مدل‌سازی و بهینه‌سازی بیضوی‌شدن سوراخ‌ها در خمکاری لیزری ورق‌های فلزی سوراخدار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار مهندسی مکانیک - دانشگاه صنعتی اراک

2 دانشگاه صنعتی اراک

3 گروه ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

10.61186/masm.2026.2083256.1181
چکیده
خمکاری ورق‌های فلزی یکی از رایج‌ترین فرآیندهای شکل‌دهی است که در صنایع مختلف کاربرد گسترده دارد. ورق‌های سوراخدار به دلیل حضور ناپیوستگی‌های هندسی، با مشکلات جدی در فرآیندهای خمکاری مکانیکی مواجه هستند که منجر به بیضوی‌شدن سوراخ‌ها و کاهش دقت ابعادی می‌شود. در این مطالعه، خمکاری لیزری ورق‌های سوراخدار استیل ۳۰۴ با ضخامت ۲ میلی‌متر با استفاده از لیزر CO₂ و طراحی آزمایش مبتنی بر روش سطح پاسخ و الگوریتم باکس – بنکن انجام می شود. بدین منظور اثر پارامترهای فرآیندی شامل توان لیزر، سرعت اسکن و قطر پرتوی لیزر بر درصد بیضوی‌شدن سوراخ‌ها مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج نشان می دهند که افزایش توان و قطر پرتوی لیزر موجب افزایش بیضوی‌شدن و افزایش سرعت اسکن منجر به کاهش آن می‌شود. تحلیل واریانس مدل آماری بیانگر معناداری اثرات اصلی، برهم‌کنش‌ها و اثرات درجه دوم پارامترها هستند. بهینه‌سازی پارامترها نشان می دهد که برای دستیابی به حداقل بیضوی‌شدن (۰.۲۲ درصد)، توان لیزر، سرعت اسکن و قطر پرتوی لیزر به ترتیب باید برابر ۸۷ وات، ۷۵ میلی‌متر بر دقیقه و ۲ میلی‌متر تنظیم شوند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله English

Modeling and Optimization of Hole Ovalization in Laser Bending of Perforated Metal Sheets

نویسندگان English

Mohsen Rezaei 2
Davood Akbari 3
2 Arak University of Technology
3 Department Mechanical Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran
چکیده English

Laser bending of metal sheets is one of the most common forming processes and is widely used across various industries. Perforated sheets, due to their geometric discontinuities, encounter serious challenges during mechanical bending operations, which lead to ovalization of the holes and reduced dimensional accuracy. In this study, laser bending of 2-mm-thick perforated 304 stainless steel sheets is performed using a CO₂ laser, based on an experimental design developed through the response surface methodology and the Box–Behnken algorithm. For this purpose, the effects of process parameters—including laser power, scan speed, and laser beam diameter—on the percentage of hole ovalization are investigated. The results show that increasing the laser power and beam diameter increases ovalization, while increasing the scan speed reduces it. Analysis of variance of the statistical model indicates the significance of the main effects, interactions, and second-order terms of the parameters. Parameter optimization reveals that, in order to achieve minimum ovalization (0.22%), the laser power, scan speed, and beam diameter should be set to 87 W, 75 mm/min, and 2 mm, respectively.

کلیدواژه‌ها English

Laser bending
Perforated sheet
Ovality

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 02 تیر 1405

  • تاریخ دریافت 18 دی 1404
  • تاریخ بازنگری 01 تیر 1405
  • تاریخ پذیرش 02 تیر 1405