فولاد زنگ نزن آستنیتی نوعی از سری 300 است اما با محتوای بالاتر مولیبدن، نیتروژن و نیکل برای اطمینان از مقاومت بهتر در برابر خوردگی و تنش. فولاد ضد زنگ AISI304 فوق العاده آستنیتی است. فولاد ضد زنگ AISI304 طیف گسترده ای از کاربردها مانند کاربردهای معماری، مصرف کننده و صنایع حمل و نقل را دارد. ترکیب 304 مزیت ساختاری و دوام بهتری نسبت به سایر گریدهای فولاد ضد زنگ دارد. برش لیزری از ورق فولادی ضد زنگ به طور گسترده در صنایع ساخت و انتخاب پارامترهای برش لیزر مانند قدرت لیزر، سرعت برش و فشار گاز برای برش مواد فولادی استفاده می شود. پارامترهای درجه یکی از وظایف مهم برای دستیابی به ابعاد کرف بهتر برای برش مواد فولادی است. عبدالغنی و نیوشی پارامترهای بهینه فرآیند برش لیزر Nd:YAG را برای ورقهای فولاد زنگ نزن آستنیتی با ضخامت 1.2 میلیمتر با استفاده از حالتهای امواج پالسی و پیوسته لیزر ارزیابی کردند. آنها استنباط کردند که افزایش فرکانس و سرعت برش باعث کاهش عرض و ناهمواری سطح برش می شود، در حالی که افزایش قدرت و فشار گاز باعث افزایش عرض و زبری می شود. لی و همکاران یک مدل نظری برای پیشبینی سرعت برش بحرانی برای سطح برش بدون رگه در طول برش لیزری فیبر ورقهای فولادی EN43 آنیل شده با ضخامت 2 میلیمتر پیشنهاد کردهاند. آنها مشاهده کردند که در سرعت های برش بالاتر از سرعت برش بحرانی، striation دوباره ظاهر می شود و زبری سطح با سرعت برش افزایش می یابد. سرعت برش و کیفیت برش در فولاد ضد زنگ مقطع متوسط (1 تا 6 میلی متر) با استفاده از لیزر فیبر ایتربیوم و لیزر CO2.
وی گزارش داد که برای شرایط قطعه کار و فرآیند مشابه، سرعت برش بالاتری با لیزر فیبر به دست آمد اما کیفیت برش لیزر CO2 بهتر از لیزر فیبر بود. لبه برش تولید شده با استفاده از لیزر فیبر دارای الگوهای خطی پیچیده تری نسبت به برش لیزر CO2 است. در بعد کرف، توان لیزر، سرعت برش، فشار گاز و فرکانس پالس با روش تاگوچی بررسی شد و در نتیجه حداقل با آرایه متعامد L27 به دست آمد. از آنجایی که این طرح آزمایشی از اجرای آزمایشی بالاتر برای ایجاد رابطه با گرانتر استفاده میکند، بسیاری از محققان مدلهای تجربی را با طرحهای آزمایشی دیگر مانند طرحهای مرکب مرکزی و طرحهای Box Behnken برای کاهش اجرا و هزینه آزمایشی توسعه میدهند. فرآیند برش لیزری نسبتاً هزینه بالایی را برای انجام تولید مصرف می کند. در پاسخ، طراحی مفاهیم آزمایش توسط برخی از محققان برای کاهش اجرا و هزینه آزمایش و جلوگیری از هزینه آزمون و خطا مورد استفاده قرار گرفت. بنابراین این کار طراحی Box Behnken را برای انجام آزمایشها امتحان میکند. مدلهای مبتنی بر GA برای فرآیندهای ماشینکاری اولتراسونیک (USM)، ماشینکاری جت ساینده (AJM)، ماشینکاری با جت آب (WJM) و ماشینکاری جت آب ساینده (AWJM) که از الگوریتمهای ژنتیک استفاده میشود، جزئیات فرمولبندی مدلهای بهینهسازی و روششناسی راهحل را ارائه میدهد. بنابراین هدف اصلی این کار توسعه یک مدل ریاضی با استفاده از RSM برای است.
رویه تجربی
تمام این آزمایش همانطور که در شکل بالا نشان داده شده، انجام شده است. در این کار از لیزر موج پیوسته و از ورق AISI 304 به ضخامت 2.5 میلی متر از مواد قطعه کار استفاده شده است. طرح آزمایش همانطور که در جدول زیر نشان داده شده است بر اساس طرح Box-Behenken است، پارامترهای لیزر در نظر گرفته شده عبارتند از قدرت لیزر 2000-4000 KW، جدول سرعت برش 3500-5500 میلی متر در دقیقه و فشار گاز کمکی 0.7-0.9 MPA. هر نمونه نمایه منحنی در شعاع 25 میلیمتر برش داده میشود که در شکل 2 نشان داده شده است. پهنای کرف بالا و پایین در پنج مکان مختلف در طول برش اندازه گیری شد.
نتایج و بحث
روش سطح پاسخ مجموعه ای از تحلیل های ریاضی و آماری برای ساخت مدل تجربی مورد استفاده است. بنابراین این کار از RSM برای شناسایی تأثیرات پارامترهای فرآیند و اثرات متقابل پارامترها بر روی پاسخهای عرض صفحه بالا و پایین در نظر گرفته شده استفاده کرد. سپس از تحلیل رگرسیون برای ایجاد رابطه تجربی بین پارامترهای ورودی و خروجی استفاده می شود. بر اساس تأثیر پارامترهای فرآیند، تأثیرات و اثرات متقابل پارامتر، معادلات چند جملهای مرتبه دوم برای فرآیند برش لیزری ورق فولادی زنگ نزن AISI 304 ایجاد شده است. جدول 2 مدل F-value، 13.01 نشان می دهد که این مدل برای عرض بالای صفحه قابل توجه است. مقادیر مدل F می تواند به دلیل نویز در شانس کمتری بزرگ باشد. مقادیر احتمال کمتر از 0.0500 نشان می دهد که مدل از نظر معنی دار است. در این مورد، قدرت لیزر و سرعت برش، اصطلاحات مدل قابل توجهی هستند. عدم تناسب قابل توجهی نیست. “Adj R-Squared” 0.8711 با R Squared 0.9436 مطابقت معقولی دارد. بنابراین می توان از مدل برای حرکت در فضای طراحی استفاده کرد.
مدل F-مقدار جدول 3، 84.48 نشان میدهد که این مدل از نظر پهنای کف پایین قابل توجه است. و مدل F-Value ممکن است به دلیل نویز زیاد باشد. مقادیر احتمال کمتر از 0500/0 است که بیانگر معنیدار بودن عبارات مدل است. در این حالت توان لیزر، سرعت برش و فشار گاز از عبارات مدل قابلتوجه هستند. عدم تناسب معنیدار نیست. مقدار R مربع 0.8894 مطابق با Adj R-Squared 0.9791 است. از این مدل می توان برای حرکت در فضای طراحی استفاده کرد.
شکل 3 الف نشان میدهد که پهنای کرف بالایی محدوده پایینی از (0.405 تا 0.415 میلیمتر) در سطح ورودی قدرت پرتو (2500-3000 وات) است در حالی که سطح بالای سرعت برش (5000-5500 میلیمتر در دقیقه) است. با توجه به افزایش قدرت پرتو و سرعت برش، پهنای قسمت بالایی به تدریج افزایش می یابد. در شکل 3 ب نشان داده شده است که در ابتدا پهنای قفسه بالایی محدوده پایینی از (0.395 تا 0.405 میلی متر) در سطح متوسط است (0.430 mm) قدرت پرتو (2500-3000 وات) در حالی که فشار گاز پایین (0.70-0.75 مگاپاسکال) است. با توجه به افزایش قدرت پرتو و فشار گاز، پهنای قسمت بالایی به تدریج افزایش می یابد. در سطح بالای قدرت پرتو (3500-4000 وات) پهنای قفسه بالایی حداکثر (0.430 میلی متر) است.
بدون دیدگاه