25557

بررسي پارامترهاي فرايند برش ليزر و اثر آنها بر كيفيت محصول

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك - ساخت و توليد - شكلدهي

1400-01

1400/6/27

محمد صديقي

مكانيك

برش ليزر يكي از أنواع برش پركاربرد در صنعت است. يكي از بزرگترين دغدغه‌ها در صنعت، بهينه سازي و افزايش راندمان توليد به منظور دستيابي به كمترين قيمت تمام شده محصول و بيشترين نرخ توليد و همچنين بيشترين دقت و كيفيت تمام شده محصول، مي‌باشد. برش ليزر پارامترهاي مختلفي از جمله قدرت ليزر، سرعت برش، گاز كمكي، فشار گاز و... دارد كه با تغيير هركدام نتيجه اي جديد حاصل خواهد شد. هدف در اين مطالعه بررسي تاثير اين پارامترها بر كيفيت برش مي‌باشد. نحوه تاثير پارامترهاي برش ليزر از قبيل قدرت ليزر، سرعت برش، نقطه كانوني و فاصله نازل بر كيفيت برش توسط طراحي آزمايش به روش تاگوچي و با استفاده از آناليز واريانس با نرم‌افزار كامپيوتري بررسي شد و درصد مشاركت در كيفيت بدست آمد. پارامترهاي كيفيت برش مورد ارزيابي شامل صافي سطح، دقت ابعادي و پسماند چسبيده به زير قطعه كار ميباشد. همچنين الگوي رگه‌هاي سطح برش و نقاط حساس و كنج هندسه قطعه مورد بررسي قرار گرفت. بهينه سازي سيستم براي هر پارامتر كيفيت مورد توجه قرار گرفت و در نهايت از نظر مجموع پارامترهاي كيفيت برش، بهينه سازي كلي انجام گرفت. به طور كلي سرعت و قدرت و بعد از آن نقطه كانوني بيشترين تاثير را بر پارامترهاي كيفيت برش داشتند. فاصله نازل در بعضي موارد تا حدي تاثير داشت ولي تاثير آن به نسبت ديگر پارامترها بسيار كمتر بود. براي انتخاب پارامترهاي بهينه دستگاه دو راه پيشنهاد شد: 1) بر اساس اولويت كيفيت برش و 2) بر اساس اولوليت هزينه. كه در رتبه اول هزينه و رتبه دوم كيفيت قرار ميگيرد.

1400/09/03

Investigation of the Laser Cutting Process Parameters and their Effects on Product Quality

9/18/2022 12:00:00 AM

Laser cutting is one of the most widely used methods of cutting in industry. One of the main concerns in the industries is to optimize and increase production efficiency in order to achieve the lowest cost of the product and the highest production rate, as well as the highest accuracy and quality of the finished product. Laser cutting has various process parameters such as: laser power, cutting speed, assistive gas, gas pressure, etc. This study aims to investigate the effect of these parameters on the product quality. The effect of laser cutting parameters such as laser power, cutting speed, focal point and nozzle distance on cutting quality was investigated by design of experiment (DOE) based on Taguchi method. It has been done with respect to ANOVA using Minitab software and the participation percentages on product quality for each parameter were obtained. The optimization of these process parameters enhances the melt removal from the cut kerf. It prevents the undesired dross on the lower cut edge and improves the surface roughness and Kerf width to achieve finer striations pattern. In this optimization, the cut quality parameters was the output and used as the system response. The parameters of cutting quality that were evaluated are surface roughness, dimensional accuracy, adhesive dross at lower Kerf, Striations pattern and cornering effect on cut samples. The optimization was examined for each quality parameter and finally, general optimization was performed collectively. In general, speed and power, followed by focal point, had the greatest impact on cutting quality parameters. The nozzle distance was somehow effective in some cases, but its effect was much less than other parameters. Two approaches were suggested to select the optimal cutting parameters: 1) better cutting quality priority and 2) cost priority, where cost is in the first place and quality in the second place.

برش ليزر , كيفيت سطح , زبري سطح , قدرت ليزر , سرعت برش , فاصله نازل , بهينه سازي

Laser cutting , Roughness , Laser power , Cutting speed , Nozzle distance , Design of experiment , Optimization