بررسي اثر سرعت ليزر در خمش ورق فلزي توسط ليزر با استفاده از تحليل عددي و تجربي در مكانيزم گراديان حرارتي

Numerical and Experimental Study of Effect of Scan Velocity in Laser Forming by Temperature Gradient Mechanism

در اين مطالعه فرايند گرمايش خطي با ليزر براي سه سرعت مختلف به‌صورت تحليل عددي و آزمايش تجربي بررسي شده است. تحليل عددي از نوع تحليل كوپله (حرارتي- مكانيكي) و با استفاده از نرم افزار ANSYS صورت گرفته است. همچنين براي آزمايشهاي تجربي ورق‌هاي فلزي به كمك ليزر توان پايين، شكل‌دهي شده‌اند. قبل از انجام آزمايشها، ابتدا روش طراحي آزمايشهاي عاملي كامل (Full Factorial Design) انتخاب و با توجه به اين طراحي، قطعه‌هاي مورد نياز با اندازه‌ها و ضخامتهاي معين تهيه شد. اين آزمايشها با ليزر CO2 با بيشترين توان (200 وات) انجام و پس از آن براي افزايش دقت اندازه‌گيري زوايا‌، با استفاده از دستگاه CMM قطعات شكل‌دهي شده، اندازه گيري شدند. سپس تحليل آماري روي نتايج آزمايشهاي تجربي صورت گرفت. نتايج بدست آمده تطابق خوبي بين نتايج آزمايشهاي تجربي و تحليل عددي را نشان مي‌دهد. از نتايج بدست آمده مي‌توان گفت كه رابطه عكس بين افزايش سرعت و زاويه خمش وجود دارد. در ضمن با افزايش سرعت ليزر نرخ كاهش زاويه خمش آهسته تر مي‌شود. همچنين براي نقاط نزديك به مسير حركت ليزر، با افزايش سرعت ليزر، شدت افت دما بيشتر مي‌شود.

In this paper the process of laser forming has been investigated using an analytical and an experimental method for three levels scans velocity. A coupled analysis has been performed in ANSYS®. Also in order to prove the predictive methods, experiments on thin sheet metals have been done when a laser of a fair power was used. Before done, experiments were designed with full factorial chosen as the experiment scheme planning. For performing experiments a CO2 laser a maximum power of 200 watt is used. A CMM is used to measuring the bending angle of the workspice. Finally, a statistical analysis on the experimental data was performed. The comparison between numerical and experimental results shows the bending angle decreased by increasing the scan velocity also rate of the bending angle decreased by increasing the scan velocity