激光切割已广泛应用在长安福特全系车型前轮毂减震包制造工艺上。但由于制造过程的复杂性以及众多的影响因素, 为了满足质量要求, 稳定正常生产, 以根部挂渣高度和切缝下部分倾斜条纹区域所占板厚比例来表征切缝质量, 系统研究了激光功率M, 切割速度v, 离焦量f对切缝质量的影响。采用响应曲面法试验设计, 建立评价指标与试验参数之间的回归模型, 并运用目标优化的方法对模型进行优化。结果表明, 试验因素组合激光功率3 408 W, 切割速度43.1 mm/s, 离焦量-3.27 mm时可获得最优的切缝质量。研究为全新车型投产提供工艺调试和质量优化的依据。

为了探究中厚板铝合金光纤激光切割工艺特性, 开展了光纤激光切割8 mm厚AA2219铝合金工艺实验, 系统研究了激光功率、切割速度、离焦量和辅助气压等工艺参数对切缝质量的影响。以根部挂渣高度和切缝下部分倾斜条纹区域所占板厚比例来表征切缝质量。实验结果表明, 激光功率和辅助气压是影响切缝质量的最主要的工艺参数, 当激光功率增大至5.4 kW、辅助气压取值范围增大至1100~1500 kPa时, 切缝挂渣量最少。最后, 为了进一步提高中厚度铝合金激光切割质量, 根据空气动力学原理, 利用流体力学模拟设计并制作了简易Laval喷嘴, 采用该喷嘴进行实验发现, 切缝表面倾斜条纹区域范围从0.5降至0.14, 而挂渣高度变化较小。

为了研究工艺参量对光纤激光切割切口质量的影响, 进行了切割T4003不锈钢试验, 分析了工艺参量与切口质量之间的关系。采用基于误差反向传播算法的人工神经网络, 建立了激光功率、切割速率、辅助气体压力等工艺参量与切口粗糙度之间的预测模型。对切割试验采集的训练样本进行了网络训练, 并利用测试样本对训练模型进行验证。结果表明, 随着激光功率增加, 切口粗糙度增大;随着切割速率和辅助气体压力增加, 切口粗糙度减小。神经网络预测模型精度较高, 网络训练效果良好, 预测值与试验样本值间的最大相对误差为2.4%。训练后检验精度较高, 检验样本最大相对误差仅为6.23%。该模型可有效预测激光切割切口表面粗糙度, 同时为合理选择及优化工艺参量, 提高激光切割质量提供试验依据。