陕西理工大学机械工程学院, 陕西 汉中 723000
为了探索TC4钛合金飞机蒙皮材料的激光切割工艺, 对激光切割过程进行了理论分析并建立了数学模型, 利用ANSYS有限元软件, 对激光切割起始穿孔和切割过程进行了仿真模拟, 得到了一定厚度下钛合金试件合理的穿孔时间、切割过程中温度在板件中的传播规律和不同切割速度下温度场的分布。结果表明, 激光起始穿孔时, 功率为1 000 W时穿孔用时最短, 为0.12 s; 起始穿孔孔径不受激光功率变化的影响; 在功率和光斑直径一定时, 速度越慢越容易切透钛合金板件, 但切缝随切割速度减小而增大。通过对钛合金板进行穿孔和切割试验, 在CCD影像测量仪上观测起始孔及切边形貌可知, 起始孔径是切缝宽度的1.35倍; 切缝从上向下成倒锥形, 且上部精度较高, 下部挂渣大, 进一步说明了切割过程中温度传播规律。这些结论为将激光切割技术应用于飞机蒙皮材料切割加工提供了参考和依据。
起始穿孔 穿透时间 工艺参数 切口形貌 initial perforation penetration time process parmeters kerf morphology
1 华南农业大学工程学院, 广东 广州 510641
2 华南师范大学 广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室, 广东 广州 510006
316L不锈钢以其优良的性能广泛应用于生产生活中, 随着316L不锈钢应用的不断加深, 采用激光切割316L精密零件日益增多。建立同时满足基于保护气氛的汽化切割条件的材料物性、成型参数与切缝宽度之间的数学模型; 采用脉冲激光切割316L不锈钢薄板, 通过体式显微镜观察、测量切缝形貌, 验证建立计算模型的准确性, 分析切缝缺陷产生的原因。结果表明, 切缝宽度数学计算模型的平均相对误差为8.5%, 计算精度较高, 具有实际工程应用价值; 切缝宽度与光斑直径、激光功率、吸收率成正相关关系, 与切割速度、板厚、比热、熔化焓、气化焓成负相关关系; 切缝缺陷主要由重铸层、刮渣和波浪条纹组成, 重铸层中有较多热裂纹, 刮渣物主要是由圆形和条形金属颗粒物组成。
激光切割 316L不锈钢 数学模型 切缝形貌 laser cutting 316 l stainless steel mathematical model kerf morphology
