激光水下切割不锈钢的试验研究

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1、江苏大学硕士学位论文摘要为适应水下工程建造与解体事业的发展，为适应特殊结构、特殊环境的需要，相继开发了一些新的水下切割方法和设备。并已经应用到实际生产中，从而提高了水下切割能力、速度和质量。激光切割是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹出融熔物质，从而实现将工件切开。采用激光切割技术可以实现各种金属、非金属板材、复合材料及碳化钨、碳化钛等硬质材料的切割，在国防建设、航空航天、工程机械等领域获得了广泛应用。本课题以304．不锈钢为实验材料，进行了激光水下切割不锈钢板的实验。将不锈钢板置于

2、水下，激光切割不用辅助气体，切割形式是属于熔化切割。摒除激光参数如输出功率、切割速度、焦点位置、辅助气体压力等不计，着重研究了激光波长、水下光程、水流速度以及水体环境等对切割质量的影响。研究表明：对于不同波长的激光，水的吸收率不同，靠近紫外光波长区域的激光吸收最差，即在水中的穿透力最强；随着水下光程的增加，切割件切缝宽度减小，表面粗糙度增大；随着水流速度的增加，切割件的切缝宽度先减小后增大，表面粗糙度先减小后增大，这是与水体的状态是层流还是紊流有关的；随着水体混浊度的增加，水中颗粒对激光的吸收增强，使到达工件表面的激光能量大大减少，严重影响切割质量。激光到达工件

3、表面能量的多少导致热影响区范围的大小，直接影响到切割质量。运用数值分析的方法，预测水下切割温度分布，证明理论分析的可靠性，并指导实际切割操作。综上所述，水下环境的复杂性决定了水下切割的困难性。在进行水下切割时要综合考虑这些因素，以得到最佳的切割质量。关键词：激光切割、水下光程、水流速度、水体条件、数值分析江苏大学硕士学位论文AbstractSomenewmethodsandequipmentsforcuttingunderwaterhavebeendevelopedsuccessivelyinordertoadeptthedevelopmentofproject

4、constructionanddisintegrati-OIlunderwaterandtherequirementofthespecialconstructionandthespecialenvironment．Theyhavebeenappliedtotheactualproduction．Thus，itincreasescuttingcapability,speedandqualityunderwater．VI／henlasercutting，thelaser-beamwhichisfocusedtothehi曲powerdensityexposestot

5、hesurfaceofthework-piece．Thematerialwhichisexposedmelts，vaporizes,ablatesorreachesignitionpoint．Atthesametime，highspeedair-s仃eamwhichiscoaxialwiththelaser-beamblowsthefusingmass．Thus，thework-piecewillbecutoff．Usingthetechniqueoflasercuttingpeoplec姐cutmanyhardmaterial．suchasmetal，non-

6、metalboard，compositematerial，aswellastungstencarbideandtitaniumcarbide．Itisappliedextensivelyinthefieldsofdefenseconstruction,aerospaceandmechanicalprojeet．Inthissubject，304stainlesssteelisusedforexperimentalmaterial．WeCUtthe304stainlesssteelplatesunderwaterwithlaser-beam．Theplatesar

7、eplaeemunderwater,andthegasisnotallowedtouse．Thecuttingtypeismeltingcutting．Thelaserparameterssuchasoutputpower,cuttingvelocity,focalpositionandpressureofsubsidiarygasarenotregarded．Weresearchchieflythecuttingqualitywiththeinfluencewhichistakenbytheparameterssuchasdistanceunderwater,

8、laserwavelen