木材激光加工质量的微观分析与实验研究

摘要

与传统机械加工木材不同，激光加工木材以其加工速度快、精度高、柔性好、效率高、节能环保等特点越来越广泛地用于木材加工行业。
　　本文在国内外激光加工研究成果的基础上，针对我国木材资源使用和发展现状，提出一系列木材激光加工实验方案，研制并搭建了木材激光加工实验台。实验台由固体YAG激光器、移动工作台和机架组成。固体YAG激光器由聚光腔、光学谐振腔和冷却系统组成;由步进电机驱动齿轮齿条传动实现工作台沿X轴、Z轴方向的移动;机架采用方钢管焊接组成，具有良好的刚度、强度和稳定性。
　　木材激光加工实验的目的在于探讨木质材料在进行激光切割时，激光能量、切割速度、离焦量等激光切割工艺参数以及木材含水率、木材气干密度以及木材构造等木材特性对切割质量的影响。
　　通过对被加工木材的微观形貌观测可知，在激光工艺参数中，激光能量、切割速度对切缝表面质量有较为显著的影响，离焦量对切割质量影响较小;在木材特性中，木材气干密度对切缝表面质量影响较大;木材含水率提高，切缝表面质量相应提高。
　　激光加工木材的实验结果表明，在各项激光工艺参数中，激光能量、切割速度、离焦量对切口宽度的影响均较大;木材气干密度对切口宽度的影响较大，而含水率对切口宽度的影响较小。
　　本文阐述了激光切割木材的机理，设计了木材激光加工实验台，并对影响木材激光加工表面质量的因素进行了分析，为激光切割木材的进一步应用奠定了一定的理论基础。

目录

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 国内外激光切割技术发展现状

1．2．1 国外激光切割技术发展现状

1．2．2 国内激光切割技术发展现状

1．3 激光切割技术的发展趋势

1．4 木材激光加工的研究目的和意义

1．5 主要研究内容

2 木材激光加工的理论研究

2．1 激光切割的基本原理

2．2 激光与木材的相互作用

2．2．1 木材对激光的吸收原理

2．2．2 激光与木材作用的物理过程

2．3 激光切割与其他切割方法的比较

2．4 本章小结

3 木材激光加工实验与设计

3．1 木材激光加工实验台设计

3．1．1 实验台工作原理及组成

3．1．2 实验台总体设计

3．1．3 固体YAG激光切割系统设计

3．1．4 激光器能量测试

3．1．5 工作台结构设计

3．2 木材激光切割的影响因素

3．3 木材激光加工实验

3．3．1 木材激光加工实验内容

3．3．2 木材激光加工实验材料

3．3．3 木材激光加工实验方法

3．4 本章小结

4 木材激光加工微观形貌分析

4．1 微观形貌观测目的及方法

4．2 切缝表面微观质量评价指标

4．3 微观形貌观测结果分析

4．3．1 激光能量对切缝表面微观质量的影响

4．3．2 切割速度对切缝表面微观质量的影响

4．3．3 离焦量对切缝表面微观质量的影响

4．3．4 木材含水率对切缝表面微观质量的影响

4．3．5 木材气干密度对切缝表面微观质量的影响

4．4 本章小结

5 木材激光加工实验结果分析

5．1 激光能量对切口宽度的影响

5．2 切割速度对切口宽度的影响

5．3 离焦量对切口宽度的影响

5．4 木材含水率对切口宽度的影响

5．5 木材气干密度对切口宽度的影响

5．6 双因素激光加工实验方差分析

5．6．1 木材气干密度与激光能量的对比分析

5．6．2 木材气干密度与切割速度的对比分析

5．6．3 木材气干密度与离焦量的对比分析

5．6．4 木材气干密度与含水率的对比分析

5．7 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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