轻质合金光纤激光切割工艺研究及其回归分析
本文选题:激光切割 + 切缝形态 ; 参考:《华中科技大学》2015年硕士论文
【摘要】:随着节能减排和结构轻量化要求的提高,轻质合金(铝合金、钛合金和镁合金)的应用越来越广泛。激光切割具有切割质量好、生产效率高、柔性加工能力强等优点,具有提高轻质合金切割质量的潜力,颇具研究价值。但是,轻质合金激光切割的研究非常有限,其中的工艺特性尚不够明确,有待于加强相关研究。为此,本文系统研究了2mm厚度AA2219铝合金、TC4钛合金和AZ31镁合金的光纤激光切割的工艺特性,取得了以下实验结果:通过工艺试验得到了工艺参数(激光功率、切割速度、离焦量)对铝合金、钛合金、镁合金光纤激光切缝形貌特征(切缝宽度、根部挂渣量和切面粗糙度)的影响规律,并根据试验结果优化了工艺参数。在优化的工艺参数范围内可以得到粗糙度Rz满足一级质量要求的切缝。对三种材料的光纤激光切割进行了回归分析,同时建立了二次模型和指数模型。通过对比分析确定了不同材料激光切割回归分析的适配模型。结果表明,铝合金激光切割采用二次模型进行回归分析能获得更高预测精度;钛合金激光切割采用指数模型进行回归分析能够获得更高的预测精度;镁合金激光切割在切缝宽度和挂渣量回归分析采用二次模型能够获得更高的预测精度,但是在粗糙度回归分析中,采用指数模型能够获得更高的预测精度。铝合金、钛合金和镁合金光纤激光切缝形态存在共性特征,所有切面都由三个具有不同条纹形貌的特征区域组成,分别为上部平滑横条纹区,中部纵条纹区和下部粗糙斜条纹区。这一共性特征是由激光切割自身的工艺特性所决定。三种条纹区的形成取决于切缝内高压气流和熔池内其他作用力的相互作用。三种材料切缝在粗糙度、挂渣量等细节上的差异则由材料特性的差异所造成。
[Abstract]:With the improvement of energy saving and structural lightweight requirements, the application of light alloys (aluminum, titanium and magnesium alloys) is becoming more and more extensive.Laser cutting has the advantages of good cutting quality, high production efficiency, strong flexible machining ability, and has the potential to improve the cutting quality of light alloy.However, the research on laser cutting of light alloy is very limited, and the technological characteristics are not clear enough.Therefore, the technological characteristics of optical fiber laser cutting of 2mm thickness AA2219 aluminum alloy TC4 titanium alloy and AZ31 magnesium alloy are systematically studied in this paper. The following experimental results are obtained: the process parameters (laser power, cutting speed) are obtained through the process test.The influence of defocus on the morphology of laser cutting of aluminum alloy, titanium alloy and magnesium alloy fiber (cutting seam width, slagging at the root and cutting surface roughness) was studied. The process parameters were optimized according to the experimental results.In the range of optimized process parameters, the roughness Rz can be obtained to meet the quality requirements of the first cut.The regression analysis of fiber laser cutting of three kinds of materials is carried out, and the quadratic model and exponential model are established at the same time.The fitting model of laser cutting regression analysis for different materials was established by comparative analysis.The results show that the regression analysis of laser cutting for aluminum alloy can obtain higher prediction accuracy, and the exponential model for laser cutting of titanium alloy can obtain higher prediction accuracy.In the regression analysis of cutting seam width and slagging amount of magnesium alloy laser cutting, the quadratic model can obtain higher prediction accuracy, but in the roughness regression analysis, the exponential model can obtain higher prediction accuracy.The laser cutting patterns of aluminum alloy, titanium alloy and magnesium alloy fiber have common characteristics. All the sections are composed of three characteristic regions with different stripe morphology, which are the upper smooth transverse stripe region.The middle longitudinal stripe and the lower coarse oblique stripe.This common feature is determined by the technological characteristics of laser cutting itself.The formation of the three stripes depends on the interaction between the high pressure airflow in the slit and the other forces in the molten pool.The differences in the roughness, slagging amount and other details of the three materials are caused by the difference of the material characteristics.
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN253;TN249
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 黄开金,谢长生,许德胜;空间曲率半径对三维物体激光切割质量的影响[J];中国激光;2001年05期
2 陈继民,肖荣诗,左铁钏,王跃文;激光切割工艺参数的智能选择系统[J];中国激光;2004年06期
3 杨伟;彭信翰;张骏;;水下激光切割硅片的工艺研究[J];中国激光;2009年11期
4 高士友;马雷;张润生;;基于视觉激光切割厚板切割状态监控方法[J];中国激光;2012年02期
5 张荣康;;企业语标采用激光切割[J];激光与光电子学进展;1986年09期
6 许武军,匡梅;水冷激光切割[J];光电子技术与信息;1999年03期
7 马南钢;王希军;丁华东;钱耀川;傅苏黎;胡木林;;碳化硼厚板的激光切割工艺及其机制[J];中国激光;2007年10期
8 胡俊;邱明勇;郭绍刚;;激光切割气体出口马赫数对马赫盘的影响[J];中国激光;2008年11期
9 王红俐;;激光切割金属的工艺探索[J];科技创新导报;2009年21期
10 秦华;孙存志;;一种用于圆形、弧形激光切割的新方法[J];光电工程;2011年11期
相关会议论文 前10条
1 朱建斗;;激光切割的应用[A];2008年全国机电企业工艺年会《新兴铸管杯》工艺论坛征文论文集[C];2008年
2 黄文荣;汤光平;杨家林;;大角度斜面激光切割工艺[A];中国工程物理研究院科技年报(2000)[C];2000年
3 单磊;周继烈;;激光切割微细槽的研究[A];2005年中国机械工程学会年会论文集[C];2005年
4 梁昆;张鹏;;激光切割紫铜板的工艺研究[A];湖北省暨武汉焊接学会成立二十五周年2005年焊接学术年会文集[C];2005年
5 单磊;周继烈;;激光切割微细槽的研究[A];2005年中国机械工程学会年会第11届全国特种加工学术会议专辑[C];2005年
6 单磊;周继烈;;激光切割微细槽的研究[A];2005年中国机械工程学会年会论文集第11届全国特种加工学术会议专辑[C];2005年
7 梁昆;张鹏;;激光切割紫铜板的工艺研究[A];中西南十省区(市)焊接学会联合会第九届年会论文集[C];2006年
8 司立众;;激光切割钢板效率研究 (Ⅰ)缩短打孔时间[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
9 苏华;张桂华;申鹏;张珊;;激光清洗技术在激光切割中的应用[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年
10 陈新旭;范如源;杨麟;;激光切割在橡胶精密成形中的应用[A];第15届全国特种加工学术会议论文集(下)[C];2013年
相关重要报纸文章 前7条
1 本报记者 方言;化木为梁 积水成川[N];机电商报;2009年
2 欧阳陟雄 余栗;新型数控激光切割焊接机通过技术鉴定[N];中国企业报;2002年
3 欧阳陟雄 余栗;数控激光切割焊接机研制成功[N];中国高新技术产业导报;2002年
4 欧阳陟雄 余栗;楚天激光切割机填补国内空白[N];中国电子报;2002年
5 记者 王国英 红艳;“高源激光”填补西北地区激光切割空白[N];内蒙古日报(汉);2010年
6 常丽君;能自行折叠站立移动的机器人问世[N];科技日报;2014年
7 驻昆山首席记者 姚喜新;光纤激光切割如用傻瓜相机[N];苏州日报;2011年
相关博士学位论文 前4条
1 王威;中厚钢板激光氧气切割特性与机理研究[D];机械科学研究总院;2015年
2 张永强;激光切割质量同轴视觉检测与控制的研究[D];清华大学;2006年
3 谢小柱;基于壁面聚焦效应的CO_2激光切割非金属材料机理和关键技术研究[D];湖南大学;2006年
4 闫胤洲;激光无裂纹切割陶瓷研究[D];北京工业大学;2013年
相关硕士学位论文 前10条
1 陆雄;晶圆切割参数对低K介电层可靠性的影响[D];复旦大学;2013年
2 李贺德;激光切割在钢板下料中切割尖角和圆孔的实验研究[D];山东大学;2015年
3 黄文飞;总线式激光切割机床数控系统设计[D];南京林业大学;2015年
4 付林泊;面向余料板材的节约型激光切割计算机辅助工艺研究[D];河南科技大学;2015年
5 刘俊;玻璃态板材激光裁剪的应用基础[D];北京工业大学;2015年
6 王大伟;激光精密切割圆弧与直线粗糙度差异分析与消除[D];太原理工大学;2016年
7 张晖;铝合金薄板激光切割工艺研究[D];陕西理工学院;2016年
8 彭凯;激光切割铝合金钣金件力学性能研究[D];陕西理工学院;2016年
9 郑少楚;锆基块体非晶合金(产品)光纤激光切割研究[D];广东工业大学;2016年
10 张兴;视觉定位技术在激光切割设备中的应用研究[D];广东工业大学;2016年
,本文编号:1747864
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/1747864.html