17、激光切割焦点位置和入射角对切割质量的影响研究

激光切割焦点位置和入射角对切割质量的影响研究

1. 实验设置

在激光切割实验中，保持激光功率、切割速度和气体压力在一组特定值不变，该组值能在零倾角下实现高质量切割。实验选取了厚度为 4mm、尺寸为 80mm×100mm 的 SS 304 不锈钢试样，按照指定参数切割出 60mm 长的直缝。使用光学显微镜测量顶部和底部的切缝宽度，每次实验对每个切缝宽度进行四次测量并取平均值记录。同时，通过光学显微镜拍摄切割表面的照片，测量条纹深度，每次实验记录 24 次测量的平均值。

2. 研究方法与模型

采用响应面方法（RSM）研究三种不同喷嘴的切割质量，实验基于 Box - Behnken 设计。具体的过程参数和实验设计水平如下表所示：
| 过程参数 | 单位 | 代码 | 喷嘴 1 | | | 喷嘴 2 | | | 喷嘴 3 | | |
| — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| | | | -1 | 0 | +1 | -1 | 0 | +1 | -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 |

三种不同