Optimization of kerf and surface roughness of Al 7 475-T7 351 alloy machined with WEDM process using the grey-based Taguchi method

Optimización del kerf y la rugosidad superficial de la aleación Al 7 475-T7 351 mecanizada con el proceso WEDM utilizando el método Taguchi basado en grises.

En este estudio, se investigaron experimentalmente los efectos de los parámetros de corte en el espesor de corte y la rugosidad superficial en WEDM. Se seleccionó la aleación Al 7 475-T7 351 como material de trabajo para realizar los experimentos. Los factores seleccionados para la optimización son el tiempo de pulsación, la velocidad de avance de la mesa y la velocidad del hilo, cada uno de los factores en tres niveles diferentes. Se obtuvo una combinación óptima de parámetros del proceso WEDM aplicando el análisis relacional gris (GRA). También se llevó a cabo el análisis de varianza (ANOVA) para averiguar la contribución y los efectos de los parámetros de mecanizado en las características de rendimiento múltiple (MPC).

INTRODUCCIÓN

Debido a sus bajas densidades y a sus buenas propiedades mecánicas, las aleaciones de aluminio de las series 2xxx y 7xxx se han utilizado ampliamente como materiales estructurales en la industria aeronáutica. Entre estas aleaciones, las de la serie 7 475 se utilizan con éxito gracias a su superior tenacidad a la fractura [1]. Sin embargo, estos materiales son difíciles de mecanizar con los métodos de corte tradicionales. De ahí que se apliquen procesos de eliminación de materiales no tradicionales, como el rectificado electrolítico, el mecanizado supersónico y el mecanizado por descarga eléctrica [2]. Recientemente, el WEDM se ha convertido en un importante proceso no tradicional de eliminación de materiales, ampliamente utilizado en la industria aeroespacial y de automoción [3].

Se han realizado muchos estudios interesados en el kerf y la rugosidad superficial en operaciones WEDM. Ozdemir y Ozek investigaron la maquinabilidad de la fundición nodular estándar GGG40 mediante WEDM utilizando diferentes parámetros [4]. Utilizaron un modelo de regresión para estimar la tasa de corte y la rugosidad superficial utilizando parámetros de mecanizado. Gökler y Ozanözgü [5] investigaron experimentalmente el efecto de las combinaciones de parámetros de corte y offset sobre la rugosidad superficial. Concluyeron que la rugosidad superficial del proceso depende estrechamente de los parámetros de mecanizado. Tosun et al. [6,7] optimizaron los parámetros de mecanizado sobre la anchura de corte, la rugosidad superficial y la tasa de arranque de material en operaciones WEDM y derivaron un modelo matemático. Ramakrishnan y Karunamoorthy [8] desarrollaron un modelo de red neuronal artificial y un MPC utilizando una relación señal-ruido multirrespuesta, para conseguir una mejor tasa de arranque de material y un mejor acabado superficial simultáneamente.

Muthu Kumar et al. [9], Mahapatra y Patnaik [10] y Shah et al. [11] investigaron experimentalmente la influencia de los parámetros de mecanizado en la anchura de la sangría, la tasa de arranque de metal y la rugosidad superficial de la superficie de la pieza mecanizada utilizando el método Taguchi.