文/肖贵坚 刘振扬 邓忠才

重庆大学

2.实验结果与分析

2.1激光功率对磨削热的影响

参照表1中实验参数以激光功率为变量进行单因素对照试验，在激光扫描速率为1500mm/s，砂带转速为200mm/s，下压量为0.1mm，工件进给速度为1mm/s的条件下改变激光功率在同一块钛合金材料上进行激光砂带协同加工。使用Fluke Ti32热成像仪在同一位置拍摄，通过Smart View软件进行观察。得到的磨削热分布图如图4所示。

图4 以激光功率为变量磨削热分布图

通过Smart View软件进行观察激光砂带协同加工过程中的加工接触部分的温度分布，可以明显看出随着激光功率的增大激光砂带协同加工区域温度呈上升趋势，1、2、3、4号实验过程中的接触点最高温度分别为474℉、515℉、492℉、493℉，磨削区域的平均温度分别为388.6℉、388.8℉、393.7℉、401.2℉。

图5 激光功率对磨削热的影响

通过图5中反应的激光功率对激光砂带协同加工过程中磨削热的影响趋势，激光功率越大，激光对材料的加热作用越强，在改变激光功率的单因素实验结果可以看出，磨削区域的平均温度随激光功率增加单调上升；磨削区域的最高温度出现在激光和砂带加工的协同位置之后，整体呈上升趋势。

2.2 激光扫描速率对磨削热的影响

为了探索激光扫描速率对磨削热的影响，采用激光扫描速率分别为1500mm/s、1250mm/s、1000mm/s三个不同参数，进行对比试验。对比出在激光功率为9W、砂带转速为200mm/s、下压量为0.1mm、工件进给速度为1mm/s条件下激光扫描速率对磨削热的影响，实验的结果的到其在激光砂带协同加工过程中的最高区域温度和磨削区域平均温度。最高温度分别为493.3℉、560.2℉、593.4℉，磨削区域平均温度分别为401.2℉、445.4℉、470.1℉。

图6激光扫描速率对磨削热的影响

通过图6可以明显观察出激光砂带协同加工过程中的磨削热随着扫描速率的减小而单调变大，而且温度变化范围接近100℉。说明激光扫描速率对激光砂带协同加工过程中的磨削热影响显著。

激光扫描速率对激光砂带协同加工磨削热的影响如此明显，分析原因是对于实验中采用的脉冲激光来讲激光扫描速率越大那么激光的重叠比就会变小，而激光的重叠比是影响激光热影响效应的关键参数。激光加工的重叠比越大那么激光在同一时间加工的区域就越小受加工区域的能量积累就会越多，单一区域的温升效应就会越明显。

增大了磨削速度以探究在砂带磨削增强的情况下探究激光扫描速率对激光砂带协同加工过程磨削热的影响效果。在激光功率为9W、下压量为0.1mm、工件进给速度为1mm/s、砂带转速为400mm/s的条件下，激光扫描速率在1500mm/s、1500mm/s、1000mm/s的不同条件下的磨削热。6、16、23号实验过程中的磨削区域平均温度分别为405.2℉、450.5℉、496.1℉，最高温度分别为485.7℉、622.2℉、622.1℉。

图7激光扫描速率对磨削热的影响

对比图7和图6可知在两组实验中有相似的温度变化规律，即随着激光扫描速率的减小伴随的时磨削区域温度的增加。说明此规律是激光砂带协同加工过程中的一般规律。而且在图7实验中磨削区域的平均温度变化还是有100℉的变化，表明激光扫描速率对激光砂带协同加工磨削热的影响是有主导性的。与图6实验对比，增加磨削用量增加砂带转速提高一倍，其对温度的影响仅仅只有几℉，其在激光砂带协同加工过程中对磨削热的影响是远远小于激光扫描速率的。