Caracterización de los regímenes de operación de pulido láser y predicción de la topografía mediante modelización térmica

Resumen

El proceso de pulido láser se caracteriza por su elevada sensibilidad ante pequeñas variaciones de los parámetros de proceso. A pesar de ser un proceso que lleva siendo aplicado más de 20 años en el pulido de recubrimientos de diamante y lentes ópticas, existe poca información relativa a su aplicación sobre materiales metálicos.El trabajo presentado se centra en la aplicación del proceso de pulido láser sobre materiales metálicos. El estudio se ha dividido en dos líneas de acción, una experimental y otra de modelización. A nivel experimental se han realizado diversos ensayos empleando fuentes láser convencionales y sobre materiales típicamente empleados en la fabricación de moldes y matrices. Se ha analizado la influencia de la topografía inicial en el proceso y se ha definido la existencia de dos regímenes de proceso diferenciados en función de los parámetros empleados. Asimismo, se ha estudiado la influencia del proceso de pulido láser sobre la vida a fatiga, resultando en unos coeficientes modificativos que deberán ser considerados en el diseño de componentes mecánicos pulidos con láser.En cuanto a la modelización del proceso, se ha desarrollado un modelo térmico original con transformaciones de estado sólido en la fase de calentamiento que ha sido convenientemente validado y que sirve como base para el desarrollo de una metodología para la predicción de la topografía resultante en superficies fresadas con herramienta esférica que posteriormente son pulidas con láser. Así, la metodología propuesta ha sido validada mediante ensayos experimentales y permite identificar las variaciones en la topografía resultante.Principales aportaciones¿ Identificación experimental de los regímenes de proceso SSM y SOM en el proceso de pulido láser predichos en la bibliografía.¿ Influencia del proceso de pulido en la vida a fatiga de componentes mecánicos.¿ Desarrollo y validación de un modelo térmico en diferencias finitas con cambio de fase en estado sólido, particularizado para las operaciones de procesado láser de baja penetración superficial.¿ Desarrollo de una metodología experimental para la predicción de la topografía resultante del proceso de pulido a partir del modelo térmico propuesto.