基于纳米耐磨堆焊材料的手工电弧焊工艺参数多目标优化

在制造业，焊接辅助堆焊技术因其在腐蚀、热冲击和磨损保护的有效性正日益受到重视。纳米粒子的出现从根本上提高了材料表面与体积的比率（S/N），同时提高了材料导电性、硬度和耐磨性能。

对纳米耐磨堆焊材料的手工电弧焊工艺参数的多目标优化进行了深入研究，研究了焊接电流、电弧电压和焊接速度这3个最重要参数变量，焊缝宽度、强度和硬度设为试验的输出参数。研究采用逼近理想解排序法（TOPSIS）与主成分分析（PCA）相结合的方法确定最佳工艺参数。确定对纳米耐磨推焊材料焊接的3种情况，即较小焊缝宽度、较高焊缝强度和不同硬度参数进行试验分析，通过设计S/N的正交阵列对较低焊缝宽度、较高焊缝强度和焊缝硬度参数进行配置。将较小焊缝宽度的参数设为160A的电弧电压、17V焊接电流和40mm/min焊接速度。对于较高的焊缝强度，其对应的焊接电流为150A、电压为25V、焊接速度为30mm/min。而焊道硬度对应的焊接电流为140A、电压为19V、焊接速度为40mm/min。通过引入TOPSISAHP（层次分析法）和TOPSISPCA的方法对最终输出结果进行比较，找到最合理的优化配置，最终确定手工电弧焊工艺焊接参数的最优配置，即160A（5级）焊接电流、19V（2级）电弧电压和20mm/min（1级）焊接速度。

研究获得的最优配置结果可以作为一个标准参考应用于科研与生产中，但是对于试验输出参数的选取只考虑了焊缝的宽度、强度和硬度3个变量的影响，未来将对其它输出参数（如残余应力、极限抗拉强度等）影响做更深入的研究。

刊名：Measurement（英）

刊期：2016年第102期

作者：Abhijit Saha et al

编译：刘瑞琦