O fresado CNC (control numérico por computadora) é unha pedra angular da fabricación moderna, xa que permite a produción de compoñentes complexos con alta precisión e repetibilidade. Non obstante, ao fresar materiais metálicos superduros como o Inconel 718 e o Hastelloy, o desgaste das ferramentas xorde como un desafío crítico, o que afecta á eficiencia do mecanizado, á calidade da superficie e aos custos de produción. Os materiais superduros, a miúdo denominados superaliaxes a base de níquel, son apreciados polas súas excepcionais propiedades mecánicas, incluíndo unha alta resistencia, resistencia á corrosión e estabilidade térmica a temperaturas elevadas. Estes atributos fan que sexan indispensables en industrias como a aeroespacial, a enerxética e o procesamento químico, pero tamén os fan notoriamente difíciles de mecanizar, o que leva a un desgaste acelerado das ferramentas e a unha vida útil reducida das ferramentas.

O desgaste das ferramentas no fresado CNC é un fenómeno multifacético impulsado por unha combinación de interaccións mecánicas, térmicas e químicas entre a ferramenta de corte e a peza. Comprender os mecanismos evolutivos do desgaste das ferramentas e desenvolver modelos preditivos precisos son esenciais para optimizar os parámetros de mecanizado, prolongar a vida útil da ferramenta e minimizar os custos de produción. Este artigo ofrece unha exploración exhaustiva dos mecanismos evolutivos do desgaste das ferramentas no fresado CNC de materiais superduros, centrándose no Inconel 718 e no Hastelloy. Examina os mecanismos de desgaste dominantes, a influencia das condicións de corte e as técnicas de modelado preditivo de última xeración utilizadas para predicir o desgaste das ferramentas. Inclúense táboas detalladas para comparar os mecanismos de desgaste, as abordaxes de modelado e os achados experimentais, ofrecendo un recurso rigoroso e científico para investigadores e profesionais do campo.

## Materiais metálicos superduros: propiedades e desafíos

### Visión xeral dos materiais superduros

Os materiais metálicos superduros, en particular as superaliaxes a base de níquel como o Inconel 718 e o Hastelloy, están deseñados para ambientes extremos. O Inconel 718, unha aliaxe de níquel-cromo, é coñecido polo seu alto límite elástico (aproximadamente 1,100 MPa), a súa excelente resistencia á corrosión e a súa capacidade para manter as propiedades mecánicas a temperaturas de ata 700 °C. A súa composición, que inclúe níquel (50–55%), cromo (17–21%), ferro, niobio e molibdeno, contribúe ao seu excepcional rendemento en aplicacións como as palas das turbinas de gas, os compoñentes aeroespaciais e os reactores nucleares. Do mesmo xeito, o Hastelloy, unha familia de aliaxes a base de níquel (por exemplo, Hastelloy C-22HS, Hastelloy X), caracterízase pola súa resistencia á corrosión e resistencia, especialmente no procesamento químico e nas aplicacións aeroespaciais. As aliaxes de Hastelloy adoitan conter níquel, molibdeno, cromo e pequenas cantidades de cobalto e volframio, o que mellora a súa resistencia á corrosión localizada e á oxidación a alta temperatura.

As propiedades mecánicas destes materiais, aínda que vantaxosas para as súas aplicacións finais, supoñen desafíos significativos durante o mecanizado. A súa baixa condutividade térmica (aproximadamente 11–15 W/m·K para o Inconel 718) fai que a calor se concentre na interface ferramenta-peza, o que leva a temperaturas de corte elevadas. Ademais, a presenza de fases duras (por exemplo, γ″ e γ′ en Inconel 718, Ni2(Mo,Cr) en Hastelloy C-22HS) e carburos (por exemplo, TiC, NbC) aumentan a abrasividade do material, acelerando o desgaste da ferramenta. O endurecemento por deformación, un fenómeno no que a superficie do material se endurece durante o mecanizado, exacerba aínda máis o desgaste da ferramenta ao aumentar as forzas de corte e as tensións na ferramenta.

### Desafíos de mecanizado

O mecanizado de materiais superduros é inherentemente complexo debido á súa alta dureza (175–240 Brinell para Inconel 718 en estado laminado en frío), baixa condutividade térmica e tendencia a formar bordos acumulados (BUE). Estes factores contribúen a varias dificultades de mecanizado:

- **Temperaturas de corte elevadas**: A baixa condutividade térmica das superaliaxes fai que se acumule calor na zona de corte, superando a miúdo os 650 °C, o que pode degradar os materiais das ferramentas e acelerar o desgaste.
- **Desgaste abrasivo**: Os carburos duros e as fases do material desgastan a superficie da ferramenta, o que provoca desgaste nos flancos e nos cráteres.
- **Desgaste adhesivo**: A tendencia das superaliaxes a adherirse á superficie da ferramenta forma desgaste por óxido de óxido (BUE), o que pode provocar picaduras e descamación.
- **Forzas de corte elevadas**: A alta resistencia e o comportamento de endurecemento por deformación das superaliaxes provocan forzas de corte elevadas, o que aumenta a tensión da ferramenta e as taxas de desgaste.
- **Vida útil curta da ferramenta**: A combinación de tensións térmicas, mecánicas e químicas reduce significativamente a vida útil da ferramenta, o que fai necesarios cambios frecuentes de ferramenta e aumenta os custos de produción.

Estes desafíos subliñan a importancia de comprender os mecanismos de desgaste das ferramentas e desenvolver modelos preditivos para optimizar proceso de mecanizadons.

## Mecanismos de desgaste de ferramentas en Fresado CNC

### Visión xeral do desgaste das ferramentas

O desgaste das ferramentas no fresado CNC é unha degradación progresiva da ferramenta de corte debido ás interaccións coa peza de traballo baixo altas tensións térmicas, mecánicas e químicas. Maniféstase de diversas formas, incluíndo desgaste de flanco, desgaste de cráter, desgaste de entalla, lascado e rachaduras térmicas. A evolución do desgaste das ferramentas segue normalmente tres etapas distintas:

1. **Fase de desgaste inicial**: Caracterízase por un desgaste rápido debido ao contacto inicial da ferramenta coa peza de traballo, que a miúdo implica microescastellamento e adhesión.
2. **Fase de desgaste en estado estacionario**: Un período de progresión do desgaste relativamente estable, no que as taxas de desgaste son máis predicibles e están influenciadas polos parámetros de corte.
3. **Fase de desgaste acelerado**: caracterízase por un rápido deterioro, que leva á falla da ferramenta, a miúdo debido a danos acumulativos por tensións térmicas e mecánicas.

No fresado de materiais superduros, os mecanismos de desgaste dominantes inclúen o desgaste abrasivo, o desgaste adhesivo, o desgaste difusivo e a fisuración térmica, cada un influenciado polas propiedades do material, as características da ferramenta e as condicións de corte.

### Desgaste abrasivo

O desgaste abrasivo prodúcese cando as partículas duras da peza de traballo, como os carburos (por exemplo, TiC, NbC en Inconel 718), desgastan mecanicamente a superficie da ferramenta. Este mecanismo é frecuente nas caras de flanco e de ataque da ferramenta, o que leva a unha perda uniforme de material e á formación de zonas de desgaste. Os estudos demostraron que o desgaste abrasivo é particularmente significativo no fresado de alta velocidade, onde o aumento das velocidades de corte exacerba a interacción entre as partículas duras e a ferramenta. Por exemplo, un estudo sobre o fresado de Inconel 718 con ferramentas de carburo cementado descubriu que o desgaste abrasivo domina a velocidades do fuso superiores a 10,000 rpm, o que contribúe a que os anchos de desgaste do flanco (VBmax) superen os 0.3 mm despois de 315 cortes.[](https://journals.sagepub.com/doi/abs/10.1177/0954405416668925)

### Desgaste do adhesivo

O desgaste adhesivo resulta da soldadura do material da peza á superficie da ferramenta baixo alta presión e temperatura, formando BUE. A medida que a BUE se forma e elimina repetidamente, provoca picaduras e descamación na superficie da ferramenta. No fresado de Inconel 718, o desgaste adhesivo é un mecanismo de falla principal, especialmente a velocidades de corte máis baixas (por exemplo, 36–50 m/min), onde a tendencia do material a adherirse é pronunciada. A investigación indica que o desgaste adhesivo é responsable do desgaste por entalla preto da liña de profundidade de corte (DOC), sendo a DOC radial un factor crítico que inflúe na súa gravidade.[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043164812004681)

### Desgaste difuso

O desgaste difusivo prodúcese a altas temperaturas cando os átomos do material da ferramenta se difunden na peza ou viceversa, debilitando a superficie da ferramenta. Este mecanismo é significativo no fresado de superaliaxes debido ás súas altas temperaturas de corte. Por exemplo, ao mecanizar Hastelloy C-22HS con ferramentas de carburo revestido, a difusión de titanio e cromo da peza á matriz da ferramenta reduce a súa resistencia, o que leva ao desgaste por cráter. O desgaste difusivo é particularmente pronunciado con ferramentas de nitruro de boro cúbico (CBN) a velocidades de corte superiores a 80 m/min, onde as temperaturas superan o limiar de estabilidade térmica do material.[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043164810004011)

### Fisuración térmica

A fisuración térmica xorde de tensións térmicas cíclicas causadas pola acción de corte intermitente no fresado. Os ciclos rápidos de quecemento e arrefriamento na interface ferramenta-peza inducen fatiga térmica, o que leva a fisuras na cara de ataque da ferramenta. Estudos sobre mecanizado a alta velocidade de Inconel 718 con ferramentas de CBN en condicións de refrixeración a alta presión demostraron que a fisuración térmica é un modo de fallo significativo a velocidades de corte superiores a 150 m/min, especialmente con ferramentas con baixo contido de CBN.[](https://www.fujipress.jp/ijat/au/ijate001400061045/)

### Outros mecanismos de desgaste

Outros mecanismos de desgaste inclúen:

- **Deformación plástica**: As forzas de corte e as temperaturas elevadas poden provocar que o material da ferramenta se deforme plasticamente, especialmente en ferramentas de carburo sen revestimento.
- **Lascado**: Microfracturas no filo da ferramenta debido a elevadas tensións mecánicas, que se observan a miúdo en ferramentas cerámicas a altas velocidades de avance.
- **Desgaste químico**: As reaccións químicas entre a ferramenta e a peza de traballo, como a oxidación, aceleran o desgaste a temperaturas elevadas.

A táboa 1 resume os principais mecanismos de desgaste das ferramentas observados no fresado CNC de Inconel 718 e Hastelloy, xunto cos seus factores de influencia e as súas manifestacións típicas.

**Táboa 1: Mecanismos de desgaste das ferramentas no fresado CNC de Inconel 718 e Hastelloy**

| **Mecanismo de desgaste** | **Descrición** | **Factores influentes** | **Manifestación típica** | **Referencias** |
|--------------------|------------------|-------------------------|---------------------------|----------------|
| Desgaste abrasivo | Abrasión mecánica por partículas duras na peza | Alta velocidade do fuso, carburos duros (TiC, NbC), dureza do material da ferramenta | Desgaste de flanco, zonas de desgaste | |[](https://journals.sagepub.com/doi/abs/10.1177/0954405416668925)
| Desgaste adhesivo | Soldadura do material da peza á ferramenta, conformando BUE | Baixa velocidade de corte, alta presión, tendencia á adhesión do material | Desgaste por entalla, picaduras, descamación | |[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043164812004681)
| Desgaste difusivo | Difusión atómica entre a ferramenta e a peza a altas temperaturas | Alta temperatura de corte, compatibilidade química | Desgaste do cráter, debilitamento da ferramenta | |[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043164810004011)
| Fisuración térmica | Fisuracións debidas a tensións térmicas cíclicas | Alta velocidade de corte, corte intermitente, presión de refrixeración | Fisuracións na cara de despegue | |[](https://www.fujipress.jp/ijat/au/ijate001400061045/)
| Deformación plástica | Deformación do material da ferramenta baixo forzas elevadas | Forzas de corte elevadas, baixa resistencia do material da ferramenta | Deformación do filo | |[](https://www.mdpi.com/2227-9717/10/11/2380)
| Desconchado | Microfracturas no filo da ferramenta | Alta velocidade de avance, materiais de ferramenta fráxiles | Fracturas no filo | |[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043164810004011)
| Desgaste químico | Reaccións químicas (por exemplo, oxidación) | Peza de traballo reactiva a alta temperatura | Degradación superficial | |[](https://www.mdpi.com/2227-9717/10/11/2380)

## Factores que inflúen no desgaste das ferramentas

### Parámetros de corte

Os parámetros de corte, incluíndo a velocidade de corte, a velocidade de avance, a profundidade de corte (DOC) e a velocidade do fuso, inflúen significativamente no desgaste da ferramenta no fresado CNC de materiais superduros. Os seus efectos resúmense a continuación:

- **Velocidade de corte**: As velocidades de corte máis altas aumentan as temperaturas de corte, o que acelera o desgaste difuso e térmico. Por exemplo, un estudo sobre o fresado de Inconel 718 descubriu que aumentar a velocidade de corte de 36 m/min a 55 m/min duplicaba a taxa de desgaste do flanco.[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S175558171100040X)
- **Velocidade de avance**: As velocidades de avance máis altas aumentan as forzas de corte, o que promove o desgaste do adhesivo e o desconchado. As velocidades de avance óptimas (por exemplo, 0.1–0.15 mm/rev) equilibran a vida útil da ferramenta e a calidade da superficie.[](https://www.mechanics-industry.org/articles/meca/full_html/2020/02/mi190203/mi190203.html)
- **Profundidade de corte**: As DOC radiais e axiais máis grandes aumentan as taxas de eliminación de material, pero exacerban o desgaste por entalla, especialmente na liña DOC.[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043164812004681)
- **Velocidade do fuso**: As velocidades altas do fuso (por exemplo, 10,000 rpm) melloran a eficiencia do mecanizado, pero aumentan o desgaste abrasivo debido ao aumento das interaccións entre a ferramenta e a peza.[](https://journals.sagepub.com/doi/abs/10.1177/0954405416668925)

### Material e revestimentos de ferramentas

A escolla do material da ferramenta e dos revestimentos afecta significativamente á resistencia ao desgaste. Entre os materiais de ferramenta habituais para o fresado de materiais superduros inclúense:

- **Carburo cementado**: Amplamente utilizado debido á súa dureza e versatilidade, pero propenso ao desgaste abrasivo e adhesivo. Os revestimentos multicapa (por exemplo, TiAlN/TiAl) melloran a resistencia ao desgaste entre un 20 e un 40 %.[](https://www.mscdirect.com/betterMRO/mastering-inconel-machining)
- **Nitruro de boro cúbico (CBN)**: axeitado para o mecanizado de alta velocidade debido á súa alta dureza e estabilidade térmica, pero susceptible a fisuras térmicas a altas presións de refrixeración.[](https://www.fujipress.jp/ijat/au/ijate001400061045/)
- **Ferramentas cerámicas**: As cerámicas reforzadas con bigotes (por exemplo, SiAlON) ofrecen unha tenacidade superior para o Hastelloy, pero o desconchado é un problema a altas velocidades de avance.[](https://www.mscdirect.com/betterMRO/techniques-tools-machining-hastelloy)

Os recubrimentos como o AlTiN e o TiAlN melloran a resistencia ao desgaste ao reducir a fricción e aumentar a dureza en quente. Os recubrimentos a base de silicio demostraron un aumento do 50 % na vida útil da ferramenta ao fresar Inconel 718.[](https://www.mscdirect.com/betterMRO/mastering-inconel-machining)

### Estratexias de refrixeración e lubricación

As estratexias de refrixeración e lubricación, como a lubricación por cantidade mínima (MQL), o refrixerante a alta presión (HPC) e o refrixeramento crioxénico, inflúen no desgaste das ferramentas ao controlar as temperaturas de corte e a fricción:

- **MQL**: Reduce o desgaste da ferramenta entre un 20 e un 30 % en comparación co corte en seco ao minimizar a fricción e a calor.[](https://link.springer.com/article/10.1007/s00170-018-1911-3)
- **HPC**: Suprime o desgaste do cráter, pero pode acelerar a formación de entalladuras a altas presións (por exemplo, 20.3 MPa) debido ao impacto do chorro de auga.[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043164810004011)
- **Refrixeración crioxénica**: Usando nitróxeno líquido ou CO2, reduce as temperaturas de corte, prolongando a vida útil da ferramenta ata un 40 % no fresado de Inconel 625.[](https://www.mdpi.com/2227-9717/10/11/2380)

A táboa 2 compara o impacto de diferentes estratexias de arrefriamento no desgaste das ferramentas no fresado de materiais superduros.

**Táboa 2: Impacto das estratexias de refrixeración no desgaste das ferramentas no fresado CNC**

| **Estratexia de arrefriamento** | **Redución do desgaste das ferramentas** | **Vantaxes** | **Limitacións** | **Referencias** |
|----------------------|-------------------------|----------------|-----------------|----------------|
| Corte en seco | Liña base | Rentable, sinxelo | Altas temperaturas, desgaste intenso | |[](https://link.springer.com/article/10.1007/s00170-018-1911-3)
| MQL | 20–30 % | Fricción reducida, respectuoso co medio ambiente | Capacidade de refrixeración limitada | |[](https://link.springer.com/article/10.1007/s00170-018-1911-3)
| HPC | 30–50 % (desgaste do cráter) | Refrixeración eficaz, eliminación de virutas | Entallado a altas presións | |[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043164810004011)
| Refrixeración crioxénica | Ata un 40 % | Baixas temperaturas, mellora da calidade da superficie | Alto custo, configuración complexa | |[](https://www.mdpi.com/2227-9717/10/11/2380)

### Propiedades do material da peza de traballo

A microestrutura e a composición dos materiais superduros inflúen directamente no desgaste das ferramentas. Por exemplo, as fases γ″ e γ′ no Inconel 718 aumentan a resistencia ao corte, o que promove o desgaste adhesivo, mentres que as partículas de Ni2(Mo,Cr) no Hastelloy C-22HS melloran a resistencia á abrasión, o que leva ao desgaste abrasivo. O tratamento térmico, como o dobre envellecemento no Inconel 718, aumenta aínda máis a dureza, o que exacerba o desgaste das ferramentas.[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0301679X25001574)[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043164810004011)[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043164812004681)

## Modelado preditivo do desgaste das ferramentas

### Importancia da modelización preditiva

A predición precisa do desgaste das ferramentas é fundamental para optimizar os procesos de fresado CNC, reducir o tempo de inactividade e minimizar os custos. Os modelos preditivos permiten aos fabricantes predicir a vida útil das ferramentas, programar os cambios de ferramentas e optimizar os parámetros de corte. Dada a complexidade do desgaste das ferramentas en materiais superduros, os modelos preditivos deben ter en conta múltiples mecanismos de desgaste, condicións de corte e propiedades dos materiais. Dous enfoques principais dominan a predición do desgaste das ferramentas: os modelos baseados na física e os modelos baseados en datos.

### Modelos baseados na física

Os modelos baseados na física baséanse en relacións empíricas e na comprensión mecanicista dos procesos de desgaste. Incorporan parámetros como forzas de corte, temperaturas e propiedades dos materiais para predicir as taxas de desgaste. Os modelos comúns baseados na física inclúen:

- **Ecuación da vida útil da ferramenta de Taylor**: Un modelo empírico que relaciona a vida útil da ferramenta coa velocidade de corte, a velocidade de avance e a COD. Aínda que é simple, carece de xeneralidade para as superaliaxes debido aos seus complexos mecanismos de desgaste.[](https://www.academia.edu/69451806/Modelling_tool_wear_in_cemented_carbide_machining_alloy_718)
- **Método dos elementos finitos (MEF)**: Simula o desgaste das ferramentas modelando a formación de virutas, a transferencia de calor e a distribución de tensións. Os modelos MEF, como os implementados en DEFORM ou ABAQUS, utilizáronse para simular o fresado de Inconel 718, pero a miúdo sofren de distorsión da malla a altas taxas de desgaste.[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0301679X25001574)
- **Modelos mecanicistas**: Estes modelos integran mecanismos de desgaste (por exemplo, abrasivo, adhesivo) coa xeometría da ferramenta e as forzas de corte. Un modelo mecanicista para o fresado de Inconel 718 conseguiu unha precisión do 98.5 % na predición das forzas de corte mediante a incorporación dos efectos de desgaste nos flancos.[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1526612520308781)

A pesar do seu rigor mecanicista, os modelos baseados na física requiren extensos datos experimentais para a calibración e teñen dificultades para adaptarse a diferentes condicións de corte.

### Modelos baseados en datos

Os modelos baseados en datos aproveitan a aprendizaxe automática (AA) e as técnicas estatísticas para predicir o desgaste das ferramentas baseándose en datos históricos. Estes modelos destacan á hora de capturar relacións complexas e non lineais sen requirir coñecementos mecanísticos detallados. As principais abordaxes baseadas en datos inclúen:

- **Redes neuronais artificiais (ANN)**: as ANN predicen o desgaste das ferramentas mapeando os parámetros de entrada (por exemplo, velocidade de corte, velocidade de avance, forzas de corte) ás saídas de desgaste. Un estudo sobre o torneado de Inconel 718 conseguiu unha maior precisión coas ANN en comparación coa análise de regresión, especialmente con datos limitados.[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S175558171100040X)
- **Redes de memoria a longo prazo e curto prazo (LSTM)**: As redes LSTM, axeitadas para datos de series temporais, empregáronse para predicir o desgaste do flanco no microfresado de Inconel 718, conseguindo un coeficiente de correlación de 0.9453 coas medicións de desgaste do flanco.[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0141635923002039)
- **Modelos de metaaprendizaxe**: Estes modelos adáptanse a diferentes condicións de corte con datos mínimos. Un modelo de metaaprendizaxe para o fresado de aliaxes de titanio conseguiu unha alta precisión cunha soa mostra en novas condicións.[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0007850619300113)
- **Media móbil integrada autorregresiva (ARIMA)**: Combinados con redes neuronais de ondículas (WNN), os modelos ARIMA-WNN predicen o desgaste do flanco no fresado de alta velocidade de Inconel 718 cunha precisión superior ao 95 %.[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2213846322001924)

### Modelos híbridos

Os modelos híbridos combinan enfoques baseados na física e en datos para aproveitar os seus puntos fortes. Por exemplo, aplicouse un enfoque de acoplamento físico baseado en datos que emprega ARIMA e WNN ao fresado de Inconel 718, conseguindo unha alta precisión ao incorporar modelos de desgaste empíricos con análise de series temporais. Outro modelo híbrido que emprega Levenberg-Marquardt e ANN predixo o desgaste da ferramenta no mecanizado ultrasónico rotatorio de Inconel 718, superando os modelos tradicionais.[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2213846322001924)[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2214785321082468)

A táboa 3 compara varias abordaxes de modelado preditivo para o desgaste das ferramentas no fresado CNC de materiais superduros.

**Táboa 3: Enfoques de modelado preditivo para o desgaste das ferramentas no fresado CNC**

| **Tipo de modelo** | **Enfoque** | **Precisión** | **Vantaxes** | **Limitacións** | **Referencias** |
|----------------|-------------|-------------|----------------|-----------------|----------------|
| Ecuación de Taylor | Baseada na física | Baixa-Moderada | Simple, empírica | Xeneralidade limitada | |[](https://www.academia.edu/69451806/Modelling_tool_wear_in_cemented_carbide_machining_alloy_718)
| MEF (DEFORM/ABAQUS) | Baseado na física | Moderado-Alto | Información mecanicista detallada | Distorsión da malla, alto custo computacional | |[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0301679X25001574)
| Modelo mecanicista | Baseado na física | 98.5 % (predición de forza) | Integra mecanismos de desgaste | Require unha calibración exhaustiva | |[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1526612520308781)
| ANN | Baseado en datos | Alto | Xestiona relacións non lineais | Require grandes conxuntos de datos | |[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S175558171100040X)
| LSTM | Baseado en datos | 0.9453 (correlación) | Adecuado para series temporais | Proceso de adestramento complexo | |[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0141635923002039)
| Meta-aprendizaxe | Baseado en datos | Alto (poucas mostras) | Adáptase a novas condicións | Validación limitada | |[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0007850619300113)
| ARIMA-WNN | Híbrido | >95% | Combina física e datos | Estrutura complexa do modelo | |[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2213846322001924)
| LM-ANN | Híbrido | Alto | Equilibra a precisión e a eficiencia | Require optimización | |[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2214785321082468)

## Estudos e achados experimentais

### Fresado de Inconel 718

Numerosos estudos experimentais investigaron o desgaste das ferramentas no fresado CNC de Inconel 718. Un estudo que empregou ferramentas de carburo cementado cun modelo FEM de Euler-Lagrange (CEL) acoplado descubriu que o desgaste abrasivo e adhesivo domina a velocidades de corte de 36–55 m/min, e que as taxas de desgaste dos flancos aumentan coa temperatura. Outro estudo sobre fresado de alta velocidade a 10,000 rpm identificou o desgaste mecánico como o mecanismo principal durante as etapas inicial e de estado estacionario, pasando a un desgaste composto (abrasivo, adhesivo e difusivo) na etapa acelerada. O fresado asistido por MQL reduciu o desgaste dos flancos entre un 20 e un 30 % en comparación co corte en seco, o que destaca o papel da lubricación.[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0301679X25001574)[](https://journals.sagepub.com/doi/abs/10.1177/0954405416668925)[](https://link.springer.com/article/10.1007/s00170-018-1911-3)

### Fresado de Hastelloy

O Hastelloy, en particular o C-22HS, presenta desafíos de desgaste similares. Un estudo sobre o torneado de Hastelloy C-22HS con ferramentas de carburo revestido descubriu que o desgaste por difusión e adhesivo eran predominantes, co refrixerante a alta presión reducindo as forzas de corte pero acelerando o entallado a 20.3 MPa. O arrefriamento crioxénico con CO2 mellorou a vida útil da ferramenta nun 40 % no fresado de Hastelloy X, atribuído á redución das temperaturas de corte.[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043164810004011)[](https://www.mscdirect.com/betterMRO/techniques-tools-machining-hastelloy)

### Análise comparativa

A táboa 4 resume os principais achados experimentais sobre o desgaste das ferramentas no fresado de Inconel 718 e Hastelloy.

**Táboa 4: Resultados experimentais sobre o desgaste das ferramentas no fresado CNC**

| **Material** | **Tipo de ferramenta** | **Condicións de corte** | **Mecanismos de desgaste dominantes** | **Achados clave** | **Referencias** |
|--------------|--------------|--------------------------|------------------------------|------------------|----------------|
| Inconel 718 | Carburo cementado | 36–55 m/min, 0.15 mm/rev | Abrasivo, adhesivo | A taxa de desgaste dos flancos duplícase coa velocidade | |[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S175558171100040X)
| Inconel 718 | Carburo (revestido de PVD) | 8000 rpm, 0.125 mm DOC | Entalla, descamación | Desgaste da entalla na liña DOC | |[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043164812004681)
| Inconel 718 | CBN | 150 m/min, HPC | Fisuración térmica | Fisuración suprimida con H-CBN | |[](https://www.fujipress.jp/ijat/au/ijate001400061045/)
| Hastelloy C-22HS | Carburo revestido | Refrigerante a alta presión | Difusión, adhesivo | Entallado a 20.3 MPa | |[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043164810004011)
| Hastelloy X | Cerámica (SiAlON) | CO2 crioxénico | Abrasivo, adhesivo | Mellora da vida útil da ferramenta nun 40 % | |[](https://www.mscdirect.com/betterMRO/techniques-tools-machining-hastelloy)

## Estratexias de optimización

### Optimización dos parámetros de corte

Optimizar os parámetros de corte é fundamental para minimizar o desgaste das ferramentas. A Metodoloxía da Superficie de Resposta (RSM) e a Análise da Varianza (ANOVA) empregáronse para identificar os parámetros óptimos para o torneado de Inconel 718, con velocidades de corte de 100 m/min e velocidades de avance de 0.1 mm/rev, o que produce o mellor acabado superficial e vida útil da ferramenta. A Optimización de Enxames de Partículas (PSO) e a Optimización de Forraxe de Bacterias (BFO) reduciron o desgaste do flanco ao optimizar a velocidade de corte, a velocidade de avance e o COD no fresado asistido por MQL.[](https://www.mechanics-industry.org/articles/meca/full_html/2020/02/mi190203/mi190203.html)[](https://link.springer.com/article/10.1007/s00170-018-1911-3)

### Deseño e selección de ferramentas

Os deseños avanzados de ferramentas, como os ángulos de hélice e paso variables, reducen o desgaste ao minimizar as vibracións e as forzas de corte. As ferramentas de CBN con alto contido en CBN recoméndanse para o mecanizado de alta velocidade debido ao seu menor coeficiente de expansión térmica. Os revestimentos como o AlTiN e os revestimentos a base de silicona melloran a resistencia ao desgaste, especialmente en condicións abrasivas.[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1526612520308781)[](https://www.fujipress.jp/ijat/au/ijate001400061045/)[](https://www.mscdirect.com/betterMRO/mastering-inconel-machining)

### Técnicas avanzadas de arrefriamento

A refrixeración crioxénica e a MQL ofrecen vantaxes significativas para reducir o desgaste das ferramentas. Un estudo sobre o fresado de Inconel 625 con CO2 a baixa temperatura informou dunha mellora na morfoloxía superficial e dun retardo na progresión do desgaste. Os sistemas de refrixeración híbridos, que combinan a MQL con fluídos crioxénicos, son prometedores, pero requiren máis investigación para a modelización preditiva.[](https://www.mdpi.com/2227-9717/10/11/2380)[](https://mfr.edp-open.org/articles/mfreview/full_html/2023/01/mfreview220071/mfreview220071.html)

## Direccións futuras

### Tecnoloxías emerxentes

As tecnoloxías emerxentes, como a fabricación aditiva (AM) de ferramentas e os procesos de mecanizado híbridos (por exemplo, o mecanizado por descarga eléctrica con fresado), ofrecen potencial para reducir o desgaste das ferramentas. As pezas de AM Inconel 718 presentan unha maquinabilidade diferente en comparación co material forxado, o que require modelos de desgaste personalizados. Os sistemas de refrixeración híbridos e os revestimentos avanzados, como os revestimentos duros nanocompostos, tamén son áreas de investigación activa.[](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1526612520308781)[](https://cdnsciencepub.com/doi/abs/10.1139/tcsme-2019-0110)

### Lagoas na investigación

Malia os avances, persisten varias lagoas na investigación:

- **Modelos de refrixeración híbrida**: estudos limitados sobre modelos preditivos para a refrixeración híbrida en superconvectoresUsinagem de aliaxes.
- **Monitorización en tempo real**: Integración da monitorización do estado das ferramentas (TCM) en tempo real con modelos preditivos para un control adaptativo.
- **Modelos multifísicos**: Desenvolvemento de modelos completos que combinan mecanismos de desgaste térmico, mecánico e químico.
- **Sostibilidade**: Incorporación da eficiencia enerxética e do impacto ambiental nos modelos de predición do desgaste.

### Conclusión

O fresado CNC de materiais superduros como o Inconel 718 e o Hastelloy presenta desafíos significativos debido á súa alta resistencia, baixa condutividade térmica e natureza abrasiva. Os mecanismos de desgaste das ferramentas, incluíndo a fisuración abrasiva, adhesiva, difusiva e térmica, están influenciados polos parámetros de corte, os materiais das ferramentas e as estratexias de arrefriamento. A modelización preditiva, que abrangue enfoques baseados na física, baseados en datos e híbridos, xoga un papel crucial na previsión do desgaste das ferramentas e na optimización dos procesos de mecanizado. Os estudos experimentais destacan a eficacia das técnicas de arrefriamento avanzadas e os parámetros optimizados para prolongar a vida útil das ferramentas. A investigación futura debería centrarse na integración da monitorización en tempo real, no desenvolvemento de modelos multifísicos e na exploración de prácticas de mecanizado sostibles para mellorar aínda máis a eficiencia e a rendibilidade do fresado de materiais superduros.

Declaración de reimpresión: se non hai instrucións especiais, todos os artigos deste sitio son orixinais. Indique a fonte para reimprimir: https: //www.cncmachiningptj.com/，grazas！

PTJ® ofrece unha gama completa de precisión personalizada cnc Usinagem de China servizos.Certificación ISO 9001: 2015 e AS-9100. Precisión rápida de 3, 4 e 5 eixes Mecanizado CNC servizos incluíndo fresado, adaptación ás especificacións do cliente, capaces de pezas mecanizadas con metal e plástico con tolerancia de +/- 0.005 mm. Os servizos secundarios inclúen moenda CNC e perforación convencional,fundición,folla de metal estampadoProporcionar prototipos, producións completas, soporte técnico e inspección completa automotivo, Aeroespaço, moldes e accesorios, iluminación led,médico, bicicleta e consumidor electrónica industrias. Entrega a tempo. Fálenos un pouco sobre o orzamento do teu proxecto e o prazo de entrega previsto. Estableceremos estratexias contigo para ofrecerte os servizos máis rendibles para axudarche a alcanzar o teu obxectivo. Benvido a contactar connosco ( sales@pintejin.com ) directamente para o seu novo proxecto.