بررسی پارامترهای موثر بر عرض شیار فولاد زنگ‌نزن 316 همراه با تحلیل واریانسی در فرآیند برش لیزر فایبر

عرض شیار برش (عرض کِرف(kerf)) یک پارامتر کیفی مهم در فرآیند برشکاری با لیزر به‌شمار می‌رود و کاهش آن به معنای دقت بالاتر برش و هزینه کمتر مواد مصرفی است. ازاین‌رو در این تحقیق با بهره‌گیری از دستگاه برش لیزر فایبر 750 وات که در دسته لیزرهای نسل جدید قرار می‌گیرد، اثر تمام پارامترهای تاثیرگذار بر عرض شیار برش شامل توان لیزر (در بازه 450 تا 750 وات)، سرعت برش (در بازه 30 تا 130 میلی‌متر بر ثانیه)، موقعیت نقطه کانونی (در بازه 5- تا 5+ میلی‌متر)، فاصله نازل تا قطعه‌کار (در بازه 0.6 تا 2.5 میلی‌متر) و فشار گاز (در بازه 1.2 تا 1.8 بار)، برای برش ورق فولاد زنگ‌نزن 316l با ضخامت‌ 0.8 میلی‌متر بررسی شده است. پس از اندازه‌‌گیری عرض شیار با سیستم عکس‌برداری ویژه و تحلیل نتایج با anova، مشخص شد توان لیزر و فشار گاز رابطه مستقیم با عرض شیار برش دارد و نیز سرعت برش و فاصله نازل تا قطعه کار رابطه معکوس با عرض شیار دارد. موقعیت نقطه کانونی لیزر نیز به‌عنوان تاثیرگذارترین پارامتر در شکل‌گیری عرض شیار تعیین شد که بهتر است روی سطح قرار داشته باشد تا عرض شیار کمینه شود. در این تحقیق نشان داده شد با تنظیم صحیح پارامترها، مصرف مواد و دقت برشکاری تا 70 درصد بهبود می‌یابد. همچنین با بهره‌گیری از رگرسیون، مدل تغییرات عرض شیار نسبت به پارامترهای مختلف به‌دست‌ آمد و از مقایسه پاسخ آن با نتایج آزمایشگاهی دقت قابل‌قبول مدل مشاهده شد.

Investigation into Effective Parameters on the Kerf Width of Stainless Steel 316 with Analysis of Variance in Fiber Laser Cutting Process

Kerf width (cutting width) is an important quality parameter in the laser cutting process, and if it is less, means higher cutting accuracy and lower cost of materials. In this study, using a fiber lasercutting machine, which is one of the new generation lasers, the effect of all parameters affecting the kerf width has been investigated. These parameters include laser power (450 to 750 watts), cutting speed (30 to 130 mm/s), focal point position (5 to +5 mm), nozzle standoff (0.6 to 2.5 mm) and gas pressure (1.2 to 1.8 bar), for the cut of stainless steel 316L sheet with a thickness of 0.8 mm. After measuring the kerf width with a special imaging system and analyzing the results with ANOVA, it was found that laser power and gas pressure were directly related to the kerf width and the cutting speed and nozzle standoff were inversely related to the kerf width. Laser focal point position was also determined as the most effective parameter in the formation of the kerf width, which should be on the surface to minimize the kerf width. In this study, it was shown that with the correct adjustment of the parameters, material consumption and cutting accuracy are improved up to 70%. In addition, by using linear regression, the model of kerf width changes with respect to various parameters has been obtained and by comparing its response with the experimental results, acceptable model accuracy has been observed.