55、激光切割与太阳能蒸馏的技术研究

激光切割与太阳能蒸馏的技术研究

激光切割镍基高温合金的切口特性实证建模

在先进制造行业，如航空航天、汽车、造船和核工业等，镍基高温合金因其轻质、高强度、化学稳定性以及在高温下的耐磨性而备受青睐。然而，传统的板材切割工艺在加工这些超级合金时，难以实现复杂轮廓的高精度切割。激光切割作为一种有效的加工方法，具有高切割速度、能切割精密形状且无物理接触等优点，因此被广泛应用于金属板材切割。

激光切割的过程中，聚焦的激光束与金属板材表面相互作用，使材料受热熔化，随后借助辅助气体将熔融材料从切割区域吹出。该过程具有环境友好的特点，因为有害副产物被限制在极小的区域内。同时，激光切割易于自动化，可降低运营成本。不过，由于激光束的会聚和发散特性，要获得高质量的切割效果仍是一个具有挑战性的研究领域。

为了优化激光切割参数，研究人员对激光切割切口的几何特征（如宽度、偏差和锥度）进行了分析。以往的研究中，不同学者采用了多种方法来研究激光切割过程。例如，Thawari等人分析了激光光斑重叠对哈氏合金板材切割切口宽度的影响；Ghany和Newishy研究了Nd - YAG激光切割奥氏体不锈钢时，激光功率、脉冲重复率和气体压力等参数对切口宽度的影响。

在本次研究中，研究人员使用响应面方法（RSM）对Inconel 718板材进行Nd - YAG激光切割时的顶部切口偏差（TKD）和切口锥度角（KT）进行了实证建模。实验采用了250W的Nd - YAG激光切割系统，以镍基高温合金（Inconel - 718）板材为研究对象。在实验过程中，聚焦透镜与板材的距离、喷嘴尖端距离、工件厚度、喷嘴直径和气压等参数保持恒定。

实验选取了四个激光切割参数：灯电流（LC）、脉冲持续时间（PW