基于BP神经网络的光纤激光切割切口粗糙度预测

为了研究工艺参量对光纤激光切割切口质量的影响,进行了切割T4003不锈钢试验,分析了工艺参量与切口质量之间的关系。采用基于误差反向传播算法的人工神经网络,建立了激光功率、切割速率、辅助气体压力等工艺参量与切口粗糙度之间的预测模型。对切割试验采集的训练样本进行了网络训练,并利用测试样本对训练模型进行验证。结果表明,随着激光功率增加,切口粗糙度增大;随着切割速率和辅助气体压力增加,切口粗糙度减小。神经网络预测模型精度较高,网络训练效果良好,预测值与试验样本值间的最大相对误差为2.4%。训练后检验精度较高,检验样本最大相对误差仅为6.23%。该模型可有效预测激光切割切口表面粗糙度,同时为合理选择及优化工艺参量,提高激光切割质量提供试验依据。     

聚晶金刚石复合片激光切割工艺研究

聚晶金刚石(PCD)复合片因其硬度高、耐磨性好等性能在刀具行业应用广泛,为了探究PCD复合片的激光切割工艺特性,获取最优的切割质量和加工效率,减少磨削余量,采用Nd∶YAG激光器对1.6 mm厚PCD复合片进行切割工艺试验。利用数字显微镜和光学轮廓仪对材料切割表面及断面进行观测分析,系统研究了激光功率、切割速度、脉冲频率及离焦量等工艺参数对切割质量的影响。通过正交试验的直观分析与方差分析对工艺参数进行分析与优化设计,同时探究不同参数下激光能量对材料的作用机理。结果表明:材料表面能量密度的大小决定着激光切割质量,选用激光功率80 W,切割速度80 mm/min,脉冲频率60 Hz,零离焦量的切割参数,获得了切缝宽度为173.10 μm,切缝单边锥度为5.90°,表面粗糙度Ra=0.65 μm 的优良PCD复合片激光切割质量。     

铝-锂合金薄板激光弯曲成形工艺参数的优化

激光弯曲成形是一种新型金属板材柔性成形方法.利用正交试验法理论对航空航天用铝-锂合金AA2090薄板激光弯曲成形进行试验设计和优化;通过对试验结果的计算和分析,得出四个与激光能量有关的工艺参数对铝-锂合金薄板激光弯曲成形影响的主次顺序为:激光功率、扫描速度、扫描次数、光斑直径;同时得出了最优工艺参数组合.对所得的最优工艺参数组合进行了试验验证.     

CO2激光钻挠性板盲孔工艺参数的优化

选用有胶双面挠性板,通过减铜棕化工艺对板面进行处理。并运用正交试验法对影响盲孔质量的激光能量、光束直径、脉冲宽度和脉冲次数等因素进行优化,用L9(34)的正交表安排4因素3水平的试验。以盲孔真圆度和上下孔径之比作为试验指标,优化出了不同指标下的最佳参数值。并通过极差分析法得出影响盲孔质量的参数主次。通过应用被优化得到的两组参数进行再次试验后得到,当激光能量为14.2 mj,光束直径为2.2 mm,脉冲宽度为2 s时,脉冲次数为3时所得盲孔品质最优。     

镍基高温合金激光熔覆数值模拟及回归正交试验优化

研究了高温镍基合金增材制造过程工艺参数与熔覆形貌、质量之间的关系。首先，利用ANSYS分析软件，采用APDL编程和生死单元技术在45#钢表面建立Inconel718激光熔覆模型，通过比较数值模拟和试验结果得到的熔池尺寸，从而验证模型的准确性，以减少后续的试验成本。然后，以熔覆层质量（成形系数）为指标，利用回归正交试验设计建立一次回归方程，研究工艺参数对熔覆层质量的影响次序，依次为激光功率、送粉速率、扫描速度。由方差分析可知，多因素交互作用对熔覆层质量影响不显著，而激光功率和送粉速率对熔覆质量影响最显著。因此，设计单因素试验分析其对熔覆层硬度、稀释率以及熔覆形貌的影响规律。通过方差分析预测最优方案为激光功率1200 W、扫描速度23 mm/s、送粉速率20 g/min，其与试验得到的结果一致，并对最优参数进行多道搭接试验验证，发现其组织致密细小，熔覆层与基体有良好的冶金结合性，该研究对后续的实践生产工作有一定的指导作用。     

氮化铝陶瓷激光切割工艺技术研究

本研究阐述了氮化铝(AlN)陶瓷激光切割的工作原理,并通过对影响AlN陶瓷激光切割深度的激光功率、频率、脉宽、加工速度以及辅助气压等工艺参数因素进行试验和分析,得出了光纤激光切割氮化铝陶瓷材料的最优参数范围。     

利用改进的人工神经网络优选激光切割工艺参数

在激光切割中,工艺参数的优化搭配直接影响切割质量.为了更好的选择出最优化的工艺参数搭配,本文利用人工神经网络分析方法,建立一个用遗传算法改进的人工神经网络模型,并在实际的应用中选出大量实际实验数据对其加以训练和验证.实验证明,该模型将遗传算法和神经网络的优点相结合,既克服了以往正交实验中存在的选出工艺参数准确度的问题,同时也克服了传统神经网络中易出现的局部最优和收敛速度较慢的问题,从而有效地解决了激光切割中各参数优化搭配的问题.     

铝锂合金光纤激光切割的工艺优化与设计

铝锂合金是航空航天工业中最理想的轻质高强结构材料,为提高铝锂合金切割质量,采用1 k W光纤激光器对2 mm铝锂合金进行切割试验。初步探讨了离焦量、辅助气体压力、激光功率和切割速度对切割质量的影响,深入研究了连续激光模式与脉冲激光模式下的切割质量差异,结果表明脉冲模式下切缝挂渣少、粗糙度小。在此基础上,通过正交试验直观分析、方差分析、信噪比分析对工艺参数进行优化设计,最终获得良好的切割质量:挂渣厚度为0.087 mm,表面粗糙度为4.81μm。     

飞秒激光加工镍基高温合金叶片气膜孔的试验研究北大核心CSCD

分析了飞秒激光与镍基高温合金的相互作用机理,对于飞秒激光加工的热影响区极小做出了理论解释;对单脉冲的激光光源项进行改进,使用螺旋加工法,进行了飞秒激光加工镍基高温合金气膜孔加工试验,得到了激光功率、离焦量、单层进给量、单层扫描时间对于加工质量的影响规律,找到了最优工艺参数,对设计激光加工工艺参数提供理论参考。     

正交实验法在激光切割工艺参数选取中的应用

本文针对激光切割过程中的主要参数的选取,利用正交实验法对激光切割的工艺参数进行优化,以达到较好的切割效果。实验结果表明,该方法克服了激光切割过程中各个参数相互匹配不当从而影响切割质量及切割效率的困难,从而解决了激光切割过程中难以选择参数的问题。     

20CrMo钢表面高速激光熔覆工艺参数优化

为了解决石油钻杆表面受交变载荷冲击导致的失效问题,同时获取更高质量的耐磨涂层,采用高速激光熔覆设备,以JG-3铁基合金作为熔覆粉末,在20CrMo钢表面制备合金涂层。以激光功率、扫描速度以及送粉速度为优化变量,涂层硬度以及耐磨性为表征变量,通过正交试验极差与方差分析获得最优参数组。结果表明,极差分析中,工艺参数对涂层显微硬度和磨损失重量的影响程度排序均为扫描速度>送粉速度>激光功率;方差分析中,显微硬度和磨损失重量的F值大小均为F_B>F_C>F_A,表明各因素对高速激光熔覆涂层性能的影响程度排序为扫描速度>送粉速度>激光功率,这与极差分析结果一致。正交试验获得最优参数组合为：激光功率900 W、扫描速度65 mm/s、送粉速度4 r/min。     

长脉宽激光切割聚晶立方氮化硼工艺研究

为了获得聚晶立方氮化硼（PCBN）最优的激光切割质量和切割效率,依据烧蚀直径和入射激光脉冲能量的函数关系,得出PCBN烧蚀阈值为1.796J/cm2。采用Nd:YAG激光器对型号为BN250的PCBN进行切割试验,分析了切割速率、激光功率以及脉冲频率对切割质量的影响规律。通过切缝的显微观测对比,总结出不同激光工艺参量下PCBN缝宽的变化趋势。结果表明,对于脉宽为100μs的激光,当激光功率为28W、脉冲频率为60Hz、切割速率为20mm/min时,能够获得PCBN激光切割的最优切缝和较高的切割效率。该工艺方法和数据的建立,对今后PCBN或其它超硬材料的激光加工有着重要参考价值。     

激光熔覆铁基合金粉末单道形貌及性能研究

为探究在45钢表面熔覆铁基合金粉末过程中,激光功率、扫描速度和送粉速率对熔覆层性能的影响规律,采用正交试验方案进行激光熔覆的单道成形试验。以熔覆层的宽高比、稀释率和硬度作为判断熔覆层性能质量的评价指标,通过极差分析判断各熔覆工艺参数的影响大小,再基于多目标优化算法得出最佳的单道熔覆工艺参数组合。试验结果表明：在一定工艺参数范围内,送粉速率是影响熔覆层硬度的主要因素,激光功率次之;扫描速度是影响熔覆层高度、宽度的主要因素;送粉速率是影响稀释率的主要因素。获得了最佳工艺参数组合,即激光功率2 056 W,扫描速度8.75 mm/s,送粉速率2.198 g/min,为45钢激光熔覆铁基粉末的工艺参数选择提供依据。     

宽带激光熔覆铁基涂层工艺参数及性能研究北大核心CSCD

27SiMn钢液压支架在恶劣的工作条件下长期使用后,其表面容易形成腐蚀,磨损和疲劳损坏等缺陷。为提升其使用寿命,本文利用宽带激光熔覆技术在27SiMn钢表面进行制备铁基涂层的实验研究。基于控制变量的方法来依次调整激光功率、送粉速度、载气流量及扫描速度开展单道单因素熔覆试验,并以表面粗糙度为熔覆层质量评价指标初选工艺参数。基于单因素试验进一步开展4因素3水平正交试验,终选显微硬度为熔覆层质量评价指标。利用极差分析考察数据发现扫描速度对熔覆层显微硬度影响最大,其后依次为激光功率、载气流量和送粉速度,最优工艺参数为熔覆处在激光焦点位置且激光功率、送粉速度、在其流量和扫描速度分别为4000 W、2.50 rpm、6.9 L/min和600 rpm。同时对熔覆层进行了摩擦磨损试验,分析了摩擦因素、磨损率及磨损形貌,验证了工艺参数优化的可行性。最终,熔覆层平均硬度较基体提升2.2倍,磨损率较基体提升27%。工艺参数优化能够实现铁基合金粉末熔覆层表面硬度及耐磨性的显著提升,对熔覆修复27SiMn液压支架大有帮助。     

响应面分析法优化低碳钢薄板激光切割工艺参数

为了研究光纤激光加工工艺对Q235低碳钢薄板切割质量的影响，采用500 W光纤激光切割机对0.7 mm厚低碳钢板切割质量影响规律进行了研究。采用中心复合设计(Central Composite Design, CCD)进行实验设计，使用超景深显微镜对切割试样的切缝宽度和挂渣高度进行测量。实验结果表明：切缝宽度的大小主要由激光功率、切割速度、辅助气压力和离焦量决定；挂渣高度的大小主要决定于激光功率、切割速度、离焦量和辅助气压力。建立评价切缝宽度和挂渣高度与工艺参数之间的回归模型，并对模型进行目标优化。结果表明，工艺参数组合为激光功率450 W,切割速度9 m/min,离焦量0 mm,辅助气压力0.564 MPa时可获得最优的切割质量。     

基于MATLAB神经网络激光切割质量预测系统设计

针对激光切割加工工艺过程的复杂性、系统的非线性、以及加工参数变化而引起的时变性, 如何确定合适的工艺参数以得到良好的切割质量就显得极其重要。针对激光切割多种因素相关的非线性特点, 建立了人工神经网络模型, 并对激光切割工艺数据进行拟合, 从而实现切割质量的预测和优化工艺参数的选取, 用以指导实际切割过程。     

金锡合金自动共晶焊接工艺参数优化研究

为了更好地控制共晶焊接空洞率和剪切力,提出了一种采用正交试验法优化自动共晶焊接参数的方法。对焊接温度、焊接时间、焊接压力三个关键参数采用正交法进行三因子两水平极差分析,得到了影响芯片金锡共晶焊接质量的主次因子及共晶焊接参数的最优组合。试验结果证明,使用优化的工艺参数,芯片焊接质量得到明显提升,共晶焊接区空洞率均值及芯片剪切力Cpk值均完全满足GJB548B的要求。     

紫外激光切割磷化铟晶圆的工艺研究

为提高晶圆的集成度,提升晶粒分离的质量和效率,采用以二极管泵浦的纳秒级调Q紫外激光切割磷化铟晶圆,利用劈裂机进行裂片,使用金相显微镜检测磷化铟晶圆的切割深度与切口宽度。运用单参数变化法分析重复频率、占空比、切割速度和辅助气体压力对切割深度影响,结果表明,切割深度与重复频率、切割速度近似呈反比关系,与占空比近似呈正比关系,而辅助气体压力对切割深度的影响不大。通过正交实验设计得到切口宽度的最优参数,当重复频率为200 kHz,占空比为10%,切割速度为300 mm/s,气压为0.2 MPa时,最小切口宽度达到6.2μm。综合分析了激光工艺参数和辅助工艺与裂片合格率的关系,最终使磷化铟晶圆裂片合格率达到98%。     

TiO2对45#钢表面激光熔覆镍基合金的影响

采用激光熔覆技术 ,在 4 5 # 钢表面进行了镍基合金粉末添加TiO2 的熔覆试验。通过对激光熔覆工艺参数及TiO2 含量的优选可以获得质量良好的熔覆层。对激光熔覆层横断面进行了显微硬度测量和显微组织分析 ,对熔覆层表面进行了X射线衍射 (XRD)物相分析及摩擦学性能测试。试验表明 ,当TiO2 含量 3wt . %～ 4wt . % ,激光功率 1 8kW ,扫描速度 2～ 4mm/s时 ,可以获得无裂纹、无气孔且与基底呈冶金结合的质量良好的熔覆层。TiO2 能够提高镍基合金熔覆层的韧性、耐磨性 ,细化熔覆层的组织 ,降低熔覆层的裂纹敏感性。TiO2 对G112镍基合金激光熔覆层的改善归因于TiO2 对熔覆层组织的均匀细化、对粗大针状脆性硬质相的抑制以及对韧性相成分的提高作用     

激光熔覆热影响区及残余应力分布特性研究

采用三维有限元分析方法对16MnR钢激光熔覆Ni-Cr-B-Si合金粉末过程进行了仿真分析,得到了不同激光熔覆参数(激光功率、扫描速度、光斑直径)下的温度场及残余应力分布。采用两种方法来判断最优的激光熔覆工艺参数:1)利用正交试验的直观分析法对基体材料热影响区深度进行进一步分析以获得最优参数;2)利用最大残余拉应力和材料断裂强度的比值来选择最优参数。两种方法得到的最优激光熔覆参数相同。