17、激光切割质量影响因素及优化研究

激光切割质量影响因素及优化研究

1. 实验背景与设置

在激光切割过程中，切割质量受到多种因素的影响，如焦点位置、入射角、激光功率、切割速度和气体压力等。为了研究这些因素对切割质量的影响，进行了相关实验。

实验选取了4mm厚、尺寸为80mm×100mm的SS 304不锈钢试样，按照指定参数切割60mm长的直缝。使用光学显微镜测量顶部和底部的切缝宽度，每次测量取四次平均值记录；同时，从光学显微镜拍摄的切割表面照片中测量条纹深度，每次测量取二十四次平均值记录。

实验中，激光功率、切割速度和气体压力在零倾角时保持一组能产生高质量切割的值不变。实验使用响应面方法（RSM），基于Box - Behnken设计进行，针对三种不同的喷嘴开展了切割质量的研究。

2. 过程参数与实验设计水平

实验涉及的过程参数包括激光功率、切割速度和气体压力，具体的实验设计水平如下表所示：
|过程参数|单位|代码|喷嘴1（水平 -1、0、 +1）|喷嘴2（水平 -1、0、 +1）|喷嘴3（水平 -1、0、 +1）|
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
|激光功率|W|A|1075、1302、1530|1075、1302、1530|1075、1302、1530|
|切割速度|mm/min|B|1500、2000、2500|1500、1900、2300|1400、1800、2200|
|气体压力|bar|C|2.0、3.5、5.0|2.0、3.5、5.0|2.0、3.5、5.0|

3. 回归模型与方差分析

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