激光切割光辐射与切割质量关系的研究

张永强; 吴艳华; 陈武柱; 张旭东

高级检索

ISSN 1001-3806CN 51-1125/TN 网站地图

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

激光切割光辐射与切割质量关系的研究

张永强 , 吴艳华 , 陈武柱 , 张旭东

文章导航 > 激光技术 > 2007 > 31(4): 397-399,444

引用本文:

Citation:

激光切割光辐射与切割质量关系的研究

1.
清华大学, 机械工程系, 北京, 100084

作者简介: 张永强(1978- ),男,博士研究生,主要从事数控系统、激光切割过程中激光与材料相互作用以及过程检测研究..

通讯作者: 张永强, cwz-dme@mailtsinghuaedu.cn ;

基金项目:
国家自然科学基金资助项目(50175061)
中图分类号: TG485

Study on relationship between radiation and quality for laser cutting

1.
Department of Mechanical Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China

Corresponding author: ZHANG Yong-qiang, cwz-dme@mailtsinghuaedu.cn ;

CLC number: TG485

摘要: 为了研究激光切割过程光信号与切割质量的关系,搭建了以切割前沿光辐射作为检测参量的实时检测系统,对切割前沿光辐射的时、频域信号进行了试验研究,得到了不同参数下光信号的变化规律。时域分析表明,无缺陷式样对应的标准方差较低;与无缺陷切割相比,过烧缺陷对应的光信号具有较低的强度和较高的标准方差;挂渣缺陷具有较高的强度和标准方差。频域分析表明,低速切割,光信号主频与切缝表面波纹频率一致;高速无缺陷切割无明显主频;挂渣缺陷具有明显的低频波动。结果表明,燃烧循环理论不仅是切割面波纹形成的主要因素,也是光信号主频产生的主要原因。
- 激光技术 /
- 激光切割 /
- 实时监测 /
- 光信号 /
- 切割质量
Abstract: In order to study the relationship between optical signal and cutting quality,an on-line monitoring system with cut front radiation as the criterion for laser cutting was built up.The signal was studied in time-domain and frequency-domain.The analysis in time-domain shows that there is little fluctuation for free defect,while the reverse for the defects.The analysis in frequency-domain shows that when the cutting speed is slower than that of combustion reaction,the dominant frequency relates to the waviness frequency of cut front.The combustion cycle is the main reason of both cutting waviness and main frequency of optical signal.

[1]	WANG Ch M,HU L J,HU X Y.The latest overseas development of real time monitoring technology for laser cutting[J].Laser Technology,2001,25(6):412～416(in Chinese).
[2]	JORGENSEN H,OISEN F O.Process monitoring during CO2 lasercutting[J].Proc SPIE,1991,1412:198～208.
[3]	INGO D,HOLGER H,DIRK M.Process monitoring in laser beam cutting on its way to industrial application[J].SPIE,1997,3097:29～37.
[4]	CHEN S L.In-process monitoring of the cutting front of CO2 laser cutting with off-axis optical fibre[J].International Journal of Advanced Manufacturing Technology,1997,13(10):685～691.
[5]	KAEBENICK H,JEROMIN A,MATHEW P.Adaptive control for laser cutting using striation frequency analysis[J].CIRP Annals-Manufacturing Technology,1998,47(1):137～140.
[6]	WANG Ch M,HU L J,HU X Y et al.Pilot study on relation betweencutting quality and radiation from cutting front in laser cutting[J].China Mechanical Engineering,2001,12(7):821～814(in Chinese).
[7]	MAHLEN F D T,PAUL F,CHRIS P et al.Applications of opticalsensing for laser cutting and drilling[J].Appl Opt,2002,41(24):4988～4995.
[8]	WANG Ch M.Fundamental research on real-time monitoring tech-nique for laser cutting[D].Wuhan:Huazhong University of Science and Technology,1999.1～63(in Chinese).
[9]	di PIETRO P,YAO Y L.Investigation into characterizing and optimizing laser cutting quality-a review[J].International Journal of Machine Tools & Manufacture,1994,34(2):225～243.

[1]	贾信庭 , 贺昌玉 , 王又青 . 激光切割系统功率实时控制研究. 激光技术, 2009, 33(2): 145-146,150.
[2]	王春明 , 胡伦骥 , 胡席远 . 国外激光切割实时监测技术的最新进展. 激光技术, 2001, 25(6): 412-417.
[3]	邓前松 , 唐霞辉 , 秦应雄 , 彭浩 , 柳娟 . 中厚钢板小圆孔的高功率CO2激光切割工艺研究. 激光技术, 2008, 32(5): 554-557.
[4]	黄福民 , 谢小柱 , 魏昕 , 胡伟 , 苑学瑞 . 半导体晶圆激光切割新技术. 激光技术, 2012, 36(3): 293-297.
[5]	鄢锉 , 李力钧 , 李娟 , 谢小柱 , 张屹 . 激光切割板材表面质量研究综述. 激光技术, 2005, 29(3): 270-274.
[6]	汪旭煌 , 姚建华 , 周国斌 , 楼程华 , 杨渊思 . 基于热裂法的液晶玻璃基板激光切割技术研究. 激光技术, 2011, 35(4): 472-476. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.04.009
[7]	谢小柱 , 李力钧 , 张屹 , 刘继常 , 鄢锉 . 激光切割金属厚板新技术. 激光技术, 2005, 29(3): 251-254.
[8]	侯红玲 , 彭玉海 , 解玉坤 , 彭凯 , 张晖 . 激光切割对飞机蒙皮疲劳性能的影响分析. 激光技术, 2016, 40(3): 417-421. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.03.025
[9]	贾志新 , 黄金刚 , 高坚强 , 房泽旭 , 张亚洲 , 崔子月 . 长脉宽激光切割聚晶立方氮化硼工艺研究. 激光技术, 2017, 41(3): 346-350. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.03.009
[10]	张冲 , 王冠 , 杨志刚 , 刘赞丰 . 脉冲光纤激光切割连杆裂解槽工艺参量优化. 激光技术, 2018, 42(3): 422-426. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.03.025
[11]	晏一菓 , 阳如坤 , 李建相 , 吴学科 , 张屹 . 激光切割锂电池负极极片复合材料的数值模拟. 激光技术, 2019, 43(6): 773-778. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2019.06.008
[12]	史晓强 . 低碳钢板的激光切割. 激光技术, 1998, 22(6): 343-345.
[13]	夏宁 , 孟宪伟 , 火巧英 , 戴忠晨 , 程力勇 , 黎硕 , 王春明 . 光纤激光焊接过程中缺陷的监测与诊断. 激光技术, 2017, 41(6): 788-792. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.06.004
[14]	齐立涛 , 刘凤聪 , 张耀东 . 266nm紫外固体激光切割碳纤维复合材料的实验研究. 激光技术, 2022, 46(3): 402-407. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2022.03.017
[15]	周岩 , 刘晓胜 , 陈向阳 , 杨乐民 . 石英晶体激光切割参数建模. 激光技术, 2000, 24(2): 74-78.
[16]	楼祺洪 , 章琳 , 叶震寰 , 董景星 , 魏运荣 . 紫外激光切割Si片的实验研究. 激光技术, 2002, 26(4): 250-251,254.
[17]	刘建华 , 陈一坚 , 段军 , 胡席远 . 激光切割超音速喷嘴设计. 激光技术, 2000, 24(1): 46-50.
[18]	黄文荣 , 徐宾 , 汤光平 , 杨家林 . 大角度斜面激光切割加工的工艺研究. 激光技术, 2001, 25(4): 290-292.
[19]	杨永强 , 李林 , 郑启光 . 硅酸铝短纤维强化铝基复合材料的激光切割. 激光技术, 2000, 24(5): 281-284.
[20]	赵侠 , 段军 , 阮绍骏 . 几种CO2激光切雕机光开关的设计与研究. 激光技术, 1998, 22(2): 91-93.

点击查看大图

计量

文章访问数: 4340
HTML全文浏览量: 819
PDF下载量: 507
被引次数: 0

激光切割光辐射与切割质量关系的研究

通讯作者: 张永强, cwz-dme@mailtsinghuaedu.cn;

作者简介: 张永强(1978- ),男,博士研究生,主要从事数控系统、激光切割过程中激光与材料相互作用以及过程检测研究.

1. 清华大学, 机械工程系, 北京, 100084

收稿日期: 2006-05-08
录用日期: 2006-06-27
网络出版日期: 2007-08-25

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(50175061)

关键词:

摘要: 为了研究激光切割过程光信号与切割质量的关系,搭建了以切割前沿光辐射作为检测参量的实时检测系统,对切割前沿光辐射的时、频域信号进行了试验研究,得到了不同参数下光信号的变化规律。时域分析表明,无缺陷式样对应的标准方差较低;与无缺陷切割相比,过烧缺陷对应的光信号具有较低的强度和较高的标准方差;挂渣缺陷具有较高的强度和标准方差。频域分析表明,低速切割,光信号主频与切缝表面波纹频率一致;高速无缺陷切割无明显主频;挂渣缺陷具有明显的低频波动。结果表明,燃烧循环理论不仅是切割面波纹形成的主要因素,也是光信号主频产生的主要原因。