基于納米耐磨堆焊材料的手工電弧焊工藝參數多目標優化

基于納米耐磨堆焊材料的手工電弧焊工藝參數多目標優化

在制造業，焊接輔助堆焊技術因其在腐蝕、熱沖擊和磨損保護的有效性正日益受到重視。納米粒子的出現從根本上提高了材料表面與體積的比率（S/N），同時提高了材料導電性、硬度和耐磨性能。

對納米耐磨堆焊材料的手工電弧焊工藝參數的多目標優化進行了深入研究，研究了焊接電流、電弧電壓和焊接速度這3個最重要參數變量，焊縫寬度、強度和硬度設為試驗的輸出參數。研究采用逼近理想解排序法（TOPSIS）與主成分分析（PCA）相結合的方法確定最佳工藝參數。確定對納米耐磨推焊材料焊接的3種情況，即較小焊縫寬度、較高焊縫強度和不同硬度參數進行試驗分析，通過設計S/N的正交陣列對較低焊縫寬度、較高焊縫強度和焊縫硬度參數進行配置。將較小焊縫寬度的參數設為160A的電弧電壓、17V焊接電流和40mm/min焊接速度。對于較高的焊縫強度，其對應的焊接電流為150A、電壓為25V、焊接速度為30mm/min。而焊道硬度對應的焊接電流為140A、電壓為19V、焊接速度為40mm/min。通過引入TOPSISAHP（層次分析法）和TOPSISPCA的方法對最終輸出結果進行比較，找到最合理的優化配置，最終確定手工電弧焊工藝焊接參數的最優配置，即160A（5級）焊接電流、19V（2級）電弧電壓和20mm/min（1級）焊接速度。

研究獲得的最優配置結果可以作為一個標準參考應用于科研與生產中，但是對于試驗輸出參數的選取只考慮了焊縫的寬度、強度和硬度3個變量的影響，未來將對其它輸出參數（如殘余應力、極限抗拉強度等）影響做更深入的研究。

刊名：Measurement（英）

刊期：2016年第102期

作者：Abhijit Saha et al

編譯：劉瑞琦