CO2激光与水射流切割Armox 500T装甲钢的表面粗糙度对比研究及工艺优化

本研究针对高硬度装甲钢ARMOX 500T传统加工难题，通过响应面法(RSM)系统对比了CO2激光与磨料水射流(AWJ)切割工艺。研究发现CO2激光在表面粗糙度控制上表现更优（平均降低23%），但AWJ凭借冷切割特性可避免热影响区(HAZ)，为军工防护装备的高精度加工提供了双轨解决方案。

　　在军事装甲车辆和防护设施制造领域，ARMOX 500T这类超高硬度装甲钢的加工一直是行业痛点。其洛氏硬度高达480-540HBW，传统切削工具不仅磨损剧烈，还会引发材料表面微裂纹，严重影响防弹性能。面对这一挑战，SSAB官方推荐采用非热力复合的磨料水射流(AWJ)和热力结合的CO₂激光两种非传统加工方案，但二者在表面质量与热损伤间的平衡尚未明确。为此，埃及Beni-Suef大学的研究团队在《Beni-Suef University Journal of Basic and Applied Sciences》发表论文，首次通过响应面法(RSM)量化对比了两种工艺对7.6mm厚ARMOX 500T钢的加工效果。

研究采用L₃₂正交实验设计，通过KMT Streamline SL-V 50型AWJ设备和Bystar L 4025-65型CO₂激光切割系统，分别调控水压(100-300MPa)、切割速度(50-200mm/min)、磨料流量(75-250g/min)、离靶距(2-5mm)以及激光功率(3.4-4.0kW)、辅助气压(0.040-0.055MPa)等8个核心参数。表面粗糙度(SR)采用TR200粗糙度仪按ISO 4287标准检测，并通过二阶多项式模型解析参数交互作用。

在"实验结果"部分，ANOVA分析显示CO₂激光模型的决定系数R²高达96.29%，显著优于AWJ的73.58%。关键发现包括：1）激光功率每增加1kW可使SR降低1.023μm，但超过3.8kW时氧化渣粘附加剧；2）AWJ工艺中300MPa水压会使SR骤增40%，而优化离靶距至4mm可抵消此效应；3）激光切割速度提升至1400mm/min时，辅助氧气压与焦距位置的交互作用可使SR降至1.12μm，达到镜面切削效果。

讨论部分指出，虽然CO₂激光平均SR比AWJ低0.8-1.2μm，但其热影响区深度达120μm，而AWJ完全避免了材料相变。研究创新性提出"军工部件分级加工策略"：防弹核心区采用AWJ冷切割，外观件选用激光精加工。该成果为SSAB装甲钢加工手册提供了实证数据，已被阿拉伯工业组织应用于新一代装甲车生产。未来研究可探索脉冲激光与AWJ的复合工艺，以兼顾表面质量与热损伤控制。