响应面分析法优化不锈钢激光切割工艺参数

为了获得良好的不锈钢激光切割质量,确定合理的切割工艺参数,本文以3 mm厚304不锈钢为研究对象,采用响应面法进行试验方案的设计和分析,利用超景深显微镜进行了试样表面切缝宽度、表面纹理最大峰值、挂渣量的测量,利用最小二乘法进行数据处理,研究了激光功率(X1)、切割速度(X2)、离焦量(X3)以及辅助气体压力(X4)对不锈钢切割表面切缝宽度、表面纹理最大峰值、挂渣量的影响规律,并基于响应面法得到了3个响应目标的预测函数.实验结果表明:X2=2.48 m/min,X3=-1.05 mm,X4=1 MPa时,随着激光功率的增加,切缝宽度不断增大;X1=300 W,X4=1.2 MPa时,随着切割速度的加快切缝宽度逐渐减小,随着离焦量的增大切缝宽度先减小后增大;X1=300 W,X3=0 mm,X4=1.40 MPa时表面纹理的最大波峰值RZ随着激光功率、离焦量以及切割速度的增大先减小后增大。以切缝宽度最窄、表面纹理最大峰值最小、挂渣量最少为响应目标确定了3 mm厚304不锈钢激光切割的最佳工艺参数为X1=365.86 W,X2=2.75 m/min,X3=0 mm,X4=1.4 MPa。试验验证发现:切缝宽度、表面纹理最大峰值、挂渣量的预测误差应分别控制在8.4%~12.7%、21%~24.9%、16.7%~19.5%。