Modelling and multi objective optimization of LM13 aluminium alloy squeeze cast process parameters using taguchi and genetic algorithm

Modelización y optimización multiobjetivo de los parámetros del proceso de fundición de aleación de aluminio LM13 mediante taguchi y algoritmo genético

La presente investigación trata del proceso de fundición a presión con el fin de producir un componente con buenas propiedades mecánicas como microdureza (VH), resistencia a la tracción (R_m) y densidad (ρ) en LM13 variando la presión de inyección (P), la temperatura de la masa fundida (T_m) y la temperatura de la matriz (T_d). Se utilizó el diseño experimental Taguchi L9 de matriz ortogonal para determinar la relación señal/ruido. Los resultados especifican que la presión de inyección y la temperatura de precalentamiento de la matriz son los parámetros que más influyen en la mejora de las propiedades mecánicas. Se ha aplicado el algoritmo genético (GA) para optimizar los parámetros de fundición que maximizan simultáneamente las respuestas.

INTRODUCCIÓN

Las aleaciones de aluminio se utilizan en la industria aeroespacial, automovilística y ferroviaria debido a sus atractivas características como aleación más ligera de alta resistencia, rigidez y resistencia al desgaste.[1,2]sugirió que se ha fomentado el esfuerzo de optimización para producir componentes de ingeniería complejos y sin defectos. [3] Se investigó el efecto de los parámetros del proceso en las propiedades mecánicas de las piezas fundidas producidas mediante el proceso de fundición por compresión.

[4] Se investigaron las propiedades mecánicas y microestructurales de los componentes fundidos variando las variables del proceso. [5] Utilización de la fundición a presión para crear componentes fundidos menos defectuosos. [6] Efectos aplicados a la intensidad de la presión, la temperatura de la masa fundida y la temperatura de precalentamiento de la matriz para estudiar los parámetros de fundición. [7] Identificaron que las presiones más altas disminuían el porcentaje de porosidad y aumentaban la densidad de la aleación fundida [8].

Comprobaron que la temperatura de colada influía en las propiedades mecánicas. [9] Analizó el efecto de las variables del proceso de fundición por compresión. [10] Realizaron experimentos variando la presión de compresión, la temperatura de precalentamiento de la matriz y la duración de la presión utilizando la matriz ortogonal L9 del método Taguchi. [11] Identificaron que la presión de compresión, la temperatura de precalentamiento de la matriz y el tiempo de mantenimiento de la compresión eran los parámetros que mejoraban significativamente las propiedades mecánicas. [8] Utilizaron diferentes temperaturas de colada para medir los valores de tracción, impacto y densidad. [6] Investigaron los efectos de la presión aplicada y de la temperatura de fusión y de la matriz en la microestructura de la colada por compresión. Midieron los valores de microdureza en tres puntos de las áreas de las probetas fundidas [3, 10] sugirieron que el método Taguchi es una herramienta eficaz para la resolución de problemas. [9] Se realizaron pruebas de análisis de varianza para evaluar la idoneidad estadística de los modelos. [11] Desarrollaron modelos matemáticos utilizando los datos recogidos.