本文選題：激光切割 + 切縫形態(tài)��； 參考：《華中科技大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：隨著節(jié)能減排和結(jié)構(gòu)輕量化要求的提高,輕質(zhì)合金(鋁合金、鈦合金和鎂合金)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。激光切割具有切割質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高、柔性加工能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),具有提高輕質(zhì)合金切割質(zhì)量的潛力,頗具研究?jī)r(jià)值。但是,輕質(zhì)合金激光切割的研究非常有限,其中的工藝特性尚不夠明確,有待于加強(qiáng)相關(guān)研究。為此,本文系統(tǒng)研究了2mm厚度AA2219鋁合金、TC4鈦合金和AZ31鎂合金的光纖激光切割的工藝特性,取得了以下實(shí)驗(yàn)結(jié)果:通過工藝試驗(yàn)得到了工藝參數(shù)(激光功率、切割速度、離焦量)對(duì)鋁合金、鈦合金、鎂合金光纖激光切縫形貌特征(切縫寬度、根部掛渣量和切面粗糙度)的影響規(guī)律,并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果優(yōu)化了工藝參數(shù)。在優(yōu)化的工藝參數(shù)范圍內(nèi)可以得到粗糙度Rz滿足一級(jí)質(zhì)量要求的切縫。對(duì)三種材料的光纖激光切割進(jìn)行了回歸分析,同時(shí)建立了二次模型和指數(shù)模型。通過對(duì)比分析確定了不同材料激光切割回歸分析的適配模型。結(jié)果表明,鋁合金激光切割采用二次模型進(jìn)行回歸分析能獲得更高預(yù)測(cè)精度;鈦合金激光切割采用指數(shù)模型進(jìn)行回歸分析能夠獲得更高的預(yù)測(cè)精度;鎂合金激光切割在切縫寬度和掛渣量回歸分析采用二次模型能夠獲得更高的預(yù)測(cè)精度,但是在粗糙度回歸分析中,采用指數(shù)模型能夠獲得更高的預(yù)測(cè)精度。鋁合金、鈦合金和鎂合金光纖激光切縫形態(tài)存在共性特征,所有切面都由三個(gè)具有不同條紋形貌的特征區(qū)域組成,分別為上部平滑橫條紋區(qū),中部縱條紋區(qū)和下部粗糙斜條紋區(qū)。這一共性特征是由激光切割自身的工藝特性所決定。三種條紋區(qū)的形成取決于切縫內(nèi)高壓氣流和熔池內(nèi)其他作用力的相互作用。三種材料切縫在粗糙度、掛渣量等細(xì)節(jié)上的差異則由材料特性的差異所造成。
[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.
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN253;TN249

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