Electroplastic cutting influence in machining processes

Abstract

The thesis presented is performed with the aim of studying the effect of electropulses (EPs) in machining processes such as drilling and round turning processes for different materials. When the EPs of short duration are applied to metals undergoing plastic deformation, the deformation resistance decreases and plasticity increases at the same time. The influence of EPs on the plastic flow is called electroplastic effect. Chip formation during machining is greatly influenced by cutting speed, feed rates and tool geometry. Selecting properly these parameters for a particular machining operation is very important to achieve high machining efficiency. It was found that EPs assisted cutting processes improve the machinability of materials based on the electroplastic effect. The influence of EPs in drilling process is studied by combining different feed rates, drill diameters and current densities in aluminium 7075 and steel 1045. Similarly, the effect of electropulsing has been observed for aluminium 6060 and steel S235 during turning process. The correlation between chip compression ratio , shear plane angle f , cutting speed, feed rates and current densities have been studied in EPs assisted processes. It has been observed that lower feed rates and subsequently, high current densities reduce the shear angle f and increase the chip compression ratio during drilling process. The specific cutting energy (SCE) is reduced upto 27% in aluminium 7075 and 17% in steel 1045 when drilling is assisted with EPs. However, the chip compression ratio decreases and shear plane angle f increases with the increase in cutting speed during turning of steel S235. In contrast, chip compression ratio increases and shear plane angle decreases with the increase in cutting speed while turning of aluminium 6060. The current density decreases with the increase in feed rates and increases with the increase in cutting speed in steel S235. However, current density has high values at higher feed rates and it decreases with the increase in cutting speed during turning of aluminium 6060. The SCE decreased with the increase in feed rates and depth of cut during electrically assisted turning of steel S235. But for aluminium 6060, the SCE increased whenthe cutting speed is increased. The results elaborated that electrically assisted drilling process improves the material machinability by decreasing SCE in aluminium 7075 and steel 1045. The electrically assisted turning process seems to have influence in improving the machinability of steel S235 but for aluminium 6060, the plastic deformation tends to be increased by increasing the SCE during EPs assisted turning process.

La tesis presentada tiene como objetivo estudiar el efecto insitu de aplicar pulsos de corriente (EPs) a dos proceso de arranque de viruta, taladrado con taladro de pedestal y cilindrado en torno, todo ello aplicado a diferentes materiales. Cuando los EPs de corta duración se aplican a metales sometidos a deformación plástica, la resistencia a la deformación disminuye y la plasticidad aumenta al mismo tiempo. La influencia de los EPs en el flujo plástico se llama efecto electroplástico. La formación de virutas durante el mecanizado está muy influenciada por la velocidad de corte, las velocidades de alimentación y la geometría de la herramienta. La selección apropiada de estos parámetros para una operación de mecanizado particular es muy importante para lograr alta eficiencia de mecanizado. Se encontró que los procesos de corte asistido por EPs mejoran la maquinabilidad de materiales basado en el efecto electroplástico. La influencia de los EPs en el proceso de taladrado se estudia combinando diferentes velocidades de alimentación, diámetros de taladro y densidades de corriente en aluminio 7075 y acero 1045. De forma similar, el efecto de los electropulsos se ha observado para aluminio 6060 y acero S235 durante el proceso de torneado. La correlación entre la relación de compresión de viruta , el ángulo del plano de corte f, la velocidad de corte, las velocidades de alimentación y las densidades de corriente se han estudiado en los procesos asistidos por EPs. Se ha observado que las velocidades de alimentación más bajas y posteriormente, las altas densidades de corriente reducen el ángulo de corte f y aumentan la relación de compresión de virutas durante el proceso de taladrado. La energía de corte específica (SCE) se reduce hasta 27% en aluminio 7075 y 17% en acero 1045 cuando se asiste el taladrado con EPs. Sin embargo, la relación de compresión del chip disminuye y el ángulo del plano de corte f aumenta con el aumento de la velocidad de corte durante el torneado del acero S235. Por el contrario, la relación de compresión de la viruta aumenta y el ángulo del plano de corte disminuye con el aumento de la velocidad de corte en un torneado de aluminio 6060. La densidad de corriente disminuye con el aumento de las velocidades de avance y aumenta con el aumento de la velocidad de corte en acero S235. Sin embargo, la densidad de corriente tiene altos valores a mayores velocidades de alimentación y disminuye con el aumento de la velocidad de corte durante el torneado de aluminio 6060. El SCE disminuyó con el aumento en las velocidades de alimentación y la profundidad de corte durante el torneado asistido eléctricamente del acero S235. Pero para el aluminio 6060, el SCE aumentó cuando se incrementa la velocidad de corte. Los resultados muestran que el proceso de taladrado asistido eléctricamente mejora la maquinabilidad del material disminuyendo SCE en aluminio 7075 y acero 1045. También se observa una mejora en la maquinabilidad del acero S235 cuando es cilindrado en un torno, en cambio la SCE del aluminio 6060 disminuye empeorando la maquinabilidad, probablemente debido a la gran deformación plástica en la zona de corte que experimenta el material, lo que hace que amente la SCE durante el proceso de torneado asistido por EPs.