مطالعه ناحيه متأثر از حرارت در برش ليزري ورق نازك تيتانيوم خالص به وسيله ليزر پيوسته كربن دي اكسيد

Study of heat-affected zone (HAZ) caused by cutting of Thin Ti-CP Sheet via CW CO2 Laser

از روش‌هاي نوين برش ورق‌هاي فلزي، برش توسط ليزر است. در اين روش، ميزان ناحيه متأثر از حرارت و در نتيجه تغيير ساختار ماده پايه و نيز اعوجاج نسبت به ساير روشهاي حرارتي بسيار كم بوده و كيفيت برش خوبي ارائه مي دهد. كنترل ناحيه متأثر از حرارت هنگام برش ليزري ورق تيتانيوم به علت هدايت حرارتي پايين و تمايل بالا به واكنش شيميايي، از اهميت ويژه اي برخوردار است. در اين مقاله به كمك آرايه متعامد L16 تاگوچي اثرات تعدادي از مهمترين پارامترها بر روي عرض اين ناحيه هنگام برش ورق نازك تيتانيوم خالص تجاري به كمك ليزر پيوسته دي اكسيد كربن مورد ارزيابي قرار گرفت. اين پارامترها شامل تركيب گاز خنثي كمكي، فاصله نازل برش از ورق، سرعت برش و توان ليزر است. متالوگرافي نمونه‌ها، تأثيرات هر يك از پارامترها و شرايط بهينه بررسي شد. با استفاده از نتايج، پيشنهاد شده است در برش ورق نازك تيتانيوم سرعت تا حد ممكن بالا انتخاب شود و انرژي جداسازي لازم از طريق تغييرات در توان ليزر تأمين شود. استفاده از گاز كمكي هليوم به جاي آرگون نيز تأثير قابل توجهي بر كاهش عرض ناحيه متأثر از حرارت نشان داد. در پايان، تغييرات ريزساختار و سختي ارائه شده است.

Laser cutting is one of the modern methods for cutting. In this method heat affected zone width and microstructure change as a result, also sheet deformation is very low in comparison to other thermal methods and a fine cut is the result. The control of heat-affected zone (HAZ) during laser cutting of titanium sheets due to low thermal conductivity and high tendency to chemical reaction is of great importance. In this paper, the effect of some of the most important laser cutting parameters, including the type of assistant inert gas, stand-off distance, cutting speed and power on HAZ width was assessed in CW CO2 laser cutting of Ti-CP sheets, using Taguchi L16 orthogonal array. Metallography of the cut samples, effects of cutting parameters and optimal conditions of cutting were investigated. Taking into consideration the test results, it is suggested that the highest possible cutting speed for thin Ti-CP sheets be selected and the required severance energy be provided by controlling the laser power. The use of helium instead of argon also showed a significant impact on the reduction of HAZ width. Finally, microstructure and hardness changes are presented.