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La texturización superficial ha sido empleada en diversas situaciones con el propósito de mejorar el desempeño tribológico de componentes mecánicos en contacto. En particular, la imposición de una textura determinística en superficies metálicas mediante procesos de mecanizado tiene unos costos energéticos asociados al consumo de potencia eléctrica, al desgaste de las herramientas de corte y a las pérdidas propias de la transformación de la energía eléctrica en energía mecánica, entre otras. Es, por lo tanto, pertinente cuantificar el consumo energético en el proceso de texturización con el propósito de evaluar la viabilidad de aumentar las áreas a texturizar, esto es, incrementar el volumen de material a remover de las piezas. En este trabajo se estudió el proceso de texturizado superficial con cinco patrones geométricos de un conjunto de pines fabricados en aceros AISI 1080 y AISI 52100, con énfasis en el análisis del consumo energético en el centro de mecanizado. Durante la texturización se registraron consumos de energía eléctrica entre 31.8 y 52.3 Wh por mm2 de área texturizada y a partir de los datos experimentales se establecieron correlaciones entre el consumo de energía, el material, el diseño geométrico de la textura y el área texturizada. Se encontró un aumento del 14% del consumo de energía al aumentar el área texturizada para el acero AISI 1080 en oposición al acero AISI 52100, en el cual disminuyó 20.8% el consumo energético al aumentar el área texturizada.

1.
Valdes M, Zuluaga E, Cuervo PA, Ardila J, Rudas JS, Toro A. Consumo energético durante el texturizado superficial de aceros AISI 1080 y AISI 52100 mediante mecanizado CNC. inycomp [Internet]. 26 de mayo de 2022 [citado 30 de septiembre de 2022];24(02):17. Disponible en: https://revistaingenieria.univalle.edu.co/index.php/ingenieria_y_competitividad/article/view/11301

(1) Archard J. Elastic deformation and the laws of friction. Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences. 1957 dic; 243(1233): 190–205. https://doi.org/10.1098/rspa.1957.0214.

(2) Cuervo P. Análisis experimental del efecto del proceso de reperfilado sobre el desgaste y fatiga por contacto de rodadura de riel en el sistema rueda- riel en el Metro de Medellín [Tesis de maestría]. Medellín: Universidad Nacional de Colombia; 2014.

(3) Stachowiak G, Batchelor A., Engineering tribology. 4a ed.: Butterworth-Heinemann; 2014. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-397047-3.00020-5.

(4) Albagachiev A, Gurskii B, Luzhnov Y, Romanova A, Chichinadze A. Economic and ecological issues in tribology. Russian Engineering Research. 2008 oct; 28(10): 959–964. https://doi.org/10.3103/S1068798X08100092.

(5) Abdel-Aal H, Mansori M. Tribological analysis of the ventral scale structure in a Python regius in relation to laser textured surfaces. Surface Topography: Metrology and Properties. 2013 sep; 1(1): 015001. https://doi.org/10.1088/2051-672x/1/1/015001.

(6) Abdel-Aal H. Functional surfaces for tribological applications: inspiration and design. Surface Topography: Metrology and Properties. 2016 nov; 4(4): 043001. https://doi.org/10.1088/2051-672x/4/4/043001.

(7) Bruzzone A, Costa H, Lonardo P, Lucca D. Advances in engineered surfaces for functional performance. CIRP Annals - Manufacturing Technology. 2008 oct; 57 (2): 750–769. https://doi.org/10.1016/j.cirp.2008.09.003.

(8) Uddin Y, Liu M. Design and optimization of a new geometric texture shape for the enhancement of hydrodynamic lubrication performance of parallel slider surfaces. Biosurface and Biotribology. 2016 may; 2(2): 59–69. https://doi.org/10.1016/j.bsbt.2016.05.002.

(9) Tala-ighil N, Fillon M. Tribology International A numerical investigation of both thermal and texturing surface effects on the journal bearings static characteristics. Tribology International. 2015 oct; 90: 228–239. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2015.02.032.

(10) Ranjan P, Hiremath S. Role of textured tool in improving machining performance: A review. Journal of Manufacturing Processes. 2019 jul; 43: 47–73. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2019.04.011.

(11) Zhang X, Xie J, Xie H, Li L. Experimental investigation on various tool path strategies influencing surface quality and form accuracy of CNC milled complex freeform surface. International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2012 mar; 59 (5–8): 647–654. https://doi.org/10.1007/s00170-011-3515-z.

(12) Aizawa T, Tamaki M, Fukuda T. Large area micro-texture imprinting onto metallic sheet via CNC stamping. Procedia Engineering. 2014 oct; 81: 1427–1432. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2014.10.168.

(13) Cho M, Park S. Micro CNC surface texturing on polyoxymethylene (POM) and its tribological performance in lubricated sliding. Tribology International. 2011 jul; 44 (7–8): 859–867. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2011.03.001.

(14) Orazi L, Montanari F, Campana G, Tomesani L, Cuccolini G. CNC paths optimization in laser texturing of free form surfaces. Procedia CIRP. 2015 jul; 33: 440–445. https://doi.org/10.1016/j.procir.2015.06.100.

(15) Kawasegi N, Sugimori H, Morimoto H, Morita N, Hori I. Development of cutting tools with microscale and nanoscale textures to improve frictional behavior. Precision Engineering. 2009 jul; 33 (3): 248–254. https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2008.07.005.

(16) Sugihara T, Enomoto T. Crater and flank wear resistance of cutting tools having micro textured surfaces. Precision Engineering. 2013 oct; 37 (4): 888–896. https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2013.05.007.

(17) Sun J, Zhou Y, Deng J, Zhao J. Effect of hybrid texture combining micro-pits and micro-grooves on cutting performance of WC/Co-based tools. International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2016 feb; 86 (9–12): 3383–3394. https://doi.org/10.1007/s00170-016-8452-4.

(18) Orra K, Choudhury S. Tribological aspects of various geometrically shaped micro-textures on cutting insert to improve tool life in hard turning process. Journal of Manufacturing Processes. 2018 ene; 31: (502–513). https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2017.12.005.

(19) Zuluaga E. Desarrollo de superficies determinísticas inspiradas en piel de serpiente mediante técnicas de texturizado mecánico para aplicaciones tribológicas [Tesis de maestría]. Medellín: Universidad Nacional de Colombia; 2020.

(20) Cuervo P, López D, Cano J, Sánchez J, Rudas S, Estupiñán H, Toro A, Abdel-Aal H. Development of low friction snake-inspired deterministic textured surfaces. Surface Topography: Metrology and Properties. 2016 may; 4 (2): 1–17. https://doi.org/10.1088/2051-672X/4/2/024013.

(21) Pavanaskar S, Pande S, Kwon Y, Hu Z, Sheffer A, McMains S. Energy-efficient vector field based toolpaths for CNC pocketmachining. Journal of Manufacturing Processes. 2015 oct; 20: 314–320. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2015.06.009.

(22) Casillas A. Máquinas cálculos de taller. 40ª ed.: Máquinas España; 1943.