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基于RSM的6061-T6铝合金激光深熔焊工艺参数优化
1
作者
蔡佳思
凌畅
+1 位作者
孔英杰
魏艳红
《精密成形工程》
北大核心
2025年第5期1-11,共11页
目的针对因铝合金焊后焊缝气孔率高及成形差而导致接头性能低的问题,探究焊接工艺参数对缺陷及力学性能的交叉影响,最终确定最佳工艺参数。方法以激光功率PL、焊接速度vw、送丝速度fr为设计变量,接头抗拉强度σb、气孔率φ为响应,基于Bo...
目的针对因铝合金焊后焊缝气孔率高及成形差而导致接头性能低的问题,探究焊接工艺参数对缺陷及力学性能的交叉影响,最终确定最佳工艺参数。方法以激光功率PL、焊接速度vw、送丝速度fr为设计变量,接头抗拉强度σb、气孔率φ为响应,基于Box-Behnken方法设计三因素三水平实验矩阵;进行2 mm厚6061-T6铝合金激光深熔焊接实验,获得实验数据后建立σb和φ的二次多项式代理模型,分析加工变量的交互作用对接头抗拉强度和气孔率的影响规律;进一步,基于目标约束,计算得到最优工艺参数组合;最后,基于最优工艺参数组合进行激光焊接实验和性能表征实验,并通过实验对模型进行验证。结果抗拉强度和气孔率代理模型ANOVA结果表明,代理模型拟合度精度高、适应性好,可以为工艺优化奠定良好的基础。等高线和三维响应面结果表明,激光功率对抗拉强度和气孔率的影响最显著;当激光功率保持固定时,通过调节焊接速度和送丝速度的配比能够抑制接头软化,提高接头性能。以接头抗拉强度望大和气孔率望小为目标,以抗拉强度数值不小于实验平均值且不超过母材抗拉强度为约束1,以气孔率不小于0且不大于实验平均值为约束2,得到优化焊接参数如下:PL=2 kW、vw=20.1 mm/s、fr=8 mm/s。抗拉强度的预测值和实验值分别为242.017MPa和241.492MPa,气孔率的预测值和实验值分别为0.23%和0.1%,二者误差仅为0.22%和56.5%。结论采用优化后的工艺参数组合有效地改善了接头缺陷和力学性能,抗拉强度提高了18.5%,气孔率降低了91.7%,该代理模型可靠,可用于预测及优化焊缝接头质量。
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关键词
6061-T6铝合金
激光深熔焊
抗拉强度
气孔率
代理模型
响应面优化
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职称材料
题名
基于RSM的6061-T6铝合金激光深熔焊工艺参数优化
1
作者
蔡佳思
凌畅
孔英杰
魏艳红
机构
南京航空航天大学
材料科学与技术学院
中国船舶科学
研究
中心
南京航空航天大学无锡研究院先进连接与修复研究所
出处
《精密成形工程》
北大核心
2025年第5期1-11,共11页
基金
国家自然科学基金(52275341)
南京航空航天大学博士研究生跨学科创新基金(KXKCXJJ202307)。
文摘
目的针对因铝合金焊后焊缝气孔率高及成形差而导致接头性能低的问题,探究焊接工艺参数对缺陷及力学性能的交叉影响,最终确定最佳工艺参数。方法以激光功率PL、焊接速度vw、送丝速度fr为设计变量,接头抗拉强度σb、气孔率φ为响应,基于Box-Behnken方法设计三因素三水平实验矩阵;进行2 mm厚6061-T6铝合金激光深熔焊接实验,获得实验数据后建立σb和φ的二次多项式代理模型,分析加工变量的交互作用对接头抗拉强度和气孔率的影响规律;进一步,基于目标约束,计算得到最优工艺参数组合;最后,基于最优工艺参数组合进行激光焊接实验和性能表征实验,并通过实验对模型进行验证。结果抗拉强度和气孔率代理模型ANOVA结果表明,代理模型拟合度精度高、适应性好,可以为工艺优化奠定良好的基础。等高线和三维响应面结果表明,激光功率对抗拉强度和气孔率的影响最显著;当激光功率保持固定时,通过调节焊接速度和送丝速度的配比能够抑制接头软化,提高接头性能。以接头抗拉强度望大和气孔率望小为目标,以抗拉强度数值不小于实验平均值且不超过母材抗拉强度为约束1,以气孔率不小于0且不大于实验平均值为约束2,得到优化焊接参数如下:PL=2 kW、vw=20.1 mm/s、fr=8 mm/s。抗拉强度的预测值和实验值分别为242.017MPa和241.492MPa,气孔率的预测值和实验值分别为0.23%和0.1%,二者误差仅为0.22%和56.5%。结论采用优化后的工艺参数组合有效地改善了接头缺陷和力学性能,抗拉强度提高了18.5%,气孔率降低了91.7%,该代理模型可靠,可用于预测及优化焊缝接头质量。
关键词
6061-T6铝合金
激光深熔焊
抗拉强度
气孔率
代理模型
响应面优化
Keywords
6061-T6 aluminum alloy
laser deep penetration welding(LDPW)
tensile strength
porosity
surrogate model
response surface optimization
分类号
TG456.7 [金属学及工艺—焊接]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于RSM的6061-T6铝合金激光深熔焊工艺参数优化
蔡佳思
凌畅
孔英杰
魏艳红
《精密成形工程》
北大核心
2025
0
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职称材料
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参考文献
引证文献
统计分析
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