激光与光电子学进展
,
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«
中国激光
»
杂志社
非垂直激光切割能量分布研究
欧 长 劲
,
秦 才 宝
,
姜 献 峰
,
董 星 涛
浙江工业大学机械工程学院
,
浙江 杭州
摘要
为实现激光非垂直切割高分子材料
,
建立了激 光 非 垂 直 切 割 模 型
.
通 过 求 解 阈 值 能 量 方 程
,
得 到 切 缝 宽 度
和热影响区
(
)
宽度随激光线能量
、
入射角和离焦量的变化规律
.
在
连续 激 光切割 系 统上
,
采用 正 交试验
法
,
针对聚对苯二甲酸乙二 醇 酯
(
)
薄 膜 材 料 进 行 切 割 试 验
,
发 现 入 射 角 在
范 围 内
、
离 焦 量 在
范围内时
,
切缝宽度和
宽度变化平缓
,
切 割 质 量 良 好
.
结 果 表 明
,
模 型 能 够 很 好 地 预 测 激 光 非
垂直切割高分子材料时的切缝宽度和
宽度
,
为激光切割复杂曲面膜片提供了参数指导
.
关键词
激光技术
;
激光线能量切割模型
;
非垂直激光切割
;
曲面膜片
中图分类 号
文献标识 码
doi
:
．
/
LOP．
Stud
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China
Abstract
Ke
y
words
OCIScodes
收稿日期
:
;
收到修改 稿日期
:
作者简介
:
欧长劲
(
—),
男
,
硕士
,
教授
,
主要从事膜内装饰技术
、
膜片切割方面的研究
.
:
_
引
言
现代模塑制品为了追求外型美观
、
安全
,
大量使用曲面造型
.
传统冲压模工艺在切割复杂曲面时束手无
策
,
而激光可适用于复杂曲面膜片的切割
.
如果可以实现激光束光轴和材料表面的非垂直切割
,
就可以降低
切割成本
,
如采用三轴数控切割
.
利用激光非垂直切割高分子材料如聚对苯二甲酸乙二醇酯
(
)
膜片时
,
关于激光功率
、
切割速度
、
入射角和离焦量等工艺参数与切缝宽度
、
热影响区
(
)
宽度之间定量关系的研
究鲜有报道
.
鉴于激光切割中的物理过程比较复杂
,
国内外学者通过建立数学模型进行了多种研究
.
针对金属材料
,
陈继民等
[
]
研究了激光非垂直切割中入射角对切割质量的影响
,
结果表明
,
在入射激光光束不垂直于工件表
面时
,
切缝宽度取决于工件吸收的能量和入射点的光斑直径
.
等
[
]
利用光纤激光对
厚不锈钢
板进行切割
,
获得了激光入射角对切割质量的影响
,
指出正的激光入射角更有利 于提 高激 光吸 收率
,
且热 传
导损失更少
.
等
[
]
利用人工神经网络优化了激光非垂直 切割 低碳 钢时 激光 输入 参数 对切 割质 量的 影
响
.
王昆林
[
]
从求解激光加热的热传导微分方程入手
,
建立了激光焊接和切割黑色金属
、
有色金属等的数学
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