An experimental study of surface roughness in electrical discharge machining of AISI 304 stainless steel

Estudio experimental de la rugosidad superficial del acero inoxidable AISI 304 maquinado por descarga eléctrica

En este artículo se presenta el estudio del efecto de la intensidad de la corriente eléctrica, tiempo de pulso y tiempo inactivo en la rugosidad superficial del acero inoxidable AISI 304 generada mediante el maquinado por descarga eléctrica (MDE), empleando electrodos de grafito grado GSP-70. Se realizó un diseño factorial, considerando dos niveles para cada uno de los tres factores establecidos. Del análisis estadístico se obtuvo que la intensidad de la corriente eléctrica y el tiempo de pulso son los parámetros de maquinado más significativos en la rugosidad superficial del acero inoxidable AISI 304 obtenida por MDE. Por otra parte, se hizo el análisis de regresión de un modelo de segundo orden para estimar la rugosidad media (Ra) en términos de la intensidad de la corriente eléctrica, tiempo de pulso y tiempo inactivo. Por último, se presenta el error porcentual absoluto medio (EPAM) de la rugosidad estimada mediante el modelo de regresión de segundo orden y la rugosidad obtenida experimentalmente.

Introducción

El término mecanizado no tradicional se refiere al grupo de procesos que utilizan otros mecanismos para eliminar material de la pieza mediante diversas técnicas que implican energía mecánica, térmica, eléctrica, química o combinaciones de estas energías. El mecanizado por descarga eléctrica (EDM) es uno de los procesos no tradicionales más utilizados. La forma de la superficie de trabajo terminada se produce mediante una herramienta de electrodos formados (Groover, 2013), conectada a una fuente de alimentación de corriente continua y colocada en un fluido dieléctrico, una chispa transitoria se descarga a través del fluido, eliminando una cantidad muy pequeña de metal de la superficie de la pieza (Kalpakjian & Schmid, 2014). Se ha investigado la relación entre los parámetros de mecanizado por electroerosión y el acabado superficial. Se han estudiado algunos parámetros de mecanizado por electroerosión, que se muestran en la Tabla 1, así como los materiales de la pieza y del electrodo.

En este estudio se utilizó el diseño factorial 2³ para analizar la influencia de los parámetros de entrada seleccionados, incluyendo la corriente de pulso, el tiempo de encendido y el tiempo de apagado del pulso, en el acabado superficial de las probetas de acero inoxidable AISI 304 mediante los procesos de electroerosión. Se estimó la relación entre los parámetros de mecanizado y la rugosidad media (R_a) mediante un modelo de regresión de segundo orden, que se validó utilizando el análisis de la varianza (ANOVA) y calculando la técnica del error medio porcentual absoluto (MAPE). Asimismo, se determinó el nivel para cada parámetro de entrada que produce la menor rugosidad superficial.