Ingeniare: Revista Chilena de Ingeniería (Aug 2011)
Modelo predictivo del espesor de la capa de óxido y microdureza en aluminio Al3003-B14 y Al6063-T6 anodizado usando análisis multifactorial Oxide film thickness and microhardness prediction model of Al3003-B14 and Al6063-T6 anodized aluminum using multifactorial analysis
Abstract
En esta investigación se modela a partir de los parámetros del proceso el espesor de la capa de óxido y la microdureza de los aluminios Al3003 y Al6063 anodizados. Para ello se realizaron estudios de la microdureza y espesor de capa de la superficie anodizada, utilizando técnicas de análisis multifactorial y diseño robusto. Se establecieron los siguientes niveles de los parámetros del proceso: temperatura [15 °C, 25 °C], tiempo [30 min; 60 min], concentración de electrolito [1,2 M; 2 M], densidad de corriente [1 Amp/dm²; 3 Amp/dm²], aluminio [Al3003,Al6063] y como variable de ruido, la deformación plástica [0%, 10%, 20%, 30%]. Se propuso un diseño fraccionado 2(7-2) mixto, con el cual se efectuó un total de 48 pruebas usando soluciones electrolíticas de ácido sulfúrico. La medición de microdureza se realizó con un indentador Vickers con carga de 400 g; el espesor de la capa de óxido se captó mediante microscopia electrónica. A los resultados se les realizó un análisis de varianza (ANOVA), para determinar los factores significativos y la robustez de los efectos. Se encontraron resultados de microdureza [HV] [85,74-308,87]; y espesor de óxido [µm] [12,82- 94,69]. Finalmente, se muestran los modelos de predicción de cada una de las respuestas en función de los factores significativos estas ecuaciones permitirán seleccionar la microdureza y espesor de la capa de óxido para cumplir los requerimientos de un producto particular mediante una selección apropiada de los parámetros del proceso.In this research, the thickness of the oxide layer and the microhardness of anodized aluminum Al3003 and Al6063 are modeled based on process parameters. To this end, studies of the microhardness and the thickness layer of the anodized surface were made, via techniques of multifactorial analysis and robust design. The following levels of the process parameters were established: temperature [15°C, 25°C], time [30min; 60min], electrolyte concentration [1,2M; 2M], current density [1Amp/dm²; 3Amp/dm²], aluminum [Al3003, Al6063], and as a noise parameter, the plastic deformation [0%, 10%, 20%, 30%]. A combined fractional design 2(7-2) was proposed, based on which a total of 48 tests were performed using sulfuric acid electrolytic solutions. The measurement of microhardness was performed using a Vickers indenter loaded at 400g, and the thickness of the oxide layer was captured using electron microscopy. Variance analysis (ANOVA) was applied to the results in order to determine the significant factors and the robustness of the effects. Results of microhardness [HV] [85,74-308,87]; and the oxide layer thickness [µm] [12,82 – 94,69] were determined. Finally, the equations for the prediction models are shown for each response as a function of the significant factors, these equations will allow the selection of the microhardness and thickness of oxide layer to fulfill the requirements of a particular product using an appropriate selection of process parameters.
