Mecanizado abrasivo de compuestos de matriz cerámica

Abstract

Los CMC (compuesto de matriz cerámica) son materiales que existen ya muchos años, pero debido al alto precio que tienen no se había incentivado el uso de estos materiales y mucho menos su investigación. Con la necesidad actual que existe de buscar materiales que tengan mejor comportamiento al desgaste, fatiga, resistencia a la temperatura, entre otras propiedades, ya que estas propiedades mecánicas de los materiales son fundamentales para el desarrollo de piezas mas ligeros y sobre todo mas resistente. Todo lo antes mencionado ha hecho que estos materiales entren a la carrera aeroespacial y de la automoción predominantemente. En el campo de la aeronáutica esta en amplio desarrollo el uso de materiales de matiz cerámica primero que todo por el poco peso que aportan al fuselaje y su gran resistencia, como también a partes de la turbina del avión donde existe alta temperatura y presión. Por otro lado, también tenemos la necesidad en el campo de la automoción entre sus grandes aportaciones en la carrocería como también en el sistema de frenado de los automóviles. Viendo el grande crecimiento que esta teniendo este material y la poca información que existe de este es la razón fundamental de esta investigación, la cual se forma de dos etapas muy importantes la primera parte es una revisión bibliográfica intensa sobre los materiales de matriz cerámica como se fabrican, sus aplicaciones y sobre todo el génesis de nuestra investigación que es el mecanizado de estos materiales, pero sobre todo el mecanizado abrasivo y la segunda parte es utilizando toda la información y conocimiento adquirida y partiendo de esos conocimientos creamos una campaña de ensayos, la cual consiste de cambiar diferentes parámetros de mecanizado de tal manera podamos analizar la influencia que existe de cada uno de ellos en el acabado superficial y los posibles daños que pueda existir en la herramienta o pieza. Para el análisis de daños y acabado superficial será analizado por microscopio confocal y una lupa, los cuales nos proporcionaran información en tres y dos dimensiones, que tal manera podamos analizar de mejor el comportamiento de la herramienta abrasiva a distintos parámetros de mecanizado.

CMC (ceramic matrix composite) are materials that have existed for many years, but due to the high price they have, the use of these materials had not been encouraged, much less their research. With the current need that exists for materials that have better behavior to wear, fatigue, resistance to temperature, among other mechanical properties, since these mechanical properties of the materials are fundamental for the development of lighter pieces and above all more resistant. All the aforementioned has made these materials enter the aerospace and automotive careers predominantly. In the field of aeronautics, the use of ceramic-hued materials is in wide development, first because of the low weight they contribute to the fuselage and their great resistance, as well as to parts of the aircraft turbine where there is high temperature and pressure. On the other hand, we also have the need in the automotive field among its great contributions in the bodywork as well as in the braking system of cars.

Seeing the great growth that this material is having and the little information that exists about it is the fundamental reason for this research, which is made up of two very important stages, the first part is an intense bibliographic review on ceramic matrix materials as: manufacture, their applications and above all the genesis of our research which is the machining of these materials, but above all abrasive machining and the second part is using all the information and knowledge acquired and based on that knowledge we create a test campaign, the which consists of changing different machining parameters in such a way that we can analyze the influence of each of them on the surface finish and the possible damage that may exist in the tool or part. For the analysis of damage and surface finish, it will be analyzed by a confocal microscope and a magnifying glass, which will provide us with information in three and two dimensions, so that we can better analyze the behavior of the abrasive tool at different machining parameters.

CMC (zeramikazko matrize konposatua) urte asko daramatzaten materialak dira, baina daukaten prezio altuagatik, material horien erabilera ez zen bultzatu eta are gutxiago haien ikerketa. Higaduraren, nekearen eta tenperaturarekiko erresistentziaren portaera hobea duten materialak bilatzeko gaur egun dagoen beharrarekin, materialen ezaugarri mekaniko horiek oinarrizkoak baitira pieza arinagoak garatzeko eta batez ere erresistenteagoak. Aipatutako guztiak material horiek aeroespazial eta automobilgintzako karreretan sartu dira nagusiki. Aeronautika arloan, zeramika koloreko materialen erabilera garapen handian dago, lehenik eta behin fuselajeari eta erresistentzia handiari laguntzen dieten pisu txikiarengatik, baita tenperatura altua duten hegazkinetako turbina zatietan ere. eta presioa. Bestalde, automobilgintzan ere beharra dugu karrozerian egindako ekarpen handien artean, baita autoen balaztatze sisteman ere.

Material honek izaten ari den hazkunde handia eta horri buruz dagoen informazio eskasa ikustea oso garrantzitsua den bi etapek osatzen duten ikerketa honen funtsezko arrazoia da, lehenengo zatia zeramikazko matrize materialen gaineko berrikuspen bibliografiko bizia da. fabrikazioa, haien aplikazioak eta batez ere gure ikerketaren sorrera, hau da, material horien mekanizazioa, baina batez ere urratze mekanizazioa eta bigarren zatia eskuratutako informazio eta ezagutza guztia erabiliz eta ezagutza horretan oinarrituta test kanpaina bat sortzen dugu. Mekanizazio parametro desberdinak aldatzean datza, bakoitzak azaleko akaberan duen eragina eta erremintan edo piezan izan daitezkeen kalteak aztertu ahal izateko. Kalteak eta gainazalaren akabera aztertzeko, mikroskopio konfokalaren eta lupa baten bidez aztertuko da. Horrek hiru dimentsiotako eta bi dimentsiotako informazioa emango digu, tresna urratzaileak mekanizazio parametro desberdinetan duen portaera hobeto aztertzeko.