林业科学

作者：杨春梅,刘清伟,李响,缪骞,马岩,DoumbiaBakary,任长清*

单位：东北林业大学机电工程学院 哈尔滨 150040

关键词：单板,激光切割,切缝宽度,数学模型,切割质量

基金：国家重点研发计划“小径材多界面加工关键装备研究”(2018YFD06003054);中央高校基本科研业务费专项资金(2572018CG06)

目的: 利用固体激光器切割单板，获取合理的切割工艺参数，降低切缝宽度以减少锯路损失，保证单板切口断面平整度。方法: 从激光脉冲能量角度建立激光切割单板数学模型，获得激光输出功率（Pb）与激光切割速度（v）之间的关系表达式。以厚度0.3 mm、含水率10%的黑胡桃单板为加工对象，选取2组激光输出功率进行试验验证，每组激光输出功率在6种不同切割速度下切割，理论切割速度在6种试验切割速度范围内，加工后多次测量直线切缝宽度取平均值，在40×10光学显微镜下观察切割后试件切缝宽度及切口断面平整度，找出最优试验结果对应的切割速度，并与计算的理论切割速度进行对比。结果: 第1组激光输出功率（脉冲电压400 V，单脉冲能量96.5 mJ，脉冲频率10 Hz）下，当切割速度为2.5 mm·s-1时可保证单板切缝被完全切透，形成连续完整的切缝，切缝宽度最窄，平均值为0.544 mm，锯路损失最小，且切口断面较为平整；第2组激光输出功率（脉冲电压500 V，单脉冲能量198.2 mJ，脉冲频率10 Hz）下，当切割速度为5.0和5.5 mm·s-1时可保证单板切缝被完全切透，切缝宽度最窄，平均值分别为0.69和0.62 mm，且切口断面也较为平整。对比2组试验数据得出，当切割速度与理论切割速度接近时，单板切口连续，切缝宽度最小；当切割速度低于理论切割速度时，切缝宽度逐渐增大；当切割速度高于理论切割速度时，切口容易出现不连续现象。结论: 利用固体激光器切割单板时，切割工艺参数对切缝宽度和切口断面平整度具有直接影响，合理的切割工艺参数对获得较小的切缝宽度至关重要，每个激光器的输出功率对应着最佳切割速度，在实际加工过程中，应保证切割速度与理论切割速度一致或接近，以使切割效果更好。

来源：2019年第12期

《林业科学》期刊编辑部

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