شماره ركورد
34136
پديد آورنده
سعيد حسن زاده
عنوان
تاثير پارامترهاي فرايند برش ليزر بر ورق منيزيمي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك گرايش ساخت و توليد
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/07/20
استاد راهنما
دكتر محمد صديقي
استاد مشاور
دكتر علي عسگري
دانشكده
مهندسي مكانيك
چكيده
منيزيم و آلياژهاي آن مانند AZ31به دليل نسبت استحكام به وزن بالا، مقاومت خوب در برابر خوردگي و قابليت شكلپذيري عالي، در صنايع هوافضا، خودروسازي و پزشكي كاربرد گستردهاي دارند. البته چالش هاي فني برش ليزر منيزيم كه به دليل عدم تنظيم مناسب پارامترها، مي تواند منجر به كاهش كيفيت برش گردد ، حائز اهميت است. در اين پژوهش ، تاثير پارامترهاي موثر در برش ليزر ورق منيزيمي آلياژ AZ31 مورد بررسي قرار مي گيرد. همچنين بهينه سازي چند هدفه جهت استخراج بهترين شرايط برش انجام شده است و سرانجام يكپارچگي سطح برش نيز مورد بررسي قرار مي گيرد. جهت بررسي اين موارد، پارامترهاي مختلف برش ليزر شامل توان، سرعت پيشروي، فشار گاز كمكي و فاصله تمركز ليزر به عنوان پارامترهاي متغير مورد مطالعه قرار گرفته است. جهت كاهش تعداد آزمايشات، از طراحي آزمايشات به روش سطح پاسخ استفاده شده است. ارزيابي تاثير پارامترها بر ارتفاع پليسه و عرض برش توسط آناليز واريانس انجام شده است. سپس مدل هايي مبتني بر نتايج تجربي، با دقت بالا جهت پيش بيني ارتفاع پليسه و عرض برش ارائه شده است. همچنين، مولفه هاي يكپارچگي سطح برش شامل زبري سطح برش و ميكروساختار ناحيه متاثر از حرارت مورد بررسي قرار گرفتند. نتايج نشان داده كه با افزايش فشارگاز كمكي از 12 به 16 بار و افزايش سرعت پيشروي از 5 به 15 ميليمتر بر ثانيه و افزايش فاصله تمركز ليزر به 3- ميليمتر، ارتفاع پليسه كاهش و بهبود يافته است. همچنين با تغييرفاصله تمركز ليزر از 3- به 1- ميليمتر ، عرض برش كاهش يافته است. نتايج بهينه سازي چند هدفه با اهداف ارتفاع پليسه مينيمم ، بهترين وضعيت يكپارچگي خط برش ، بيشترين نرخ توليد و استفاده حداقل از انرژي نشان داد كه پارامترهاي ليزر مي بايست شامل مقادير توان 2000 وات ، سرعت پيشروي 15 ميليمتر بر ثانيه ، فاصله تمركز ليزر 45/2- ميليمتر و فشارگاز كمكي 12 بار باشند. بررسي متالوگرافي سطح برش نشان مي دهد كه در محدوده ناحيه متاثر از حرارت اندازه دانه ها كوچك و 20% اندازه دانه ها در ناحيه ماده پايه مي باشند. همچنين با تحليل تاثير پارامترها بر زبري سطح مشخص گرديد افزايش سرعت پيشروي و افزايش فشار گاز كمكي مقدار زبري سطح (Ra) را كاهش مي دهد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/09/06
عنوان به انگليسي
Influence of Laser Cutting Process Parameters on Magnesium Alloy Sheets
تاريخ بهره برداري
1/1/1900 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
سعيد حسن زاده
چكيده به لاتين
Magnesium and its alloys, such as AZ31, are widely utilized in aerospace, automotive, and biomedical industries due to their exceptional strength-to-weight ratio, superior corrosion resistance, and excellent formability. However, laser cutting of magnesium poses significant technical challenges, primarily arising from suboptimal parameter settings that compromise cut quality. This study investigates the influence of key laser cutting parameters on AZ31 magnesium alloy sheets, with a focus on multi-objective optimization to determine optimal cutting conditions and comprehensive evaluation of cut surface integrity. The investigated parameters include laser power, cutting speed, assist gas pressure, and focal position. To minimize experimental trials, the Response Surface Methodology (RSM) was employed for design of experiments (DOE). Analysis of variance (ANOVA) was conducted to assess the effects of these parameters on dross height and kerf width. High-accuracy predictive models for dross height and kerf width were developed based on empirical results. Surface integrity components, including surface roughness of the cut edge and microstructure of the heat-affected zone (HAZ), were thoroughly examined. Results indicate that increasing assist gas pressure from 12 to 16 bar, elevating cutting speed from 5 to 15 mm/s, and adjusting focal position to -3 mm significantly reduce dross height. Furthermore, shifting the focal position from -3 mm to -1 mm decreases kerf width. Multi-objective optimization—aiming for minimum dross height, optimal cut edge integrity, maximum productivity, and minimum energy consumption—yielded the following optimal parameters: laser power of 2000.001 W, cutting speed of 15 mm/s, focal position of -2.447 mm, and assist gas pressure of 12 bar. Metallographic analysis of the cut surface revealed that grain size within the HAZ is notably refined, approximately 20% of the base material grain size. Parameter impact analysis on surface roughness demonstrated that increasing cutting speed and assist gas pressure effectively reduces the arithmetic mean roughness (Ra).
كليدواژه هاي فارسي
فرآيند برش ليزري , منيزيم AZ31 , ارتفاع پليسه , عرض برش , بهينهسازي پارامترها , يكپارچگي سطح برش
كليدواژه هاي لاتين
Laser cutting process , AZ31 magnesium , Dross height , Kerf width , Parameter optimization , Cut surface integrity
Author
Saeed Hassanzadeh
SuperVisor
Dr. Mohammad Sedighi