBETA 22 PROBETA 25

75

Las Micro-fotografías de la primera fila se tomaron sobre la parte central de la

probeta, en tanto que las de la fila dos corresponden a los bordes de las mismas.

Los aumentos utilizados, 80X, nos permiten observar algunas características

topográficas de las probetas, como por ejemplo:

Son más evidentes los surcos que revelan el avance en la probeta procesada a

mayor velocidad; también se observan menos escamas y prácticamente una

superficie muy uniforme.

Entre ambas probetas se podría inferir la ocurrencia del proceso de corte en el

cual la herramienta repasa regiones del material previamente cortadas, puesto que

su radio de nariz es mayor que el avance, logrando una acción de homogenización

superficial.

Pudiera decirse que al procesar el material con la misma profundidad de corte, 1

mm, el mismo avance 0.06 mm/rev y diferente velocidad, se procesa el mismo

volumen de material con una diferente frecuencia de ocurrencia de los fenómenos

de corte, es evidente un menor número de escamas superficiales, lo que revela

menor abrasión del material y mayor porcentaje de corte puro, se podría

interpretar este hecho como el tiempo suficiente para que la superficie generada

libere y ajuste los esfuerzos involucrados; una mayor frecuencia redunda en el

logro de una superficie más pulida porque el plomo libre actúa como material de

resane al llenar los cráteres y desgarres que se puedan presentar

superficialmente, puesto que la temperatura de fusión del plomo (327.5 °C), podría

alcanzarse fácilmente durante el proceso.