论文部分内容阅读
大功率激光切割技术是融合了激光光学、电子、机械、工艺和材料等学科的复合型先进制造技术。激光切割过程复杂,影响因素多,包括激光器输出功率、切割速度、离焦量及切割材料性能等。若工艺参数选取不当,切割质量就会受很大影响,如切割面粗糙,断面出现缺口或背面附着沾渣等。在实际生产中,工艺参数的制定往往通过试切法,这大大增加了生产成本,降低了生产效率,阻碍了该项技术的发展和在实际生产中的应用。课题以大功率激光切割不锈钢板为对象,对影响切割质量的主要工艺参数进行较系统的理论和实验研究,主要包括以下几个方面:(1)建立激光切割不锈钢板模型,提出相关必要假设,对不锈钢板物理特性,尤其是随温度变化呈非线性规律的热物理参数,进行分析研究,以得到其在相关函数式中的正确表达。(2)分析离焦量对切割质量的影响特性,总结因离焦量选取不当而产生的加工缺陷,通过单因素控制法,实验研究得到离焦量的确定方法。(3)深入分析切割过程,由能量守恒定律,建立热平衡方程,推导出切割速度与其它工艺参数之间关系,得到其函数表达式,在MATLAB中,输入相关参数,即可得到切割速度数值。(4)分别在德国TRUMPF L3030及日本NTC TLV-510激光切割机上,对切割速度函数表达式进行实验验证,实验结果表明,切割速度函数表达式具有正确性与普适性。(5)分析了辅助气体压力对切割质量的影响,并实验研究了辅助气体压力与板厚的函数关系,指导实际生产。研究成果表明,影响激光切割质量的关键因素包括:激光器输出功率、切割速度、离焦量及辅助气体压力等,并获得了较全面、系统的工艺参数制定方案,对实际加工起指导作用,避免了盲目试切带来电子元器件的损坏及生产成本的增加。课题的相关研究成果已在重庆365金属切割有限公司应用,取得了良好的切割效果,为公司节约了成本,提高效益,具有一定学术和经济价值。