基于响应面法的搅拌摩擦点焊工艺参数优化及预测

发布时间：2021-08-11 08:10

　　为了优化6061-T6铝合金搅拌摩擦点焊工艺参数和预测接头拉剪失效载荷,基于响应面法建立了搅拌头转速、下压深度、焊接时间特征参数与拉剪载荷的数学模型,并进行了方差分析,研究了工艺参数对拉剪失效载荷的影响规律,并对工艺参数进行了优化设计。结果表明:所建立的模型能够准确预测拉剪失效载荷,预测值与试验值误差为2.68%。经优化设计得到最佳焊接参数为搅拌头转速1591 r/min、下压深度2.16 mm、焊接时间3.27 s。 

【文章来源】：热加工工艺. 2020,49(15)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

预测结果与试验结果对比

测试点的残差正态分布图呈直线分布特征，如图1所示，表明预测所产生的误差是随机分布的，预测结果较为合理。试验结果与预测结果的对比，如图2所示，结果表明所建立的失效载荷与焊接工艺参数的二阶响应回归模型具有较高的预测精度，可以对失效载荷进行合理有效的预测[11]。图2 预测结果与试验结果对比

通过分析因素与响应值之间的响应曲面，系统地分析回填式搅拌摩擦点焊工艺中的焊接参数对接头拉剪失效载荷的影响规律。图3(a）是下压深度为2.0 mm时，转速和焊接时间对接头拉剪失效载荷的影响规律，在相同焊接作用时间下，随搅拌针转速增加，失效载荷表现为先增大后减小的变化趋势。图3(b）为保持搅拌针转速2000 r/min时，下压深度和焊接作用时间对失效载荷的影响规律，即在相同焊接作用时间下，随下压深度增加，接头失效载荷表现出先增大后减小趋势。图3(c）是在焊接时间为2.5s时，转速和深度对接头拉剪失效载荷的影响规律，分别固定下压深度提高转速，或是固定转速增加下压深度，接头的失效载荷均呈现出先增加而后减小的变化规律，说明在下压深度与转速一定的情况下，两参数之间存在一个最优工艺范围。通过对响应面曲线进行分析，可以看出模型存在着极值点，以及对应最佳工艺参数，以此利用二次方程模型分别对参数Xi求导，则可求出回填搅拌摩擦点焊接头剪切失效载荷的极大值及其对应的工艺参数，所得到的点焊拉剪失效载荷最大值为7325N，其优化的工艺参数为：搅拌头转速为1591r/min，下压深度为2.16mm，焊接时间为3.27s。采用优化工艺参数进行点焊加工，测试其拉剪失效载荷为7527N。与实测值相比较，预测值误差仅为真实值的2.68%，说明响应面法提供的模型较真实地拟合了实际情况。

【参考文献】：
期刊论文
[1]响应面法在试验设计与优化中的应用[J]. 李莉,张赛,何强,胡学斌.  实验室研究与探索. 2015(08)
[2]铝合金电阻点焊电极寿命及其烧损原因分析[J]. 陈素玲,孙学杰,张玉红.  电焊机. 2014(10)
[3]6061-T6铝合金搅拌摩擦焊接头的组织和性能[J]. 赵亚东,张运真,何强.  机械工程材料. 2014(08)
[4]车身轻量化材料及其连接技术分析[J]. 杜坤,吴卫枫,魏庆丰,赵涛.  汽车工艺与材料. 2013(05)
[5]轿车车身轻量化及其对连接技术的挑战[J]. 李永兵,李亚庭,楼铭,林忠钦.  机械工程学报. 2012(18)
[6]基于响应曲面法的激光透射连接聚合物工艺参数优化[J]. 姜敏凤,许贞凯,刘会霞,李品,宋新华,王凯.  激光与光电子学进展. 2011(07)
[7]铝合金脉冲激光焊Mg元素烧损行为及接头硬度分布[J]. 牛锐锋,林冰华,王亚妮,杨兴飞.  焊接学报. 2010(03)

硕士论文
[1]回填式搅拌摩擦点焊设备设计及工艺实验研究[D]. 张锦标.哈尔滨工业大学 2016



本文编号：3335815