近年來，激光技術(shù)在我國(guó)飛速發(fā)展，特別是低碳環(huán)保概念的推廣，光纖激光以高的電光轉(zhuǎn)化效率，和低的使用成本和維護(hù)費(fèi)用，受到了越來越多人的青睞。激光技術(shù)在我國(guó)工業(yè)加工領(lǐng)域得到日益廣泛的應(yīng)用，它具有切割速度快，切口寬度窄，實(shí)用范圍廣，精度高等諸多優(yōu)勢(shì)。激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，使大家對(duì)激光切割質(zhì)量更加關(guān)注。
激光切割加工過程非常復(fù)雜，影響因素有很多，如果控制不當(dāng)，其切割精度和質(zhì)量將會(huì)受到很大的影響。如何能夠準(zhǔn)確，快速，有效的把握好影響光纖切割質(zhì)量的關(guān)鍵因素，顯得十分重要。
激光切割原理
激光切割是利用聚焦鏡將準(zhǔn)直好的激光束聚焦在切割材料表面，將高能量密度的激光束注入到材料表面，使材料熔化或汽化，同時(shí)與激光束同軸的壓縮氣體由噴嘴噴出，將熔化或汽化的材料由切口底部吹出。然后經(jīng)過控制平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，形成切割軌跡，得到所需的圖形。
光纖激光薄板切割工藝研究
實(shí)驗(yàn)思路及方法
實(shí)驗(yàn)設(shè)備
實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括激光加工工業(yè)級(jí)平臺(tái)，其重復(fù)定位精度為+/-0.01mm，調(diào)高采用高精密自動(dòng)跟蹤電容式調(diào)高器，以及高倍光學(xué)顯微鏡及粗糙度測(cè)試儀，實(shí)驗(yàn)的激光器采用 500w的單模激光，纖徑為20um。CW模式平均功率為500w，在QCW調(diào)制脈沖模式下，峰值功率可達(dá)到1000w。
本次不銹鋼切割實(shí)驗(yàn)采用QCW連續(xù)切割，經(jīng)過準(zhǔn)直和聚焦后光斑直徑約為33um，切割圖形為20mm*20mm方形，為避免激光切口處對(duì)切割橫截面的影響，該實(shí)驗(yàn)加入了5mm的引入線和2mm的引出線。
實(shí)驗(yàn)方法
由光纖激光產(chǎn)生的一定功率和能量密度的連續(xù)激光，通過準(zhǔn)直，聚焦等光學(xué)系統(tǒng)垂直作用在碳鋼板上，在輔助切割氣體N2的幫助下，形成熔渣，并把熔渣排除后形成割縫，然后經(jīng)過控制平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，形成切割軌跡，得到所需的圖形。用高倍光學(xué)顯微鏡觀察切割表面質(zhì)量并作出樣品評(píng)估。通過粗糙度儀測(cè)得切割截面的粗糙度RZ值填到C9一欄中。對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行全因子數(shù)據(jù)分析，找到主效應(yīng)變量，并尋找最 佳切割參數(shù)方向。
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
全因子實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)也叫做析因設(shè)計(jì),就是實(shí)驗(yàn)中所涉及到的全部實(shí)驗(yàn)因素的各水平全面組合形成不同的實(shí)驗(yàn)條件,每個(gè)實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行兩次或兩次以上的獨(dú)立重復(fù)實(shí)驗(yàn)。全因子實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的最大優(yōu)點(diǎn)是所獲得的信息量很多,可以準(zhǔn)確地估計(jì)各實(shí)驗(yàn)因素的主效應(yīng)的大小,還可估計(jì)因素之間各級(jí)交互作用效應(yīng)的大小;其最大缺點(diǎn)是所需要的實(shí)驗(yàn)次數(shù)最多,因此耗費(fèi)的人力、物力和時(shí)間也較多,當(dāng)所考察的實(shí)驗(yàn)因素和水平較多時(shí),研究者很難承受。所以本次實(shí)驗(yàn)的啟動(dòng)參數(shù)是以一組經(jīng)驗(yàn)參數(shù)開始的，在本次實(shí)驗(yàn)中以下參數(shù)是保持不變的：準(zhǔn)直和聚焦光學(xué)系統(tǒng)，噴嘴的直徑，激光功率，切割高度和切割輔助氣體的種類。在上述條件不變時(shí)，研究切割速度，切割氣體N2的氣壓，離焦量和焦點(diǎn)位置四組參數(shù)因子對(duì)切割質(zhì)量的影響。
上述參數(shù)是本次實(shí)驗(yàn)保持不變的外界條件，在研究的4個(gè)參數(shù)因子中，在用X來表示是未知項(xiàng)。每一個(gè)因子我們選一個(gè)高水平的值，和一個(gè)低水平的值來研究，做全因子實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，并一一作出切割質(zhì)量評(píng)估。
本次全因子實(shí)驗(yàn)有如下幾個(gè)特性:其一,它要求實(shí)驗(yàn)時(shí)全部因素同時(shí)施加,即每次做實(shí)驗(yàn)都將涉及到每個(gè)因素的一個(gè)特定水平;其二,因素對(duì)定量觀測(cè)結(jié)果的影響是地位平等的,即在專業(yè)上沒有充分的證據(jù)認(rèn)為哪些因素對(duì)定量觀測(cè)結(jié)果的影響大、而另一些影響小;其三,可以準(zhǔn)確地估計(jì)各因素及其各級(jí)交互作用的效應(yīng)大小。