基于等效代换法激光切削桦木极速燃烧特性的研究

摘要

以桦木为研究对象，探索木材在激光作用下的极速燃烧机理。根据提出的木材极速燃烧特性理念，研究激光切削木材时的当量能量占比，从而提高生产过程中的激光切削效率。根据质量-能量守恒定律，利用等效代换法，以作用在木材4个不同区域上的能量占比来体现木材极速燃烧的特性，并得到了当量能效占比的计算方法。通过11%含水率和绝干材的对比试验，分析可知激光功率45.5和130.0 W时，切削区、影响区当量能量各占比50%左右，而78.0 W时切缝处木材和水分当量能量占比之和较高，接近60%,说明激光能量78.0 W时切缝处木材极速燃烧最充分，激光能量利用率较高。130.0 W时影响区水分消耗能量占比较大，说明激光功率较大时影响区较宽，木材极速燃烧不充分；45.5 W时影响区木材消耗能量占比较大、水分消耗能量占比略小，说明激光功率较小时，影响区宽度较小，木材炭化现象明显，即不完全燃烧程度较小，影响区木材极速燃烧较为充分。采用CMA1390型激光机对含水率11%的桦木进行弦切面顺纹切削，在78.0 W左右的功率下极速燃烧更充分，能源利用率高。

关键词

激光切削 / 桦木 / 极速燃烧特性 / 等效代换法