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国际焊接工程师（IWE),焊接质检师（CWI), 美国焊接学会会员。

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    188宝金博页面版: 基于响应面法的低碳贝氏体钢激光-电弧复合焊接工艺参数优化_中国激光

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    内容提示： 第 49 卷 第 16 期/ 2022 年 8 月/中国激光 研究论文基于响应面法的低碳贝氏体钢激光 - 电弧复合焊接工艺参数优化余杰, 蔡创? , 谢佳, 梁盈, 黄嘉森, 刘致杰, 刘永洪*西南交通大学材料科学与工程学院材料先进技术188宝金博页面版部重点实验室, 四川 成都 610031摘要 选用 6 mm 厚低碳贝氏体钢板进行激光 -MAG 复合焊接( MAG 焊,熔化极活性气体保护电弧焊),以激光功率、焊接速度、送丝速度为试验参数,以焊缝成形系数(ψ )、激光区面积比(R )为响应指标,建立响应面分析数学模型。送丝速度对 ψ 和 R 的影响显著,激光功率与焊接速度的交互作用对 ψ 的影响显著,送...

    文档格式：PDF | 页数：10 | 浏览次数：39 | 上传日期：2025-02-20 09:38:22 | 文档星级：
    第 49 卷 第 16 期/ 2022 年 8 月/中国激光 研究论文基于响应面法的低碳贝氏体钢激光 - 电弧复合焊接工艺参数优化余杰, 蔡创? , 谢佳, 梁盈, 黄嘉森, 刘致杰, 刘永洪*西南交通大学材料科学与工程学院材料先进技术188宝金博页面版部重点实验室, 四川 成都 610031摘要 选用 6 mm 厚低碳贝氏体钢板进行激光 -MAG 复合焊接( MAG 焊,熔化极活性气体保护电弧焊),以激光功率、焊接速度、送丝速度为试验参数,以焊缝成形系数(ψ )、激光区面积比(R )为响应指标,建立响应面分析数学模型。送丝速度对 ψ 和 R 的影响显著,激光功率与焊接速度的交互作用对 ψ 的影响显著,送丝速度与焊接速度的交互作用对 R 的影响显著。对焊缝成形进行评定,筛选出最优工艺参数:激光功率 4120~4300 W ,焊接速度 15.3~16.3 mm / s ,送丝速度 12.3~13.6 m / min 。经试验验证,ψ 和 R 的模型准确度分别为 95.0% 和 92.3% 。关键词 激光技术; 激光 -MAG 复合焊接; 低碳贝氏体钢; 响应面法; 成形系数; 激光区面积比中图分类号 TG457.1 文献标志码 ADOI : 10.3788 / CJL202249.16020181 引 言低碳贝氏体钢因具有韧性强、比强度大等优点,已成为高速列车转向架的主要制造材料 [1 ] 。转向架中存在诸多对接接头和 T 型接头,迫切需要高效率和高质量的焊接技术。激光焊具有能量密度高、焊接热影响区窄、熔深大的特点,但其装配要求严格、耗时长;电弧焊具有坡口适应性强的特点,但热源能量密度低、焊接速度小、残余应力较大 [2-6 ] 。随着转向架制造要求的不断提高,单一热源焊接技术在制造过程中暴露出诸多问题,复合焊接技术得到了广泛关注。激光 - 电弧复合焊接可改善单激光焊接中装配要求严格、耗时长的问题,同时还具有弧焊坡口适应性强的优点,可大幅提高焊接效率,减少焊接缺陷,改善焊缝形貌 [7-10 ] 。焊缝形貌优劣是评价焊接质量好坏的最直观指标 [11 ] 。在激光 - 电弧复合焊中,激光功率、焊接速度、送丝速度等关键焊接参数的变化以及各焊接参数之间的交互作用均会影响焊缝成形,因此复合焊工艺参数优化的成本高、耗时长 [12-15 ] 。借助响应面法(RSM )研究各参数及参数间交互作用对响应指标的影响有利于实现激光 - 电弧复合焊接工艺参数的优化。在 RSM 法中,通过建立焊接工艺参数与响应指标的数学模型,表征各工艺参数及其相互作用对响应指标的影响,并将响应指标的变化通过三维响应曲面图或等高线呈现 [16-17 ] 。在焊接领域中,响应面法主要被应用于激光焊、搅拌摩擦焊、电弧焊和埋弧焊等焊接技术中,可表征各焊接参数对气孔率和焊接接头形貌的影响 [18-21 ] 。 Ragavendran 等 [ 22 ] 将响应面法运用于奥氏体不锈钢的脉冲激光 -TIG 焊接参数优化中( TIG焊,非熔化极惰性气体保护电弧焊),二次回归模型显示,电流、焊速、电弧间隙、焊头角度与偏振度( DOP )的相互作用对响应指标的影响显著。 Reisgen 等 [23 ] 基于响应面法设计,建立了关于双相 DP600 / TRIP700钢激光焊接工艺参数的数学模型,优化了工艺参数,提高了焊接质量和生产率,并降低了成本。 Wang 等 [24 ]使用响应面法建立了激光功率、连接速度、夹紧压力、扫描次数、连接强度、连接宽度与连接成本之间的数学模型,并筛选出最优工艺参数。 Benyounis 等 [25-26 ] 将响应面法用于激光焊焊缝几何形状预测,分析了焊接工艺参数对焊缝形貌的影响。综上所述,大多数研究侧重于将响应面法应用于单一热源焊接工艺优化,关于复合热源响应面优化分析的研究较少。本文对 6 mm 厚低碳贝氏体钢对接接头进行了激光 -MAG 复合焊( MAG 焊,熔化极活性气体保护电弧焊),分析并评估了激光功率、焊接速度和送丝速度对焊缝成 形 的 影 响,确 定 试 验 参 数 水 平。通 过 Box-behnken 设计试验,选取激光功率、焊接速度和送丝速度为试验因素,选取焊缝成形系数和激光区面积比为响应指标。基于响应面法,建立了关于激光功率、焊接速度、送丝速度与响应指标的数学模型,探索了各参数1602018-1*收稿日期: 2021-11-10 ; 修回日期: 2021-12-29 ; 录用日期: 2022-01-14基金项目: 国家自然科学基金( 51805456 )、 四川省科技 计划 项 目( 2021YFG0209 )、 中 央 高校 基本 科 研业 务费 专项 资 金(2682021CX108 )通信作者: ?caichuang@home.swjtu.edu.cn

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