基于响应面法的等离子气刨切管工艺优化及试验

基于等离子切割质量评价标准的切口宽度,引入切割深度,提出了切口深宽比作为等离子气刨的质量评价参数。以喷嘴孔径、割炬夹角、电流强度以及气刨速度为设计变量,深宽比为目标响应值,利用响应面法进行了Q345B钢板的切割试验,建立了切割工艺参数对切口深宽比的数学优化模型,分析了气刨参数对切口深宽比的影响,得到了优化的切割参数,并进行了管材的等离子气刨试验验证。结果表明:切割20 mm厚Q345B钢板时,将等离子气刨的工艺参数调整为喷嘴孔径4.0 mm,割炬夹角44.0°,电流强度190 A,气刨速度735 mm/min,切口深宽比为84.80%,切割效率和切割质量最佳。等离子气刨切管相比碳弧气刨切管表面无需二次加工,切割效率提高了64.24%,为地下通道新管幕法的快速高效切管作业提供了一种新的技术途径。

基于激光切割的Si_3N_4陶瓷断裂韧性测试方法

提出一种采用激光切割技术在Si3N4陶瓷表面预制微小切口,并结合SENB法测定陶瓷材料断裂韧性的新方法。利用连续激光束在陶瓷表面加工出切口,在三点弯曲实验前后分别运用激光共聚焦显微镜(LSCM)和扫描电镜(SEM)测量切口宽度和深度,而后计算陶瓷材料断裂韧性。在此基础上分析激光输出功率P、激光辐照光斑直径D和激光切割速率Vw与材料断裂韧性值的内在联系。结果表明:输出的激光能量密度达到陶瓷切割加工阈值后,光束在试件表面制得对应切口;切口深宽比为4.3～4.8时测得的Si3N4陶瓷断裂韧性值具有较高精度。