Resumo : Este artigo resume o progresso da pesquisa da tecnologia de corte assistido por aquecimento a laser nos últimos anos. No aspecto da pesquisa experimental, as características de processamento do torneamento, fresamento, fura??o e retifica??o assistidas por aquecimento a laser s?o resumidas, e os efeitos dos parametros do laser e dos parametros de corte na qualidade do processamento s?o descritos. Estudos mostraram que dentro de uma certa faixa, aumentar adequadamente a potência do laser, reduzir a taxa de corte, reduzir a taxa de alimenta??o s?o propícios ao amolecimento total do material na zona de corte, o que pode melhorar a usinagem de materiais da pe?a, processamento eficiência e qualidade de processamento. Atualmente, a pesquisa de simula??o de corte assistido por aquecimento a laser concentra-se principalmente na simula??o do campo de temperatura de corte e do processo de corte. Ao estabelecer um modelo de campo de temperatura, é possível prever a faixa de temperatura ideal para remo??o de material e otimizar os parametros de processamento. A simula??o do processo de corte explora os efeitos de grandezas físicas como tens?o, deforma??o e temperatura, fornecendo uma base para controlar a qualidade da superfície das pe?as durante a usinagem real. O trabalho de acompanhamento deve fortalecer ainda mais a pesquisa sobre mecanismo de processamento, tecnologia de processamento, otimiza??o de simula??o e outros aspectos, estabelecer um banco de dados de processamento de corte auxiliar de aquecimento a laser perfeito para promover a aplica??o industrial da tecnologia. ceramicas, materiais compósitos, ligas de alta temperatura e ligas de titanio têm excelentes propriedades, como alta resistência, resistência ao desgaste, resistência à corros?o e boa estabilidade térmica. Eles s?o usados em máquinas, engenharia química, aeroespacial e indústrias nucleares. O campo tem sido amplamente utilizado. Quando esses materiais s?o processados por métodos convencionais, devido às características de alta dureza, alta resistência e baixa plasticidade, a for?a de corte e a temperatura de corte s?o muito altas, o desgaste da ferramenta é severo, a qualidade da usinagem é ruim e a geometria da usinagem é limitado. A usinagem assistida a laser (usinagem assistida a laser, LAM) usa aquecimento a laser para amolecer o material da zona de corte e usar uma ferramenta para cortar. Comparado com a usinagem convencional, reduz a for?a de corte, prolonga a vida útil da ferramenta, melhora a qualidade da usinagem e a eficiência da usinagem. Tais aspectos mostram muitas vantagens e fornecem uma maneira eficaz de resolver o processamento de materiais difíceis. Portanto, a tecnologia de corte assistido por aquecimento a laser tornou-se um dos focos de pesquisa no campo da usinagem nos últimos anos. A tecnologia de corte assistido por aquecimento a laser percorreu um longo caminho desde sua introdu??o em 1978, após décadas de desenvolvimento. K?nig et ai. assumiu a lideran?a na aplica??o da tecnologia de torneamento auxiliar aquecido a laser para a usinagem de materiais ceramicos de nitreto de silício, melhorou o desempenho do processamento do material e obteve uma superfície usinada com rugosidade superficial Ra inferior a 0,5μm. Yang et ai. conduziram experimentos de moagem assistida por aquecimento a laser em ceramicas de nitreto de silício. Os resultados mostram que quando o aquecimento assistido por laser é usado para aumentar a temperatura da zona de corte de 838℃ para 1319℃, a for?a de corte é reduzida em cerca de 50% e a borda fratura. O fen?meno foi significativamente reduzido e a qualidade da superfície usinada foi melhorada, demonstrando a viabilidade da fresagem assistida por laser de materiais ceramicos. Anderson et ai. torneamento assistido por laser do material Inconel 718, em compara??o com a usinagem convencional (energia de corte necessária para remover a unidade de volume do material), 25% reduzido e vida útil da ferramenta aumentada em 2 a 3 vezes. Dandekar et ai. conduziram um experimento de torneamento assistido por aquecimento a laser no compósito de matriz de alumínio refor?ado com partículas de nitreto de silício A359/20SiCP. Em compara??o com a usinagem convencional, a energia pode ser reduzida em 12%, a vida útil da ferramenta é melhorada em 1,7 ~ 2,35 vezes e a rugosidade da superfície Ra é reduzida. 37%. Wu Xuefeng et al descobriram que quando o material de liga de alta temperatura GH4698 foi aquecido a laser e assistido na fresagem, ele poderia efetivamente reduzir a resistência do material quando a temperatura da zona de corte era de 600 ℃. Comparado com o fresamento convencional, a for?a de corte foi reduzida em 35% e a qualidade da superfície de usinagem foi melhor. Hedberg et ai. realizaram experimentos de fresagem assistida por laser no material de liga de titanio Ti6Al4V. Em compara??o com a usinagem convencional, a for?a de corte foi reduzida em 30% para 50%, a tens?o residual da superfície foi reduzida em 10% e o custo de processamento foi economizado por 33%. Este artigo revisa os avan?os recentes no torneamento, fresamento, fura??o e retifica??o assistidos por aquecimento a laser, e aguarda a dire??o futura da tecnologia de corte assistido por aquecimento a laser.1 Princípio de corte auxiliar de aquecimento a laser1.1 Princípios de processamento O corte assistido por aquecimento a laser é o uso de um feixe de laser de alta energia para irradiar a superfície a ser usinada. O material é aquecido a uma determinada temperatura em pouco tempo, ocorre o amolecimento e, em seguida, o processo de corte é realizado. O princípio básico da usinagem é mostrado na Fig.1. A temperatura tem um efeito significativo no desempenho de processamento do material. Ao aquecer o material, a resistência e a dureza do material podem ser reduzidas, a for?a de corte pode ser reduzida e o desgaste e a vibra??o da ferramenta podem ser reduzidos, melhorando assim a qualidade do processamento e melhorando a precis?o da usinagem e a eficiência do processamento. O efeito da temperatura na resistência à tra??o de diferentes materiais é mostrado na Fig. 2. Fig. 1 Diagrama esquemático de usinagem assistida por laserFig. 2 Efeito da temperatura na resistência à tra??o final de vários materiais1.2 Fonte de calor a laserOs métodos de aquecimento comumente usados em vários processos de corte assistido por aquecimento incluem aquecimento a laser, aquecimento elétrico, aquecimento por arco de plasma e aquecimento por chama de oxiacetileno. Em contraste, o aquecimento a laser tem as vantagens de alta densidade de potência, rápido aumento de temperatura, boa distribui??o de energia e controle de tempo, e tornou-se uma fonte de calor ideal para corte de aquecimento auxiliar. O laser de CO2 oscila um feixe de laser de comprimento de onda de 10,6 μm. Como a frequência natural dos elétrons livres na superfície do metal é muito maior do que o feixe de laser nesta banda, a maior parte da energia do laser é refletida pelos elétrons livres da superfície, resultando em uma transmitancia muito alta. Baixo, o laser n?o pode ser bem absorvido pelo metal, mas o material ceramico pode absorver o comprimento de onda do laser superior a 85%, ent?o o laser de CO2 é frequentemente usado como fonte de calor para processar ceramica e outros materiais n?o metálicos. O laser de rom? de alumínio dopado com neodímio (Nd:YAG) oscila um laser de comprimento de onda de 1,064 μm, o que facilita a absor??o de materiais metálicos e é adequado para transmiss?o de espelho e transmiss?o por cabo de fibra óptica. Pode ser integrado com máquinas-ferramentas em sistemas de usinagem complexos. Os lasers semicondutores têm as vantagens de tamanho pequeno, peso leve, alta eficiência, longa vida útil, etc., e podem ser integrados a vários dispositivos optoeletr?nicos, reduzindo o volume de lasers e dispositivos periféricos, e os custos operacionais s?o relativamente baixos. A qualidade do feixe emitido pelo laser de fibra é boa e estável. Sua estrutura integrada pode resolver os problemas causados por contamina??o e mudan?as de posi??o dos componentes ópticos na cavidade. A fibra é pequena em tamanho, flexível e dobrável, e é conveniente para transmiss?o a laser, o que contribui para a miniaturiza??o do sistema mecanico. Intensifica??o .2 Corte assistido por aquecimento a laser progresso da pesquisa experimental2.1 Torneamento assistido por aquecimento a laserDevido à introdu??o de uma fonte de calor a laser, o corte assistido por aquecimento a laser difere da usinagem convencional na sele??o dos parametros do processo. A determina??o dos parametros de processamento precisa ser baseada no princípio de sele??o da quantidade de corte convencional e considerar de forma abrangente o efeito do efeito térmico do laser no material da pe?a e na vida útil da ferramenta. Escolha razoavelmente os parametros do laser e os parametros de corte para atingir o objetivo de melhorar a qualidade da superfície e melhorar a eficiência do processamento. influência na distribui??o de temperatura na zona de corte e no grau de amolecimento do material. Panjehpour et ai. realizaram experimentos no torneamento assistido por aquecimento a laser do AISI52100 e descobriram que, à medida que a potência do laser aumenta, a profundidade de penetra??o do calor aumenta, o material da zona de corte é suficientemente amolecido, a ferramenta recebe menos resistência ao cortar e o desgaste da ferramenta diminui. Quando a potência do laser excede 425 W, a ferramenta superaquece e a taxa de desgaste da ferramenta aumenta. Os parametros ótimos de processamento obtidos no experimento foram: potência do laser P=425 W, frequência de pulso fp=120 Hz, taxa de corte vc=70 m/min, taxa de avan?o f=0,08 mm/r, profundidade de corte ap=0,2 mm. Com esta combina??o de parametros de processamento, a rugosidade da superfície, Ra, é reduzida em 18% em compara??o com a usinagem convencional e é 25% inferior ao corte. Kannan et ai. apontou que o torneamento assistido por aquecimento a laser de ceramicas de alumina aponta que à medida que a taxa de varredura a laser aumenta, o tempo de irradia??o do material na zona de corte é relativamente reduzido pelo laser, e o grau de amolecimento do material é reduzido, resultando em uma aumento da for?a de corte. Os parametros de processamento ótimos obtidos no experimento s?o: potência do laser P=350 W, taxa de alimenta??o f=0,03 mm/r, profundidade de corte ap=0,3 mm, diametro do ponto d=2 mm, taxa de varredura a laser v=35-55 mm /min. Com esta combina??o de parametros de usinagem, as for?as de corte podem ser reduzidas em até 80% em compara??o com a usinagem convencional e a vida útil da ferramenta é significativamente aumentada. Navas et ai. conduziram um experimento de torneamento assistido por aquecimento a laser no Inconel718 e estudaram o efeito do tamanho do ponto do laser e do ponto do laser e da distancia da ponta da ferramenta no desempenho de corte do Inconel718. Experimentos foram conduzidos para comparar a diferen?a na densidade de potência, tempo de rea??o e for?a de corte entre uma mancha quadrada de 1,25 mm × 1,25 mm, uma mancha elíptica de 1,6 mm × 1,3 mm e uma mancha redonda de 2 mm de diametro. A densidade de potência da mancha quadrada foi alta e a rea??o da mancha elíptica foi observada. Por um longo período de tempo, o ponto circular tem uma densidade de potência e tempo de rea??o moderados, que é mais pronunciado na redu??o da for?a de corte. Com o aumento do diametro do ponto, a área de irradia??o é ampliada, mas a densidade de potência do laser é reduzida, e a área unitária da pe?a é reduzida pela energia de irradia??o, resultando em uma redu??o no efeito de amolecimento do aquecimento. O centro do ponto do laser e a ponta do laser devem ser mantidos a uma distancia adequada, n?o apenas para obter o efeito de aquecimento assistido por laser, mas também para evitar que o cortador superaque?a, danifique ou derreta o chip espirrado no processado superfície para afetar a qualidade do processamento.鄢銼 et al. torneamento assistido por laser de ceramica de alumina. O feixe de laser incidiu tangencialmente no angulo de incidência de Brewster. O ponto era elíptico, embora a densidade de potência do laser fosse reduzida em rela??o à irradia??o vertical. à medida que a área é ampliada, o material na zona de corte é aquecido de forma mais uniforme, o que é mais propício para melhorar a qualidade do processamento. Ding et ai. usaram dois lasers para realizar experimentos de torneamento a laser na superliga à base de níquel AMS5704, o que fez com que o feixe de laser de CO2 iluminasse verticalmente a superfície da pe?a a ser usinada, e o feixe de laser Nd:YAG inclinado para irradiar a superfície de transi??o da pe?a. A área de corte é aquecida de forma mais uniforme. Em compara??o com a usinagem convencional, a área de corte é reduzida em 20%, a vida útil da ferramenta é aumentada em 50% e a rugosidade superficial Ra é reduzida em 200% para 300%. Parametros de corte como taxa de avan?o, taxa de corte e profundidade de corte têm um papel muito importante influência na qualidade de usinagem, eficiência de processamento e custo de processamento. Kim et ai. conduziram experimentos no torneamento auxiliar aquecido de ceramicas de nitreto de silício e descobriram que à medida que a quantidade de avan?o aumenta, a temperatura média de aquecimento na zona de corte diminui, resultando em um aumento na for?a de corte e uma diminui??o na vida útil da ferramenta. à medida que a profundidade de corte aumenta, a profundidade de amolecimento do material profundo é pequena, resultando em maior for?a de corte e desgaste da ferramenta. A profundidade de corte do material ceramico de nitreto de silício é de no máximo 3 mm. Xavierarockiaraj et al. conduziram experimentos de torneamento assistido por aquecimento a laser em a?o ferramenta SKD11 e analisaram a influência dos parametros de corte na for?a de corte, rugosidade da superfície e desgaste da ferramenta. à medida que a taxa de avan?o aumenta, a for?a de corte, o desgaste da ferramenta e a rugosidade da superfície aumentam, uma taxa de avan?o menor deve ser usada para aumentar o tempo de amolecimento do material. Com o aumento da taxa de corte, a temperatura média de aquecimento na zona de corte diminui, o desgaste da ferramenta aumenta e a rugosidade da superfície aumenta. A taxa de corte ideal é vc=100 m/min. Com uma potência de laser de P=1000 W, uma taxa de corte de vc=100 m/min e um avan?o de f=0,03 mm/r, uma for?a de corte mínima pode ser obtida. Rashid usou o laser Nd:YAG para realizar o experimento de torneamento assistido por calor na liga Ti6Cr5Mo5V4Al. Os parametros de processamento recomendados variaram de: potência do laser P=1200 W, taxa de alimenta??o f = 0,15~0 . 25 mm/r, taxa de corte vc = 25~100m/min. Quando a taxa de avan?o f<0,15 mm/r, a eficiência de usinagem é baixa; quando a taxa de avan?o f>0,25 mm/r, o grau de amolecimento por aquecimento do material da zona de corte é baixo, o que agravará o desgaste da ferramenta. Taxa de corte vc<25 m/min. Quando a pe?a é aquecida por muito tempo, o superaquecimento provoca o desgaste da ferramenta e reduz a qualidade da superfície usinada. Quando a taxa de corte vc>100 m/min, a área de corte da pe?a pelo tempo de aquecimento do laser é reduzida, o material n?o pode ser totalmente amolecido, resultando em sério desgaste da ferramenta. Tadavani et al conduziram o aquecimento a laser assistido ligando o Inconel 718. O desenho experimental ortogonal, rela??o sinal-ruído e análise de variancia determinaram que os parametros de processamento ideais foram: potência do laser P = 400 W, frequência de pulso fp = 80 Hz, temperatura de aquecimento T = 540 ℃, taxa de corte vc = 24 m/min, taxa de avan?o f = 0,052 mm/r. Com esta combina??o de parametros de processamento, a rugosidade superficial, Ra, é reduzida em 22% em compara??o com a usinagem convencional, 35% menor que o corte, e o desgaste da ferramenta é reduzido em 23%. Além disso, Mohammadi et al. também investigaram o efeito da geometria da ferramenta na qualidade da superfície do torneamento assistido por laser de pastilhas de silício. Na potência do laser P=20 W, velocidade do fuso n=2000 r/min, taxa de avan?o f=0,001 mm/r e profundidade de corte ap=0,005 mm, quando o angulo de saída da ferramenta é γ0=?45°, A rugosidade da superfície Ra é 9,8nm. Quando o angulo de saída é γ0 = -25°, a rugosidade da superfície resultante Ra é de 3,2 nm.2.2 Fresamento assistido por aquecimento a laser O fresamento refere-se ao uso de uma ferramenta multi-lamina rotativa para cortar uma pe?a de trabalho. Ele pode n?o apenas usinar planos, ranhuras, dentes de engrenagem, mas também superfícies complexas. Como o fresamento é um corte interrompido com várias laminas, a espessura de corte de cada dente durante o processo de corte é alterada e a carga de impacto é grande e é provável que ocorra vibra??o. O uso de fresamento assistido por laser pode reduzir a vibra??o da fresa durante o corte, reduzir as for?as de corte, aumentar a vida útil da ferramenta e melhorar a qualidade da superfície de usinagem. Kumar et al. descobriram que no fresamento auxiliar aquecido a laser de a?o ferramenta A2, a taxa de remo??o de material foi aumentada em 6 vezes, a for?a de corte foi reduzida em 69% e a rebarba de fresamento foi reduzida em compara??o com a usinagem convencional. O dano é significativamente reduzido. Woo et ai. usaram aquecimento a laser para auxiliar no fresamento de superfícies esféricas e descobriram que as for?as de corte de AISI1045 e Inconel718 foram reduzidas em 82% e 38%, respectivamente, e a rugosidade superficial Ra foi reduzida em 53% e 74%, respectivamente, em compara??o com a usinagem convencional. A vibra??o da ferramenta foi reduzida. Kim et ai. conduziram experimentos de fresamento assistido por aquecimento a laser em AISI1045, Inconel718 e pe?as esféricas de liga de titanio. Em compara??o com a usinagem convencional, as for?as de fresamento das ligas AISI1045, Inconel718 e titanio diminuíram em 2,1% para 8,6% e 3,7%, respectivamente. ~12,3%, 0,8%~21,2%, rugosidade superficial Ra diminuiu 14,5%~59,1%, 19,9%~32,4% e 15,7%~36%, respectivamente, e a eficiência do processamento aumentou significativamente. à alta temperatura na zona de corte, é fácil causar desgaste ou desgaste difuso da ferramenta. Em casos graves, pode causar deforma??o plástica da ferramenta e alterar os parametros geométricos da ferramenta. A escolha razoável do fluido de corte pode reduzir efetivamente o atrito entre a ferramenta e a pe?a de trabalho, a ferramenta e o cavaco, reduzir a temperatura de corte e aumentar a durabilidade da ferramenta e a qualidade do processamento. Bermingham et ai. descobriram que em uma taxa de corte mais baixa, usar uma pequena quantidade de lubrifica??o para resfriar a ferramenta pode reduzir a temperatura de corte e retardar a ocorrência de pequenos cortes ou descama??o do Ti6Al4V. A vida útil da ferramenta é aumentada em mais de 5 vezes. Em taxas de corte mais altas, o uso de fluidos de corte pode resultar em choque térmico ou fadiga térmica da pe?a de trabalho e da ferramenta.2.3 Perfura??o assistida por calor a laser A fura??o é amplamente utilizada no processamento de vários tipos de pe?as de máquinas. Quando a perfura??o convencional é usada para processar pe?as forjadas, materiais difíceis de usinar ou pe?as endurecidas, devido à alta dureza, resistência, formas de superfície irregulares, etc., é fácil levar à perfura??o enviesada, grande for?a de perfura??o axial e desgaste grave da broca. A perfura??o assistida por aquecimento a laser é o uso de um laser para aquecer a área perfurada da pe?a de trabalho, suavizando o material da camada superficial e, em seguida, desligando o laser e perfurando rapidamente a área aquecida. O uso do método de aquecimento assistido por laser para perfura??o pode tornar a precis?o de posicionamento da broca, evitar viés, reduzir a resistência à perfura??o e o desgaste da broca e, em seguida, melhorar a precis?o do processamento e a eficiência do processamento. do que o torneamento e o fresamento assistidos por laser, mas também fez alguns progressos. Jen et ai. conduziram a perfura??o assistida por aquecimento a laser de materiais de a?o carbono. Durante o experimento, o ponto do laser de CO2 foi ajustado para uma forma de anel para perfurar o meio da irradia??o para obter a potência do laser e o tamanho do ponto do laser para a temperatura de aquecimento. Influencie as leis, melhore a qualidade e a eficiência da perfura??o. Zheng et ai. usou a tecnologia de perfura??o assistida por aquecimento a laser para realizar um estudo experimental sobre a perfura??o de pe?as automotivas importantes. Em compara??o com a perfura??o convencional, o a?o 40Cr, 45 e o a?o inoxidável aumentaram 50,5, respectivamente, no diametro do furo perfurado. %, 52,2%, 51,4%; em termos de eficiência de perfura??o, QT600, a?o 45 e a?o inoxidável aumentaram 19,3%, 16,3% e 39,9%, respectivamente. Da mesma forma, Zhang et al. realizaram experimentos em perfura??o assistida por laser de 41Cr4, C45E4, a?o inoxidável e ferro fundido. Comparado com a perfura??o convencional, verificou-se que 41Cr4, C45E4 e a?o inoxidável aumentaram em termos de diametro de entrada. 122,7%, 85,9%, 140,7%; em termos de eficiência de perfura??o, ferro fundido, C45E4 e a?o inoxidável aumentaram 18,6%, 16,3% e 39,9%, respectivamente. Choubey et ai. usou o método de aquecimento assistido por laser Nd:YAG para perfurar mármore e descobriu que ele pode efetivamente reduzir a concentra??o de tens?o na superfície de mármore, melhorar a integridade da superfície, reduzir o custo de processamento e melhorar a eficiência de processamento. o laser só pode aquecer e amolecer rapidamente o material da superfície da pe?a de trabalho, o que é propício para uma perfura??o rápida; no entanto, à medida que a profundidade de perfura??o aumenta, o laser n?o pode aquecer o material no furo. N?o pode melhorar ainda mais a eficiência do processamento. Atualmente, existem poucos relatos sobre a for?a de fura??o, desgaste da ferramenta, arredondamento do furo e rugosidade da superfície no processo de fura??o assistida por aquecimento a laser, e os trabalhos de pesquisa nessas áreas precisam ser refor?ados. nitreto de silício, óxido de alumínio e óxido de zirc?nio têm sido usados em campos mecanicos, automotivos, aeroespaciais e outros para cada vez mais aplica??es devido à sua alta resistência, alta dureza e resistência à corros?o. A moagem é o principal método de processamento da ceramica de engenharia. Devido à alta dureza e alta fragilidade dos materiais ceramicos, resulta em grande for?a de corte, desgaste severo da ferramenta, baixa taxa de remo??o de material e fácil dano subsuperficial da superfície. Além disso, devido à baixa condutividade térmica das ceramicas, o calor gerado no processo de retifica??o se acumula na superfície da pe?a, causando um gradiente de temperatura muito alto na superfície da pe?a. Isso pode facilmente levar a danos térmicos na superfície do material e até rachaduras. A retifica??o assistida por aquecimento a laser usa laser para pré-aquecer a superfície da pe?a de trabalho, o que pode reduzir significativamente a dureza e a fragilidade do material, reduzir a for?a de retifica??o, reduzir a gera??o de danos subsuperficiais e melhorar a qualidade do superfície de moagem .Chang et al. usaram a retifica??o assistida por laser para usinar materiais ceramicos de nitreto de silício. Comparado com a retifica??o convencional, o aquecimento a laser auxiliado pelo processo de usinagem é mais estável, a integridade da superfície é melhor e n?o há altera??o e rachadura óbvias na microestrutura. Kumar et ai. realizou retifica??o assistida por laser em ceramica de nitreto de silício. Os resultados mostram que a for?a de corte é reduzida em 43,2%, o desgaste da ferramenta é reduzido e a taxa de remo??o de material é melhorada em compara??o com a retifica??o convencional. Kizaki et ai. conduziram experimentos de moagem assistida por aquecimento a laser em ceramicas policristalinas de zirc?nia tetragonal estabilizadas com ítria (Y-TZP). Os resultados mostram que a temperatura de moagem adequada para materiais Y-TZP é de cerca de 490 ℃. à temperatura, a tenacidade à fratura do Y-TZP é de 5,3 MPa·m1/2, que é muito menor que 9,1 MPa·m1/2 à temperatura ambiente. Comparado com o processamento convencional, a retifica??o assistida a laser pode reduzir a dureza do material, reduzir a for?a de retifica??o e o desgaste da ferramenta e melhorar a qualidade e a eficiência do processamento. O movimento combinado de rota??o e rota??o da pe?a para usinagem. A usinagem de torneamento e fresamento inclui quatro movimentos básicos de rota??o da pe?a, rota??o da fresa, avan?o axial e radial da fresa. Os métodos de processamento s?o divididos em duas grandes categorias de torneamento e fresamento ortogonal e torneamento e fresamento axial, dentre as quais a aplica??o de torneamento e fresamento ortogonal mais extensa. Como um método de usinagem composto relativamente novo, as características de torneamento e fresamento s?o principalmente: excelente usinabilidade intermitente, grande taxa de remo??o de metal. O torneamento e o fresamento assistidos por aquecimento a laser podem reduzir ainda mais a for?a de corte para prolongar a vida útil da ferramenta, melhorar as pe?as de perfil complexo, zerar o eixo fino. A qualidade de processamento das pe?as. Chio et ai. desenvolveu um conjunto de aplicativos baseados em C++ que podem converter arquivos gráficos CAD em código NC, permitindo a programa??o automática de pe?as retangulares e de se??o de quatro folhas. O programa foi aplicado com sucesso em um centro de usinagem de 5 eixos. Kim et ai. conduziram experimentos de fresamento assistido por aquecimento a laser e fresamento no material SM45C. Em compara??o com a usinagem convencional de torneamento e fresamento, a vibra??o da ferramenta durante o corte foi reduzida e cortada. O processo de corte é mais estável, as for?as axiais e radiais da pe?a de se??o retangular s?o reduzidas em 10,4% e 13,5%, respectivamente, e a pe?a de se??o de quatro folhas é axial. A for?a e as for?as radiais foram reduzidas em 10,6% e 8,9%, respectivamente. A rugosidade superficial Ra da se??o transversal retangular e da pe?a em forma de quatro folhetos foi reduzida em 39,9% e 37,1%, respectivamente. Cha et al usaram o método Taguchi para otimizar os parametros de processamento do torneamento assistido por aquecimento a laser e fresamento de ceramicas de nitreto de silício. Os resultados mostraram que o grau de influência significativo na rugosidade da superfície foi a profundidade de corte, potência do laser e taxa de corte. O processo de fresamento e fresamento assistido por aquecimento a laser tem certas vantagens na redu??o da for?a de corte, prolongando a vida útil da ferramenta e melhorando a eficiência da usinagem. No entanto, ainda existem muitas deficiências na estabilidade da máquina-ferramenta e erro de forma de usinagem, e mais pesquisas e melhorias ainda s?o necessárias. 2.6 Outros métodos de processamento de corte auxiliar de aquecimento a laser O aquecimento assistido por laser também pode ser aplicado a outros métodos de processamento, como aplainamento, polimento, torneamento e acabamento. Chang et ai. descobriram que quando o aquecimento a laser auxilia no aplainamento de ceramicas de alumina, a for?a axial é reduzida em 20% e a for?a radial é reduzida em 22% em compara??o com o aplainamento convencional. O grau de Ra é reduzido em mais de 50% e a integridade da superfície é melhor. Tian et ai. realizaram testes de polimento assistido por aquecimento a laser nos materiais AISI4140 e MP35N. Os resultados mostram que o desgaste da ferramenta é significativamente reduzido e a integridade da superfície de usinagem é melhor do que a do processo de polimento convencional, mas o resíduo superficial é melhor. A tens?o aumentou. Para rebolo abrasivo de alta dureza, dificuldade de dressagem, baixa eficiência de corte, Zhang et al conduziram um experimento de corte de torneamento assistido por aquecimento a laser no rebolo de CBN com liga metálica. Comparado com o método tradicional de dressagem com ferramenta diamantada, o aquecimento a laser auxiliou na premissa de garantir a qualidade do dressamento. Torneamento e dressagem podem reduzir muito o tempo de dressagem, melhorar a eficiência de dressagem e prolongar a vida útil da ferramenta de dressagem. for?a de corte, melhorando a vida útil da ferramenta, melhorando a qualidade do processamento e economizando custos, mas no aquecimento a laser. Existem algumas deficiências na pesquisa do processo de corte auxiliar, mecanismo de desgaste da ferramenta, etc. A tecnologia de processamento auxiliar de aquecimento a laser ainda tem muito espa?o para desenvolvimento. processamento de corte, a temperatura e distribui??o da zona de corte s?o um dos principais fatores que afetam a vida útil da ferramenta e a qualidade do processamento. Temperaturas excessivamente altas na zona de corte podem causar danos térmicos ao material ou desgaste da ferramenta, afetando a qualidade da superfície usinada, e uma temperatura muito baixa pode enfraquecer o efeito de aquecimento assistido por laser. O método de simula??o do campo de temperatura pode refletir a distribui??o real do campo de temperatura de corte de forma mais intuitiva e precisa. Ao estabelecer o modelo de simula??o de campo de temperatura sob diferentes parametros de processo, prevendo a faixa ideal de temperatura de remo??o do material e otimizando os parametros de processamento, o custo real da medi??o pode ser bastante economizado. No campo da pesquisa de simula??o de campo de temperatura, muitos métodos de simula??o numérica que s?o usados atualmente incluem método de elementos finitos, método de volume finito e similares. Cha et al. estabeleceu um modelo tridimensional de campo de temperatura transiente de ceramica de nitreto de silício para moagem assistida por aquecimento a laser e processamento de moagem usando o método de elementos finitos. O erro de temperatura média simulado e medido sob diferentes aquecimentos de potência a laser é 1,5%~6,2%. Roostaei et ai. estabeleceu um modelo tridimensional de elementos finitos de um campo de temperatura de ceramica de sílica fundida (SCFS) e comparou os resultados da simula??o com os resultados da medi??o do pir?metro. Quando o tempo de aquecimento está entre 25 s e 43 s, os dois s?o basicamente consistentes. . Quando o tempo de aquecimento é inferior a 25 s ou superior a 43 s, o erro entre os dois aumenta e o erro de temperatura máxima é de 40 K. Kim et al. realizou simula??o de elementos finitos e estudo experimental no campo de temperatura da usinagem de torneamento e fresamento assistida por aquecimento a laser do SM45C. Os resultados mostraram que o SM45C teve um corte retangular. O erro de previs?o da temperatura média de aquecimento da superfície e da se??o transversal do trevo de quatro folhas foi de 8,7% e 6,4%, respectivamente. As profundidades e larguras efetivas das pe?as de trabalho com se??es transversais retangulares foram de 0,34 mm e 2,26 mm, respectivamente, e as profundidades e larguras efetivas das pe?as de quatro folhas foram de 0,45 mm e 2,89 mm, respectivamente. Rozzi et al estudaram o campo de temperatura de torneamento assistido por laser de ceramicas de nitreto de silício usando o método de volumes finitos e analisou os efeitos do fluxo de calor do laser, convec??o superficial, condu??o de calor e radia??o de calor na temperatura da superfície, e simulou diferentes parametros de corte. A distribui??o do campo de temperatura sob os parametros do laser e os resultados da simula??o do campo de temperatura s?o basicamente consistentes com os resultados experimentais. Além disso, Zhang et al estabeleceram um modelo de transferência de calor de estado quase estacionário para corte assistido por laser de ceramica de alumina usando o método de diferen?a finita e simularam os efeitos de diferentes potências de laser, taxa de varredura a laser e raio de ponto de laser no distribui??o do campo de temperatura. Estudos mostraram que usar uma taxa de varredura a laser mais baixa, maior potência do laser e um raio menor do ponto do laser é mais propício para amolecer o material na zona de corte e, assim, alcan?ar uma profundidade de corte ideal. Kashani et ai. estabeleceram um modelo numérico do campo de temperatura do corte de a?o carbono assistido por aquecimento a laser por método analítico. O pir?metro foi usado para medir a distribui??o do campo de temperatura da pe?a. O erro entre os resultados da simula??o e os resultados medidos estava dentro de 10%. Chang et ai. aplicaram o método de treli?a Boltzmann (LBM) ao campo de temperatura do corte assistido por laser-calor de ceramicas de alumina, e a distribui??o do campo de temperatura obtida estava de acordo com os resultados experimentais. obter tens?o de corte, deforma??o, temperatura e outras variáveis físicas, a fim de reduzir os danos da superfície de usinagem e fornecer a base para otimizar os parametros de processamento. Os métodos aplicados à simula??o do processo de corte incluem o método dos elementos finitos, o método dos elementos discretos e o método de dinamica de fluidos de partículas lisas. Tian et al. utilizou o método dos elementos finitos para simular o processo de usinagem de ceramicas de nitreto de silício de corte a laser e auxiliar. Os resultados mostram que sob a a??o da carga, a fase vítrea cristalizada irá gerar microfissuras e as microfissuras se expandir?o. Eventualmente, uma trinca macroscópica é formada na zona de cisalhamento e o deslizamento ocorre para gerar cavacos descontínuos. A espessura do cavaco simulado é de cerca de 15μm, que é um pouco menor do que o resultado experimental. O erro de for?a de corte é 10% a 15%. O valor simulado da tens?o residual superficial é basicamente consistente com o valor experimental, o que comprova a eficácia do modelo de simula??o. Liu et al realizaram a simula??o de elementos finitos do processo de fresagem assistida por aquecimento a laser para materiais Ti6Al4V. Com base no modelo de campo de temperatura, foi adicionado o modelo de fresamento pelo método de acoplamento térmico sequencial, obtendo-se a lei de varia??o da for?a de corte e a distribui??o do campo de temperatura da ferramenta. O erro entre os valores simulados e experimentais da for?a de corte foi de 11,8%. Shen et al. usaram o método de elementos discretos (DEM) para simular o processo de moagem assistida por aquecimento a laser de ceramicas de nitreto de silício. Os aglomerados de partículas dispersas representam a estrutura dos materiais ceramicos de nitreto de silício, e a fratura da unidade de uni?o foi utilizada para simular o processo de processamento. A forma??o e expans?o de fissuras. Através da compara??o de simula??o e resultados experimentais, verifica-se que a aplica??o do método DEM à simula??o do processo de corte pode prever os danos subsuperficiais de materiais sob diferentes condi??es de processamento; o mecanismo de remo??o do material ceramico é principalmente fratura frágil; quanto maior a profundidade de corte, maior a for?a de corte da ferramenta. Quanto mais fragmentada é a pe?a, mais a for?a de corte tem um efeito importante na forma??o e propaga??o de trincas. Balba et ai. utilizou o método de hidrodinamica de partículas suaves (SPH) para simular o processo de corte do material Inconel 718. Verificou-se que o efeito de amolecimento do aquecimento do laser da frente da ferramenta é o principal fator causador da tens?o residual. O corte assistido por aquecimento a laser produz principalmente a superfície ao longo da dire??o de corte. Tens?o residual de tra??o, enquanto o corte convencional produz principalmente tens?o residual de compress?o na superfície. Além disso, Nasr et al. utilizou o método dos elementos finitos.Conclus?es semelhantes foram obtidas quando o a?o AISI 4340 foi submetido a um estudo de simula??o do processo de corte.4 Conclus?oEste artigo revisa os mais recentes progressos da pesquisa da tecnologia de corte assistido por aquecimento a laser nos últimos anos. Em termos de métodos de processamento, torneamento auxiliar de aquecimento a laser, fresamento, perfura??o, retifica??o e outras tecnologias continuam a se desenvolver e inovar, reduzindo as for?as de corte, melhorando a qualidade do processamento e melhorando a eficiência do processamento. Para resolver ceramica de engenharia, materiais compósitos, ligas de alta temperatura, titanio A usinagem de materiais difíceis de usinar, como ligas, fornece um método viável. Através do estudo de simula??o do campo de temperatura e processo de corte, pode-se realizar a previs?o da faixa ótima de temperatura de remo??o do material e a otimiza??o dos parametros de processamento, fornecendo a base para o processamento real. Embora a tecnologia de corte assistido por aquecimento a laser tenha alcan?ado uma série de resultados de pesquisa, ainda existem alguns problemas no mecanismo de processamento, tecnologia de processamento e aplica??es industriais. Com referência à tendência de desenvolvimento no país e no exterior, o seguinte trabalho de pesquisa ainda precisa ser feito:(1) Fortalecer a pesquisa sobre as condi??es de processamento e mecanismo de remo??o de materiais difíceis de usinar e resolver problemas como o adesivo desgaste das ferramentas, a dificuldade em separar a ferramenta e os cavacos, o resfriamento da ferramenta, etc., que podem ocorrer durante o processo de corte auxiliar de aquecimento a laser.(2) Fortalecer o estudo de simula??o de corte auxiliar de aquecimento a laser, estabelecer precis?o e rapidez campo de temperatura e modelo de simula??o de processo de corte e melhorar a velocidade e precis?o do modelo de simula??o. Otimize os parametros do laser, parametros de corte e outros parametros de processo, estabele?a um banco de dados de corte auxiliar de aquecimento a laser perfeito, forne?a uma base teórica para a escolha razoável dos parametros de processamento. e recursos de suporte do sistema de corte auxiliar de aquecimento a laser e melhorar a integra??o, estabilidade e precis?o do sistema de corte auxiliar de aquecimento a laser para promover o laser A aplica??o de produ??o real da tecnologia de corte assistido por aquecimento. Com o avan?o contínuo da tecnologia a laser, tecnologia de processamento de corte e tecnologia de materiais, tecnologia de processamento de corte auxiliar de aquecimento a laser terá uma perspectiva de desenvolvimento mais ampla nas áreas de processamento de material difícil de processar, microusinagem e outros campos.
Fonte: Meeyou Carbide