熔化物圖像處理法鋁合金薄板高質(zhì)量激光切割.pdf

1、鋁合金比強(qiáng)度高，導(dǎo)熱性好，在航空航天、交通運(yùn)輸、通訊電子等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用，一直是材料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。鋁合金薄板精密類零件對(duì)加工質(zhì)量有著高要求。采用激光切割該類零件能克服傳統(tǒng)加工中存在的缺點(diǎn)。目前對(duì)于激光切割其工藝優(yōu)化和數(shù)學(xué)建模方面均已取得了一定成果，提高了對(duì)激光加工機(jī)理的認(rèn)識(shí)。激光加工過程中熔化物的狀態(tài)和最終成形，以及熔化物的去除形式與機(jī)理，直接影響著加工質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)。如何建立熔化物去除機(jī)理與形式的模型，并建立其與切割質(zhì)量之間的關(guān)系

2、，對(duì)激光精密切割工藝有著重要的應(yīng)用價(jià)值和理論意義。
　　基于圖像處理的方法研究了激光切割去除熔化物。通過IPP軟件對(duì)去除熔化物顆粒顯微圖像處理，得到了去除熔化物顆粒的形貌和特征參數(shù)及其分布。依據(jù)判定度量標(biāo)準(zhǔn)將顆粒分為圓形顆粒、類圓形顆粒和蝌蚪形顆粒三種形狀顆粒。并得到了如下試驗(yàn)規(guī)律:隨氣熔比值的增大去除熔化物圓形顆粒百分比增大，在高氣熔比0.6519下高達(dá)69％，且熔化物顆粒平均尺寸在減小，高氣熔比0.6519下，圓形顆粒平均直徑

3、為88.96μm;而隨輔助氣壓的增大，去除熔化物中蝌蚪形顆粒所占百分比急劇增大，在輔助氣壓0.6MPa下達(dá)到了60％。
　　依據(jù)試驗(yàn)和理論研究，建立了熔化物的動(dòng)力學(xué)模型，并根據(jù)開爾文-亥姆霍茲不穩(wěn)定理論建立了熔化物去除模型。去除模型分析了輔助氣體剪切力、熔化物粘性力和蒸汽反沖壓力對(duì)熔化物動(dòng)態(tài)特性的影響。通過韋伯?dāng)?shù)建立了慣性力和表面張力對(duì)熔化物去除的模型。模型得到了去除熔化物顆粒平均尺寸并利用熔化物二次破碎理論解釋了難收集空氣懸浮物

4、顆粒。該模型很好的解釋了試驗(yàn)中去除熔化物形狀及特征參數(shù)出現(xiàn)的規(guī)律，并預(yù)測(cè)了氣熔比和輔助氣壓對(duì)切割質(zhì)量的影響趨勢(shì)。
　　基于氣熔比控制和輔助氣壓控制的試驗(yàn)方法，詳細(xì)研究了氣熔比值和輔助氣壓值對(duì)鋁合金薄板的切割質(zhì)量影響規(guī)律，包括掛渣高度、切口寬度等。研究發(fā)現(xiàn)，氣熔比值的增大和輔助氣壓的增大，更有利于熔化物去除而得到高質(zhì)量切口，表現(xiàn)為掛渣少且高度小，切口寬度均勻等。試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了模型的預(yù)測(cè)。本文最終在高氣熔比0.6519和高輔助氣壓0.