20302

۲۰۳۰۲

بررسي تجربي تاثير پارامترهاي برشكاري به كمك ليزر فايبر روي پروفيل لبه برش فولاد ۳۱۶

كارشناسي ارشد

ساخت و توليد

96-97

۱۳۹۷/۸/۲۳

دكتر بهنام داودي

مكانيك

چكيده با توجه به گسترش روز افزون دانش استفاده از روش هاي مدرن ماشينكاري براي موادي مستحكم و پايدار چون آلياژ تيتانيوم و سوپر آلياژها و سراميك ها رو به افزايش است. ماشينكاري متعارف چنين موادي نيروهاي برش بالايي ايجاد مي كند. ماشينكاري اشعه ليزر راه حل مناسبي ارائه مي دهد كه به راستي با ويژگيهاي مواد همچون رسانايي گرمايي، گرماي ويژه و نيز دماهاي جوش و ذوب مرتبط است. در اين پايان نامه ضمن معرفي پارامترهاي برشكاري ليزر فايبر ، به بررسي پارامترهاي موثر به منظور بهينه سازي فرايند پرداخته تا از اثرات منفي منطقه برش شامل هندسه نامتعارف ، افزايش منطقه متاثر از حرارت و ترك هاي ناشي از افزايش دما جلوگيري گردد. توان ليزر ، سرعت برشي ، فشار گاز كمكي (نيتروژن) و فاصله نازل از سطح قطعه كار بر روي دو پاسخ كمي منطقه متاثر از حرارت و پروفيل لبه برش (ميزان باريك شوندگي ) و يك پاسخ كيفي مقدار پاشش رسوب بررسي گرديد. اين كار تجربي با استفاده از طراحي آزمايش سطح پاسخ در نرم افزار ديزاين اكسپرت با روش طراحي مركب مركزي و روي فولاد ضد زنگ L 316 انجام گرفت و نتايج تحت تحليل واريانس بررسي گرديد. نتايج نشان مي دهد در مقدار متوسط توان ليزر و فاصله نازل از سطح قطعه كار و مقادير بالاي سرعت برشي و فشار گاز كمكي، منطقه متاثر از حرارت كمتر تا 35 درصد كاهش نسبت به حداكثر مقدار بوجود مي آيد. چنانچه توان ليزر افزايش پيدا كند و نازل به سطح قطعه كار نزديكتر باشد، منطقه متاثر از حرارت و اختلاف قطر ورودي و خروجي نيز افزايش مي يابد. رسوب پاشش در مقادير كمتر سرعت برشي و فشار گاز كمكي با افزايش توان ليزر، افزايش مي يابد. واژه‌هاي كليدي: ماشينكاري اشعه ليزر، ليزر فايبر، پروفيل لبه برش، منطقه متاثر از حرارت، پاشش رسوب، روش سطح پاسخ، فولاد ضد زنگ، تحليل واريانس

1398/01/24

Exprimental study on effective cutting parameters on profile of the cutting edge of stainless steel 316 L with Fiber Laser Beam Cutting

11/14/2019 12:00:00 AM

Abstract Due to the ever increasing expansion of the knowledge, using of machining modern methods for solid and stable materials like Titanium alloy, super alloys and ceramics is increasing. Standard machining of these materials creates high shear forces. Laser beam machining provides a suitable solution which has a direct correlation with material properties like heat conductivity, specific heat and also boiling and melting points. In this research, while introducing the parameters of fiber laser cutting, we study the effective factors for optimization procces in order to avoid the negative effects of the cutting zone including non-standard geometry, expansion of the heat affected zone and the cracks resulted from rise of temperature. Laser power, cutting speed, assisting gas (Nitrogen) pressure and the nozzle distance from the workpiece surface were studied on two quantitative answers of the heat affected zone and the cutting edge profile (amount of tapering) and one qualitative answer of spatter amount. This experimental work was performed using Response Surface Methodology in the Design Expert software with Central Composite Design method and on stainless steel 316L and data were analyzed by Analysis of Variance. Results show that in average amount of laser power and nozzle distance from the workpiece surface and high amounts of cutting speed and assisting gas pressure, a smaller heat affected zone is created up to 35% reduction compared to the maximum amount. If laser power is increased and the nozzle is closer to the workpiece surface, the heat affected zone and the difference between entrance and exit diameters will increase. Spatter in lower amounts of cutting speed and assistant gas pressure will increase with the rise of laser power. Keywords: Laser Beam Machining (LBM), Fiber Laser, Cutting Edge Profile, Heat Affected Zone (HAZ), Spatter, Response Surface Methodology (RSM), Stainless Steel, Analysis of Variance (ANOVA)