有关正交实验方法在激光焊接中的应用

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1、正交实验方法在激光焊接中的应用术徐鹏嵩’，郭亮’，庞振华。，李胜，张庆茂(1．华南师范大学激光加工技术实验室，广东广州510006；2．广州市光机电技术研究院．广东广州510631；3．东莞理工学院机械工程学院．广东东莞523808)激光焊接工艺参数．采用四因素、三水平的正交实验方法设计激光焊接实验，以抗拉强度为标准，获得焊接180A，脉宽3ms，频率30Hz，速度10mm／s。采朋金相显微镜、显微硬度计、激光扫描显微镜、万能实验机金相分析、硬度测试以及拉伸试样断口分析，焊接接头硬度、基材硬度范嗣为Hv230～250，拉伸断裂机制拉强度最大达到714N／mm关键词：正交实

2、验；激光焊接；不锈钢；拉伸实验；断El中图分类号：TG456．7文献标识码：A文章编号：1009—9492(2011)O1—0089-031引言个处理(水平组合)；括号内的底数“3”表示因素的水平正交实验设计是利用正交表来安排与分析多因素实验数，括号内3的指数“3”表示有3列，用这张正交表最的一种设计方法。它从实验因素全部水平的组合中，挑选多可以安排3个3水平因素。出部分有代表性的水平组合进行实验，通过对实验结果的分析．了解全面实验的情况，找出最优的水平组合。正交实验设计就是安排多因素实验、寻求最优水平组合的一种高效率实验设计方法⋯。正交实验设计的基本特点是：用部分实验来

3、代替全面实验，通过对部分实验结果的分析，了解全面实验的情况。激光焊接已经广泛应用于各个工业领域，但是影响激光焊接质量的参数较多，对于某种特定材料或者器件焊接来说．常常要同时考虑4个或4个以上的参数因素，若进行全面实验，实验规模很大，实验较为复杂，不易实现。图l3因素3水平实验的均衡分散立体图一些学者针对不同材料激光焊接采用正交实验方法有效减少了实验次数，快速得到最优参数E2-43，但采用正交实验从27个实验点中挑选出来的9个实验点。即：方法对不锈钢薄板激光焊接没有相关报道。(1)AlBlCl(2)A2BIC2(3)A3BIC32正交实验(4)AlB2C2(5)A2B2C3

4、(6)A3B2CI正交实验设计就是安排多因素实验、寻求最优水平组(7)AlB3C3(8)A2B3Cl(9)A3B3C2合的一种高效率实验设计方法。3因素3水平的正交实验，上述选择．保证了A因素的每个水平与B因素、C因3个因素的选优区可以用一个立方体表示，如图1所示。素的各个水平在实验中各搭配一次。对于A、B、C，因素把立方体划分成27个格点，反映在图l上就是立方体内来说．是在27个全面实验点中选择9个实验点，仅是全的27个“．”。若27个网格点都实验，就是全面实验，这面实验的三分之一。在科学实验中是不大可能做到的。从图1中可以看到，9个实验点在选优区中分布是均正交设计就是

5、从全面实验点中挑选有代表性的部分衡的．在立方体的每个平面上，都恰是3个实验点；在立实验点来进行实验。图1中标有实验号的九个“(O)”，就方体的每条线上也恰有一个实验点。9个实验点均衡地分是利用正交表(3。)，其中“IJI1代表正交表，L右下角布于整个立方体内，有很强的代表性，能够比较全面地反的数字“9”表示有9行，用这张正交表安排实验包含9映选优区内的基本情况。东莞市科技计划(编号：2008108101021)，广东省教育部产学研结合项目(编号：2008B090500132)，粤港关键领域重点突破项目(nO20092052060010)。广东省教育部科技部企业特派员行动计

6、划(编号：2009B090600001)，广州市科技计划项目(编号：200922一D601)收稿日期：201o一07—07囹隘匦二]羹圈技术3实验材料及方法抗抽强度的水平冈素的主次顺序为B>D>C>A．即最主要焊接材料为304不锈钢薄板，尺寸为lOOmmx2Ommx因素是焊接时激光的脉宽。南实验结果可以得出，要获得较大抗拉强度试样的优水平为A，BCD，，即选取焊接参数O．8ram．实验确定电流、脉宽、频率、扫描速度为实验的4个闪素，实验【{1采用正离焦量，保护气为氮气根据正为电流l80A，脉宽3ms，频率30Hz，速度lOmm／s。交设计原理，文验采用4闪素3水平正交表，

7、如表1所4．2金相分析焊接接头显微组织如图2所示。。表1正交实验因素水平表罔2金相照片(200x)焊接实验采用广州瑞通激光有限公司LWS一400型Nd：YAG激光焊接机，抗托强度测试采用广州』‘材实验仪器有由金相照片可以看到：基体到焊缝中心．品粒依次为限公司WD—E精密型电子式万能实验机，焊接接头金相组树枝品、柱状品、等轴品和杂向品。在激光焊接过程中，织采用4XC型金卡}j微镜观察，硬度测试采用HVl000型由于激光加热的范丽较小，温度悌度较大，热量主要靠传显做硬度计，断口分析采用VK9710型3D激光扫描显微导作用向外扩散，