Investigation of hardness and surface roughness in end milling glass fibre reinforced polymer composite

Investigación de la dureza y la rugosidad superficial en el fresado final de composite de polímero reforzado con fibra de vidrio

El aumento del uso de compuestos de polímero reforzado con fibra de vidrio (GFRP) en los últimos años ha provocado un aumento de la demanda de mecanizado. El fresado de materiales compuestos de polímero reforzado con fibra de vidrio (GFRP) es esencial para mejorar la calidad de su superficie. En este trabajo, se optimizan los parámetros de mecanizado en el fresado de palas de aerogeneradores de eje horizontal (HAWT) envueltas con materiales compuestos de polímeros reforzados con fibra de vidrio (GFRP) con análisis de función de deseabilidad (DFA) basado en criterios multirrespuesta. Los parámetros de mecanizado como la velocidad del husillo (A), la velocidad de avance (B) y la profundidad de corte (C) se optimizan teniendo en cuenta múltiples características de respuesta, a saber, la rugosidad superficial (Ra) y la dureza (HB). La deseabilidad a un valor alto de 0,83 proporciona una rugosidad superficial mínima de aproximadamente 2,64 μm 0,7 y una dureza máxima de aproximadamente 49,12 BH.

INTRODUCCIÓN

Para hacer frente a la crisis energética, la energía eólica ha hecho su aparición en los aerogeneradores [1]. Mediante el uso de materiales compuestos, las palas HAWT se hacen fuertes y ligeras en su estructura. Debido a la alta rigidez, resistencia y bajo peso, la combinación de plásticos reforzados (GFRP) y plásticos reforzados con fibra de carbono (CFRP) son ampliamente utilizados. La pala del aerogenerador impulsa la energía del viento y convierte la energía cinética en energía rotacional con el rotor y la transmite al generador. El par producido para accionar el generador está influido por las características del material y la eficiencia aerodinámica [2]. La eficiencia aerodinámica óptima se obtiene mediante el diseño de HAWT de pequeña escala que también limitan la velocidad del rotor. La captura de la energía eólica a velocidades bajas y moderadas puede mejorarse optimizando el diseño de la pala [3].  En las industrias, las HAWT son ampliamente utilizadas debido a su baja velocidad de rotación, bajo ruido con un mayor mantenimiento del ciclo de vida y estabilidad del rotor [4]. Las fuerzas de mecanizado no optimizadas conducen al fallo del GFRP, mientras que la mejora de la calidad de la superficie durante el proceso de mecanizado. Por lo tanto, es importante comprender el mecanismo que subyace al proceso de mecanizado y los parámetros del proceso para obtener la calidad de superficie mecanizada preferida [5-7]. La dureza del material se ve afectada en la pieza de trabajo debido a la tensión y a la deformación inducida [8]. Los investigadores han realizado varios intentos para analizar e identificar los efectos de los parámetros del proceso mediante el diseño de experimentos, la Metodología de Respuesta Superficial (RSM) y Taguchi [9-10]. La optimización basada en RSM con el enfoque de la función de deseabilidad (DFA) se adopta para la optimización multirrespuesta con el fin de optimizar los parámetros del proceso [11].