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Mecanizado asistido por láser de materiales difíciles de cortar: oportunidades de investigación y direcciones futuras: una revisión exhaustiva

Número Navegar:20     Autor:Editor del Sitio     publicar Tiempo: 2018-05-23      Origen:motorizado Su mensaje

Abstracto

  Las aleaciones de alta resistencia como el níquel y el titanio y los materiales de ingeniería avanzados como la cerámica y los materiales compuestos se están desarrollando y utilizan ampliamente en la industria aeroespacial, automotriz, médica y nuclear debido a sus propiedades físico-mecánicas inherentes.Sin embargo, la conversión de estos nuevos materiales en productos de ingeniería siempre está asociada con el mecanizado.Las características de maquinabilidad tales como mayor fuerza de corte, mayor temperatura de corte, poca integridad de la superficie y menor vida útil de la herramienta asociada con estos materiales presentan muchos desafíos para los investigadores, y por lo tanto, se consideran materiales difíciles de cortar.Los métodos convencionales de mecanizado de estos materiales resultan antieconómicos.En los últimos días, se han realizado muchos intentos para mejorar la maquinabilidad de estos materiales de manera más efectiva a través del uso de mecanizado asistido por energía externa.Entre los diversos métodos de mecanizado asistido por energía externa, el mecanizado asistido por láser (LAM) ha recibido la atención de investigadores en el campo del corte de metales y se llevaron a cabo algunas investigaciones durante los últimos años.Este documento tiene como objetivo revisar y resumir el uso potencial de MELA para materiales difíciles de cortar, progreso actual, beneficios y desafíos en el mecanizado asistido por láser.Además, no se informa un marco de optimización para estudiar el efecto de los parámetros del láser y los parámetros del proceso de mecanizado en el rendimiento de maquinabilidad, que es aplicable a los procesos industriales. Se concluye que se requieren más modelos experimentales y técnicas empíricas para crear modelos predictivos que den buenos resultados.acuerdo con experimentos confiables, al tiempo que explica los efectos de muchos parámetros, para el mecanizado de estos materiales difíciles de cortar.

 1. Introducción

  En las últimas décadas, se están desarrollando materiales avanzados como superaleaciones basadas en titanio y níquel, aleaciones ferrosas, cerámicas, materiales compuestos y aleaciones de cobalto y cromo para aplicaciones de alta resistencia y resistentes al calor que incluyen industrias automotriz, aeroespacial, nuclear, médica y electrónica. [1,10]

  Estos materiales se caracterizan por su excelente relación resistencia-peso, fuerte resistencia a la corrosión y capacidad para retener alta resistencia a altas temperaturas.Todos estos materiales tienen una resistencia y tenacidad superiores en comparación con el material de ingeniería convencional.Sin embargo, las aplicaciones de estos materiales no están creciendo en la actualidad porque hacen que la mitad del costo final del producto para la conversión de un componente final [1, 2].Esto se atribuye a una velocidad de corte baja, una profundidad de corte menor debido al desgaste excesivo de la herramienta.Por lo tanto, estos materiales se consideran materiales difíciles de cortar.Se encuentran muchos problemas durante el mecanizado, como   generación excesiva de calor en la zona de corte y alta fricción entre la interfaz de la herramienta y el chip, tendencia a la formación de BUE y falla catastrófica del filo de corte [3,4,5].Esto podría tener un efecto significativo de los rendimientos del proceso de mecanizado, como la baja maquinabilidad, el alto costo de mecanizado y la baja productividad.Debido a las características inherentes de un material difícil de cortar, los métodos de mecanizado convencionales, como el fresado o el torneado, resultan ineficaces.En la actualidad, se están aplicando a estos materiales varios procesos de mecanizado innovadores, como mecanizado abrasivo, mecanizado láser,   mecanizado   mecanizado químico   mecanizado químico, mecanizado asistido térmicamente, como mecanizado asistido por láser, mecanizado asistido por plasma..Entre los muchos enfoques, un enfoque, que se está volviendo cada vez más popular entre los materiales difíciles de mecanizar, es el mecanizado asistido por láser (LAM) debido a sus mayores beneficios, el crecimiento sustancial de la tecnología y la viabilidad comercial.

  En este contexto, este documento resalta los avances y desafíos actuales en LAM en relación con el efecto de los parámetros del láser y los parámetros de mecanizado en la eficiencia del proceso de materiales   difíciles de cortar.

 2. Mecanizado asistido por láser: descripción general

  El mecanizado asistido por láser es un método híbrido que utiliza un láser de alta potencia para calentar localmente la pieza de trabajo antes de extraer el material con una herramienta de corte tradicional.A temperaturas elevadas, el límite de elasticidad de un material quebradizo disminuye por debajo de la resistencia a la fractura cambiando el comportamiento de deformación del material de frágil a dúctil.También a temperaturas elevadas, el límite elástico del material fuerte y dúctil disminuye, lo que reduce las fuerzas de corte y el desgaste de la herramienta, además de mejorar la calidad de la superficie [6].La Figura 1 muestra un esquema del mecanizado asistido por láser.

Mecanizado asistido por láser (1)

  Dos fuentes principales de láser son ampliamente utilizadas en los experimentos LAM: láser de CO2 y láser Nd: YAG.Este último, que tiene una longitud de onda más corta, tiene una mejor capacidad de absorción.El láser de CO2 tiene menos beneficios en la mayoría de los materiales difíciles de cortar como Inconel, acero endurecido y materiales compuestos en comparación con Nd: YAG debido a la baja absorción de la energía del láser [7,8,9].La mayor parte de la investigación se ha centrado en los beneficios de LAM y ha abordado los desafíos en el mecanizado convencional.Sin embargo, los resultados del mecanizado de LAM dependen tanto de los parámetros del proceso de mecanizado como de los parámetros del láser.Los principales parámetros operativos asociados con el mecanizado asistido por láser son: potencia del láser, diámetro de punto del rayo láser, velocidad de corte, velocidad de avance y profundidad de corte.La configuración óptima para LAM es difícil debido a los muchos parámetros de control y sus interacciones.Además, se necesita un estudio estadístico basado en el diseño de experimentos para investigar el efecto del parámetro LAM óptimo y se carece de información sobre sus interacciones en la publicación.

  3.Efecto de los parámetros del láser y los parámetros de mecanizado en materiales difíciles de mecanizar

  Recientemente, LAM ha identificado un área importante de investigación y aplicado a muchos   materiales de alta   fuerza   y   de alta dureza.Para obtener los máximos beneficios de LAM, es necesario comprender el efecto de interacción de los parámetros del proceso láser en diferentes materiales de la pieza de trabajo y los niveles óptimos para lograr una menor fuerza de corte, bajo costo de mecanizado y calidad superficial [7].Temperatura de la superficie de la pieza, velocidad de corte, velocidad de avance, corte de profundidad, diámetro del punto del láser, distancia del cable de la herramienta láser, longitud focal ha jugado un papel importante en el proceso LAM para evitar daños superficiales y fallas prematuras de las herramientas de corte.En esta sección, los parámetros del efecto láser junto con los parámetros de mecanizado en diferentes materiales difíciles de cortar son  revisado.

  3.1 aleaciones de titanio

  Las aleaciones de titanio son materiales atractivos en las industrias aeroespacial, automotriz, biomédica,   nuclear   gas   turbinas debido a sus propiedades físico-mecánicas superiores, como excelente relación resistencia-peso, fuerte resistencia a la corrosión y capacidad pararetienen alta resistencia a alta temperatura [10,11,12].Estas propiedades junto con un bajo módulo de elasticidad, baja conductividad térmica, alta resistencia y dureza a temperatura elevada y reactividad química con herramientas de corte hacen que el maquinado de estos materiales sea extremadamente difícil, lo que resulta en una vida útil más corta [10].Menor velocidad de corte y menor vida útil de la herramienta, lo que genera un mayor costo de mecanizado para estas aleaciones [11].Se han realizado algunos intentos de investigación para analizar la maquinabilidad a través del mecanizado seco criogénico asistido para aumentar la velocidad de corte y la vida útil de la herramienta.Los estudios revelan que el mecanizado asistido criogénico proporciona una mejora sustancial en la vida útil de la herramienta en comparación con el mecanizado en seco [12].La combinación de baja alimentación / alta profundidad de corte mejora la vida útil de la herramienta en 6 veces en comparación con alta velocidad de corte / baja profundidad a velocidad de corte constante de 125 m / min con el uso de nitrógeno líquido como refrigerante [13,14].Debido al crecimiento sustancial del mecanizado asistido por láser se dirige a mejorar la maquinabilidad de titanio [7, 8].A una mayor velocidad de corte, el LAM dio como resultado una vida útil más corta debido al desgaste por difusión a una temperatura de eliminación del material de 250 ° C en comparación con el mecanizado convencional [15].Sin embargo, LAM se beneficia con estas aleaciones mediante mecanizado híbrido, es decir, LAM en mecanizado criogénico [15] e informa la vida útil máxima de la herramienta, en términos de MRR debido a la menor temperatura de la interfaz del chip de herramienta, menor fricción entre la herramienta de corte y la pieza de trabajo.Se observó que los insertos de corte de carburo recubierto TiAlN producen un ahorro general de vida de la herramienta durante el LAM y el mecanizado híbrido [15].

  Se realizaron otras investigaciones sobre los beneficios de los insertos de corte de carburo sin recubrimiento con refrigerantes criogénicos   para investigar la vida útil de la herramienta y el mecanismo de desgaste cuando se gira el Ti-6Al-4V a alta velocidad (125 m / min).El resultado revela que el mecanizado con refrigerantes mejora significativamente la vida útil de la herramienta en un 235% en comparación con el MEL solo y se encontró que el refrigerante suprime la adhesión, el desgaste por difusión que mejora significativamente la vida útil de la herramienta & 16.Sin embargo, los investigadores se centran en el potencial del MELA en aplicaciones industriales mediante el análisis crítico del efecto del rayo láser sobre la fuerza de corte y la temperatura de corte, y dieron como resultado una reducción significativa de la fuerza de corte (15%) [17].Se observó que al aumentar la energía del láser (entre 1200 W y 1600 W y el tamaño del punto del rayo láser de 2-3 mm), se observa una reducción de > 10% en la fuerza de corte en el rango de velocidad de corte de 25 - 125 m /min y también observó una vida útil más corta a la velocidad de corte > 150 m / min.El estudio de morfología de chips en LAM revela que la formación de chips depende en gran medida de la velocidad de corte y la potencia del láser [18].Se observó que con la constante energía del láser, el cambio de diente de sierra a chip continuo y de vuelta a diente de sierra a una mayor velocidad de corte.

La Tabla 1 resume las últimas investigaciones en el mecanizado asistido por láser de aleaciones de titanio.

  3.2 Aleaciones a base de níquel

  Aleaciones basadas en níquel como Inconel, Hastelloys, Waspaloys y Udimet son otros materiales atractivos sobre las aleaciones de titanio utilizadas en las industrias aeroespaciales y nucleares como turbinas de gas, motores a reacción y depósitos de empuje debido a las propiedades químicas y mecánicas a temperatura elevada [10].Debido a la alta temperatura en la zona de corte en1200˚C, químico

Tabla 1 Resumen del mecanizado asistido por láser de aleaciones de titanio

Mecanizado asistido por láser (2)

reactividad con la mayoría de las herramientas de corte y presencia de partículas abrasivas duras tales como TiC, CrC, MoC en microestructura que dificulta el mecanizado de estas aleaciones y fomenta el desgaste abrasivo.Esto da como resultado una velocidad de corte baja, una vida útil de la herramienta más corta, una calidad superficial deficiente y, por lo tanto, un elevado coste de mecanizado [19, 20  ]

  En los últimos años, LAM se utilizó para mejorar la maquinabilidad en aleaciones basadas en níquel.Como la dureza de Inconel ha fallecido rápidamente por encima de 600 ° C -700 ° C y, por lo tanto, la temperatura de eliminación del material (Tmr) del material de la pieza de trabajo no necesita elevarse a diferencia de la MELA de cerámica.Debido a la baja absortividad en los metales, se utilizó un láser de alta potencia en Inconel 718 en etapas tempranas [19].Anderson y col., Informaron que la tasa de absortividad en Inconel 718 se puede mejorar a través de adhesivo de grafito en la superficie para láser de CO2 y los resultados están comprobados.Sin embargo, el recubrimiento aplicado no puede sostenerse a alta temperatura y se usan múltiples unidades de láser simultáneamente en la superficie sin mover y en la superficie del chaflán para mejorar la maquinabilidad [20].La energía láser de alta potencia, el pequeño diámetro del rayo láser, una menor velocidad de alimentación y un mayor tiempo de precalentamiento podrían dar como resultado la Tmr requerida en la pieza de trabajo [21].Por otro lado, junto con Tmr, la tasa de alimentación tiene el mayor factor de influencia en la energía de corte específica.Como la energía del láser calienta la superficie del material a 540˚C para Inconel 718 [20] y entre 300-400˚C para Waspaloy [23], el desgaste promedio del flanco y el desgaste de muesca disminuyeron al aumentar la velocidad de 60 m / min a 180 m/ min para Inconel 718 y para Waspaloy.

  La integridad de la superficie mecanizada (rugosidad, daños superficiales / subsuperficiales, tensión residual, microdureza), en particular la rugosidad superficial, se mejora ligeramente con el uso de insertos cerámicos en LAM sobre el mecanizado convencional [22].Se experimentó un análisis comparativo de inserciones de cerámica y metal duro utilizando LAM y resultó que la vida útil del inserto de carburo sin recubrimiento es menor en comparación con el mecanizado convencional [22].Otros experimentos llevados a cabo con la herramienta de corte Sailon informaron que la rugosidad de la superficie mejoró en un 25% para la herramienta cerámica, lo que arrojó el resultado favorable a pesar de la investigación previa asociada con una mala calidad superficial [21].Además, el LAM produjo un notable aumento en la tasa de eliminación de material.La herramienta de cerámica Sailon demostró un aumento del 800% en la velocidad de eliminación del material y un 50% de vida útil mejorada en comparación con el mecanizado convencional.La Tabla 2 resume las últimas investigaciones en el mecanizado asistido por láser de aleaciones a base de níquel.

Tabla 2 Resumen del mecanizado asistido por láser de superaleaciones a base de níquel

Mecanizado asistido por láser (3)

  3.3Cerámica

  Las cerámicas estructurales avanzadas como mullita, zirconia, alúmina y nitruro de silicio se identifican como otro material atractivo debido a sus propiedades compresivas [24,26,27,28].Debido a su baja densidad, resistencia al desgaste superior y resistencia a altas temperaturas, estos se emplean generalmente en la fabricación de componentes críticos en la industria automotriz y aeroespacial.La mayoría de las investigaciones anteriores sobre LAM se han llevado a cabo en este material debido a su dureza y fragilidad [24, 25].Se encontró que la herramienta de corte PCBN muestra una herramienta más larga (digamos 121 min) cuando el LAM en zirconia a una Tmr de 900 ˚C -1100˚C [27] y un inserto de carburo se ha utilizado para LAM en alúmina a 850˚C [29] y mullita (digamos 44 min) [28].Tres mecanismos de desgaste dominante, como la abrasión, la adhesión y la difusión, se atribuyen al desgaste de la herramienta y dependen en gran medida de la temperatura de eliminación del material [27].Por lo tanto, es necesario encontrar la temperatura óptima de eliminación del material para una mayor vida útil de la herramienta [26].Sin embargo, encontrar la Tmr óptima es difícil debido a la complejidad de los parámetros de influencia y a su mutua  interacciones.

  La fuerza de corte y la energía de corte específica disminuyen al aumentar la temperatura de la superficie con la energía del láser cuando se utiliza LAM en la cerámica pero no influye significativamente en la distancia del cable de la herramienta láser [25,27,28].La influencia de la velocidad de corte en la fuerza de corte es insignificante, pero de lo contrario la velocidad de avance [28,29].La relación de fuerza, como fuerza de avance / fuerza de corte, disminuye en zirconia [28] y la mullita [29] resulta en Tmr más alta, lo que indica evidencia de ablandamiento significativo de la pieza de trabajo cerca de la zona de corte y deformación cuasi-plástica.Se observa que la velocidad de corte tiene la influencia más significativa en la rugosidad de la superficie seguida de la velocidad de avance y el corte en profundidad [30].

  Cuando se examina la morfología del chip, se encontró que la relación de fuerza y ​​temperatura de eliminación del material (Ff / Fc < 1) desempeña un papel clave durante la formación del chip en comparación con otros parámetros [25,26].Para la temperatura de la pieza de trabajo en el rango de 1260˚C-1410˚C, basada en la investigación SEM del chip obtenido, Lei [25] observó que la deformación plástica del nitruro de silicio en la zona de corte se continuó por la movilidad mejorada de la varilla.como los granos de silicio, que se ve facilitado por una reducción en la viscosidad de la fase vítrea intergranular en el nivel más alto  temperatura.

  Para la mullita, Patrick desarrolló una configuración experimental láser de doble rampa para evitar la fractura térmica de la pieza de trabajo debido a la baja difusividad térmica, tenacidad a la fractura y resistencia a la tracción del material poroso, en comparación con el nitruro de silicio [28] e inferido entres mecanismos diferentes como la fractura frágil y el chip semicontinuo para (Ff / Fc > 1) y la ventana de temperatura de trabajo operativa de 800 ° C-1000 ° C a la formación de viruta continua para (Ff / Fc < 1) y la temperatura de trabajo operativaventana mayor que 1300˚C.Este signo     no se observa cuando LAM en zirconia [28], pero la deformación plástica se produce durante la formación de la viruta junto con la fractura frágil.La rugosidad de la superficie no es sensible a la temperatura de eliminación del material durante el MELA de nitruro de silicio [25], sino que depende del tamaño y la distribución de los granos de nitruro de silicio y de la circona [25,27].Las grietas locales se presentan en la zona afectada por el calor antes de los procesos del material y permanece en el subsuelo cuando su espesor de agrietamiento es mayor que la profundidad de corte [27].Por lo tanto, es necesario controlar la temperatura de eliminación del material para producir una superficie libre de grietas durante el LAM.La Tabla 3 resume las últimas investigaciones en el mecanizado asistido por láser de cerámica.

  3.4 Aleaciones ferrosas

  Los aceros dúctiles con bajo contenido de carbono, el acero inoxidable y el acero endurecido se clasificaron en materiales difíciles de mecanizar a base de hierro y encontraron su aplicación en automóviles como engranajes, ejes de bielas y bloques de motores [10].Sin embargo, el mecanizado de estos componentes automotrices presenta un problema importante, debido a la alta dureza y tenacidad a la fractura con la tecnología de mecanizado tradicional [31].El concepto de la técnica de torneado duro se refiere a estos aceros cuya dureza supera los 45 HRC.Esta técnica elimina el proceso secundario, como la molienda y el tratamiento térmico, que contribuyen hasta un 60-90% del costo final del producto mecanizado [33].Sin embargo, se ha llevado a cabo una investigación experimental con LAM en acero AISI D2 [31], hierro grafito compactado [32], acero AISI 4130 [33], hierro fundido blanco de cromo alto [34] y acero XC42 [35], en ordenpara reducir el costo general de mecanizado y aumentar la productividad mediante el reemplazo del proceso de rectificado y el torneado duro.

Tabla 3 Resumen del mecanizado asistido por láser de cerámica

Mecanizado asistido por láser (4)

  Se observa que la distancia de la herramienta láser tiene la influencia más significativa   en   la   fuerza de corte   durante el mecanizado de acero XC42 endurecido que el método de corte convencional con la mayor reducción del 65% para el radial, fuerza de corte y 85% para la fuerza de alimentación [35].Los resultados del experimento confirmaron que la distancia de la herramienta láser es un factor crítico en el éxito del mecanizado asistido por láser [34].Esto se debe a que la temperatura en la superficie disminuye a medida que aumenta la distancia entre la mancha láser y la herramienta de corte y se tarda más tiempo en disipar el calor en la pieza de trabajo.

  En LAM de acero AISI D2 no solo se reduce la magnitud de la fuerza de empuje, sino también la variación de amplitud de la fuerza de corte, que se atribuye a la mayor reducción de la vibración de la máquina.Esto se debe a una mayor duración del ciclo de calentamiento y distribución del rayo láser [31].Temperatura de precalentamiento cuando el LAM del hierro de grafito compactado se ve afectado más significativamente por la potencia del láser y la velocidad de alimentación [33].Se encuentra que con la ayuda del calor láser, el desgaste del flanco y la falla catastrófica de las herramientas de carburo se reduce y mejora la vida útil de la herramienta en hasta un 100% para LAM de acero D2 [31], debido al ablandamiento de la pieza alrededor de 300˚C-400˚C para el grosor del corte sin cortar de 0.05mm y un BUE estable que protege el filo durante el LAM.Sin embargo, la vida útil de la herramienta al mecanizar hierro grafito compactado se ve significativamente afectada por la velocidad de alimentación [32]. En LAM de aceros endurecidos, las tensiones residuales se vuelven más compresivas y la profundidad de penetración se reduce con respecto al corte convencional [33].A diferencia de la aleación de titanio, la morfología del chip cambia de un chip de diente de sierra a un chip continuo cuando el LAM del acero D2 se debe a una temperatura superficial más alta [31].La formación de viruta de diente de sierra en el mecanizado es una de las principales causas de vibración y se encontró que el precalentamiento de la pieza de trabajo en LAM produce una reducción drástica en la vibración de amplitud y vibración [31,32].La Tabla 4 resume las últimas investigaciones en el mecanizado asistido por láser de aleaciones ferrosas.

Tabla 4 Resumen del mecanizado asistido por láser de aleaciones ferrosas

Mecanizado asistido por láser (5)

  3.5Composite

  Los compuestos son de naturaleza no homogénea, generalmente formados por la dispersión de partículas, fibras y bigotes en una matriz.La incorporación de partículas / fibras de refuerzo duro mejora las propiedades como el adhesivo, el abrasivo, la resistencia al desgaste por difusión, las propiedades térmicas, la dureza y la rigidez.El desafío inherente del mecanizado de estos materiales compuestos es un desgaste excesivo de la herramienta y el consiguiente daño en la pieza de trabajo.La baja maquinabilidad se debe a la extracción de la fibra, la deslaminación, las fibras sin cortar, la alta desviación dimensional y la gran rugosidad superficial  [10].

  El reblandecimiento de la matriz de Al mediante la energía del láser, que se vuelve más suave y de plástico, conduce a una reducción significativa de los componentes de fuerza en comparación con el mecanizado convencional.Según el análisis microscópico, Wang [36] infirió que la matriz ablandada se extrae fácilmente de la superficie maquinada mientras que la partícula Al2O3 se introduce desde la superficie maquinada, lo que conduce a una mayor concentración (37%) de partículas de Al2O3 en la superficiela capa aumenta la resistencia al desgaste de la superficie maquinada.Esto dio como resultado un acabado superficial mejorado y una vida útil más larga de la herramienta.Se reporta una mayor tensión residual de compresión (3 veces más que el mecanizado convencional) con LAM.Sin embargo, Barnes et al, estudiaron el efecto del mecanizado en caliente (200 - 400 ° C) de MMC Al / SiCp / 18P y encontraron una mayor vida útil de la herramienta debido a los bordes acumulados a baja velocidad de corte [37].Pero a una mayor temperatura de la pieza de trabajo, la barra compuesta exhibe una vida útil más corta que el mecanizado convencional.

  Se llevaron a cabo más investigaciones sobre MMC en partículas (Al / SiCp / 20) para estudiar el efecto de   la temperatura de la pieza de trabajo junto con diferentes rangos de velocidad de corte (a velocidades de corte más bajas y más altas) y los resultados indican que la superficierugosidad (37%), vida útil de la herramienta (40% a 150-200 m / min en comparación con 57% a 50-100 m / min) y el daño   profundidad   dependen   de   corte   velocidad   sobre   maquinado   convencional   definiendo   los criterios de rugosidad de superficie como 2 μm [3].El efecto de la temperatura de la pieza en el daño subsuperficial es relativamente independiente debido al pequeño rango de Ft / Fc.Sin embargo, el LAM en Al / Al2O3 / 60f muestra daños observables en términos de extracción de fibra que disminuye al aumentar la temperatura de eliminación de material.La velocidad de avance tiene un efecto negativo sobre la vida útil de la herramienta y la rugosidad de la superficie junto con la temperatura de eliminación del material de 300 ° C [39].La Tabla 5 resume las últimas investigaciones en el mecanizado asistido por láser de compuestos.

Tabla 5 Resumen del mecanizado asistido por láser de compuestos

Mecanizado asistido por láser (6)

  3.6 Materiales de herramienta de corte empleados en materiales difíciles de mecanizar

  El desafío inherente durante el mecanizado de estos materiales difíciles es que la herramienta de corte seleccionada debe resistir las tensiones mecánicas y térmicas a altas temperaturas.Los diferentes tipos de herramientas de corte, cerámica, insertos de carburo recubierto, CBN, PCD, PCBN se emplean en LAM.PCBN se utiliza para LAM de nitruro de silicio [25] y Zirconia [27], inserto de carburo para alúmina [29] y mullita [28].Sin embargo, la vida útil más larga se observa en PCBN en comparación con el carburo cuando el LAM de Zirconia en las condiciones de prueba.El mecanismo de desgaste más común observado en el mecanizado asistido por láser de zirconia con PCBN es la abrasión, la difusión y la adhesión [27].Pero el desgaste abrasivo y difusivo no se observa en MELA de nitruro de silicio [25,30] en comparación con zirconia [27] debido a la baja ductilidad y la difusividad térmica de zirconia.Se encuentra que PCD no es adecuado para LAM en cerámicas de zirconia.En base a la investigación realizada e investigada sobre diferentes tipos de herramientas de corte Ti-6AL-4V [15] e Inconel 718 aleaciones [20], informó que las inserciones de carburo recubierto con TiAlN es la herramienta más apropiada para el LAM para mejorar la rugosidad superficial.Las piezas de cerámica se consideran una herramienta alternativa para el mecanizado de aleaciones basadas en níquel [10, 22] para una mayor vida útil de la herramienta pero no es adecuada para aleaciones de titanio debido a la reactividad química, conductividad térmica baja y baja tenacidad.Inserciones de carburo SPG 422 de Kennametal K68 [31] Se utilizan insertos de corte tipo TiN recubiertos o no recubiertos para cortar acero endurecido y compuestos.En el caso   de   LAM   de   compuestos,   los insertos de carburo se utilizan para obtener resultados favorables en términos de velocidad de eliminación del material, integridad de la superficie mejorada y mayor vida útil de la herramienta a mayor velocidad de corte [38,   39].

  4.Scope para la optimización del proceso LAM

  Las ventajas del MELA sobre el mecanizado convencional atrajeron muchas investigaciones sobre la mejora de   la viabilidad y la maquinabilidad benefician al material difícil de cortar.Pocos estudios se han investigado sistemáticamente para seleccionar el valor óptimo del parámetro LAM para obtener una fuerza de corte mínima, un MRR razonablemente bueno y el efecto del tipo de materiales de herramienta de corte en el mecanismo de desgaste.Sin embargo, el valor óptimo de los parámetros LAM depende tanto de los parámetros del láser como de los parámetros de mecanizado.Es difícil encontrar los parámetros de mecanizado óptimos debido a la complejidad   de   influencia   parámetros   y   sus   efectos de interacción & nbsp ;.  Esta   revisión   enfocada   para   caracterizar   el proceso de mecanizado asistido por láser al identificar cómo los parámetros individuales afectan los resultados del mecanizado.Debido a la complejidad, se necesita un diseño de experimentos con base estática para investigar el efecto de los parámetros láser   en los resultados de mecanizado y su efecto de interacciones mutuas para predecir la configuración óptima del parámetro LAM.Por lo general, el rendimiento de un proceso de mecanizado a menudo se caracteriza por un grupo de respuestas.Si se tiene en cuenta más de una respuesta, es muy difícil seleccionar la configuración óptima que pueda cumplir todos los requisitos de calidad simultáneamente.De lo contrario, la optimización de una característica de calidad puede ocasionar una pérdida de calidad severa a otras características de calidad que pueden no ser aceptadas.Por lo tanto, el enfoque de optimización simultánea puede implementarse en el proceso LAM.

  5.Conclusión

  En este estudio, se ha intentado realizar una revisión detallada del mecanizado asistido por láser de materiales difíciles de cortar.Los resultados de la revisión se resumen como   a continuación:

  1.Es evidente que el mecanizado asistido por láser se puede utilizar para aumentar el   proceso   eficiencia   de materiales con materiales difíciles de cortar en comparación con los métodos convencionales.

  2. Sin embargo, aún se necesitan más investigaciones en esta área para comprender bien el mecanismo de eliminación del material de proceso y seleccionar el parámetro del proceso de la manera adecuada.

  3. Se deben desarrollar modelos basados ​​en simulación para analizar la distribución de temperatura en el material, lo que es necesario para reducir la resistencia mecánica.

  4. Los estudios solo informan el efecto paramétrico en el mecanizado de estos materiales difíciles de cortar.Sin embargo, la influencia simultánea en los factores de variación en la obtención de estudios de mecanizado favorables no se ha explorado bien de forma exhaustiva.

  5. Se necesita realizar más investigaciones sobre la selección óptima de parámetros de proceso del tamaño del haz, potencia del láser, parámetros de corte como velocidad de corte, velocidad de avance, profundidad de corte y otros factores   para lograr una productividad general.Los intereses actuales de investigación también incluyen explorar los efectos de la influencia simultánea de los parámetros de mecanizado por medio de métodos experimentales y empíricos.

  6. La mayoría de las investigaciones recientes sobre LAM se han centrado principalmente en el torneado asistido por láser.Sin embargo, otros procesos de mecanizado como el fresado, la perforación y el rectificado juegan un papel vital en los sistemas de producción.

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