Experimental and numerical analysis of wear flat generation and growth in alumina grinding wheels

Resumen

El proceso de rectificado supone entre un 20-25% del coste total de fabricación, suponiendo el consumo de muela un porcentaje muy elevado del coste total. De entre los diferentes tipos de desgaste, el wear flat es el más perjudicial para el proceso. Asimismo, nuevos generaciones de materiales abrasivos, como la alúmina microcristalina sinterizada, se van haciendo hueco en aplicaciones industriales. Sin embargo, su comportamiento ante el desgaste no está caracterizado. Es por ello, que este trabajo de investigación aborda la caracterización de la generación y evolución del wear flat en muelas de alúmina, analizando la influencia de la estructura cristalina de los granos abrasivos en el wear flat, desgaste de naturaleza triboquímica. Para ello, se realiza un análisis tanto experimental como numérico.Desde el punto de vista experimental, se realizan ensayos de rectificado en los que se aísla el desgaste de wear flat de los demás tipos de desgaste. Tras estos y debido a la importancia del contacto en el desgaste, se diseña un tribómetro pin-on-disk en el cual se controlan exhaustivamente las condiciones de contacto y se reproduce el ciclo térmico de los granos abrasivos para la cuantificación del desgaste triboquímico. Por último, desde un punto de vista numérico, se realiza un modelo térmico en FEM, para determinar la influencia de la temperatura en las propiedades de la alúmina y un modelo de desgaste en DEM, con el objetivo de simular el desgaste de un grano abrasivo, teniendo en cuenta su estructura cristalina. Como resultado se observan mayores valores de %A para la alúmina microcristalina durante el proceso de rectificado, ya que las altas temperaturas modifican la apariencia de la superficie desgastada de la muela. Sin embargo, las reacciones triboquímicas son más importantes en la alúmina WFA, como muestran los resultados tribológicos y numéricos.