مدل‌سازی تجربی فرآیند سوراخکاری ضربه‌ای لیزر یاقوت آلیاژ تیتانیوم (ti6al4v)

سوراخکاری با استفاده از لیزر از جمله روش‌های نوین سوراخکاری است که مزایای بسیار آن، کاربرد این فرآیند را گسترش داده است. تحقیق حاضر به بررسی تجربی فرآیند سوراخکاری ضربه‌ای با استفاده از لیزر یاقوت بر روی آلیاژ ti6al4v با ضخامت‌های مختلف که پرکاربردترین آلیاژ تیتانیوم است می‌پردازد. در این مقاله اثر پارامترهای ورودی توان بیشینه، عرض پالس، فرکانس، نوع گاز کمکی، فشار گاز و ضخامت نمونه‌ بر روی مهم‌ترین خروجی‌های هندسی سوراخ شامل قطر ورودی، قطر خروجی، زاویه مخروطی، میزان دایروی بودن ورودی و میزان دایروی بودن خروجی سوراخ مورد مطالعه قرار گرفته است. بر روی داده‌های حاصل از آزمایش، تحلیل‌های آماری انجام شده و پارامترهای موثر در هر خروجی ارائه گردیده است. برای انجام آزمایشات از روش طراحی آزمایش‌ها و برای مدل‌سازی از روش رویه پاسخ استفاده شده است. نتایج تحقیق نشان می‌دهند که ضخامت ورق در تمام خروجی‌ها موثر است. پس از ضخامت، به ترتیب فرکانس و عرض پالس، توان بیشینه و نوع گاز کمکی مهم‌ترین پارامترهای موثر در خروجی‌های فرآیند می‌باشند. فشار گاز کمکی فقط در میزان دایروی بودن ورودی سوراخ موثر می‌باشد. در این آلیاژ برای دستیابی به سوراخی با ظرافت بالا توصیه می‌شود توان بیشینه، فرکانس و عرض پالس در سطح پایین و فشار گاز کمکی در سطح بالا قرار گیرد همچنین از گاز نیتروژن به عنوان گاز کمکی استفاده گردد.

Experimental Modelling of Nd:YAG Laser Percussion Drilling Process of Ti6Al4V Alloy

Laser percussion drilling is one of the advanced drilling processes that its numerous advantages have extended the applications of this process. This study focuses on experimental investigation of laser percussion drilling using Nd:YAG laser on titanium alloy Ti6Al4V sheets with various thickness which is widely used in industry. In this paper the effects of the input parameters peak power, pulse width, frequency, assist gas type, gas pressure and sheet thickness on the most important process outputs include hole entrance diameter, hole exit diameter, hole taper angle, hole entrance circularity and hole exit circularity were studied. Statistical analysis was employed to analyze the experimental data and significant parameters in each response are presented. For conducting the experiments ldquo;Design of Experiments rdquo; method and for modelling ldquo;Response Surface Methodology rdquo; were used. The results obtained show that sheet thickness affects all outputs. After that frequency and pulse width, peak power and assist gas type respectively are the most significant parameters influence process outputs. Gas pressure only affects the hole entrance circularity. For this alloy to achieve a hole with high quality, it is recommended to work at lower peak power and frequency, shorter pulse width and higher assist gas pressure with Nitrogen as assist gas.