Lazerlə örtülmə prosesinin enerji sərfiyyatını və emal vaxtını azaltmaq üçün bu sənəd aşağıdakıları təklif edir lazer örtük enerji səmərəliliyinə əsaslanan proses parametrlərinin optimallaşdırılması üsulu. Ölçüsü kimi xüsusi enerji istehlakı götürülür lazer örtük enerji səmərəliliyi, lazer örtüyünün enerji istehlakı modeli lazer örtüyünün hər bir alt sisteminin enerji istehlakı xüsusiyyətlərinin təhlili ilə qurulur. Bu əsasda sistemin ümumi enerji istehlakı ilə formalaşma həcmi arasında xüsusi enerji istehlakı hesablanır və optimallaşdırma hədəfləri kimi xüsusi enerji istehlakı və emal müddəti ilə lazer örtük prosesinin parametrlərinin çoxməqsədli optimallaşdırılması modeli qurulur və həll edilir. NSGA-Ⅱ alqoritmi. Xüsusi enerji istehlakı modelinin dəqiqliyi həlqəvari nazik divarlı hissələrdə lazer örtük testi ilə təsdiqlənir və optimallaşdırılmış proses parametrlərinin lazer örtüyünün enerji səmərəliliyini effektiv şəkildə yaxşılaşdıra və emal vaxtını azalda biləcəyi sübut edilmişdir.

Lazer üzlük milli müdafiə, aerokosmik, neft-kimya və avtomobil istehsalı kimi əsas milli mühəndislik sahələrində geniş istifadə olunan yüksək dəqiqlikli və yüksək səmərəli material səthinin modifikasiyası texnologiyasıdır. Lazer örtüyünün enerji səmərəliliyi ilə müvafiq emal prosesində enerji sərfiyyatı arasında sıx əlaqə var. Dong Mengmeng et al. lazer örtüyünün hər bir altsisteminin enerji sərfiyyatı xüsusiyyətlərini təhlil edərək lazerlə örtülmə prosesinin enerji sərfiyyatını proqnozlaşdıra bilən model qurmuşdur. Jiang və başqaları. lazer üzlüyünün yenidən istehsalı prosesi üçün enerji istehlakı modelini qurdu və təkmilləşdirilmiş NSGA-Ⅱ alqoritmindən istifadə edərək modeli optimallaşdırdı, lazer üzlüyünün yenidən istehsalı prosesinin enerji istehlakını və xərclərini azaltmaq üçün əsas təmin etdi. Duan Chengmao et al. optimallaşdırma hədəfi kimi emal səmərəliliyinə və karbon effektinə əsaslanan lazer qaynağı üçün aşağı karbonlu optimallaşdırma modelini qurdu və lazer qaynaq prosesi sistemi üçün aşağı karbonlu optimallaşdırma metodunu təklif etdi. Jiang Xingyu və başqaları. lazer aşqarının istehsalı prosesi üçün karbon emissiya modeli qurdu və optimallaşdırma hədəfləri kimi karbon emissiyası, tozdan istifadə dərəcəsi və üzlük keyfiyyəti ilə əlaqəli proses parametrlərini optimallaşdırdı. Panda və başqaları. sinterləmə sahəsinə əsasən hesablanmış enerji istehlakı, enerji istehlakını və istehsal səmərəliliyini hərtərəfli nəzərə alan lazer əlavəsi istehsalının enerji istehlakının optimallaşdırılması modelini qurdu və örtük təbəqəsinin qalınlığının lazer əlavəsi istehsalının enerji istehlakına təsir edən mühüm parametr olduğuna diqqət çəkdi. Streiten-berger və başqaları. faktor təhlili və normal müstəvi kəsişmə üsuluna əsaslanan iki mərhələli optimallaşdırma metodunu təklif etmişdir. Qaynaq həndəsəsini optimallaşdırmaqla, optimallaşdırma hədəfi kimi lazer qaynaq enerji istehlakının və material istehlakının minimuma endirilməsi ilə çox məqsədli optimallaşdırma stoxastik problemi həll edildi.

Qeyd etmək lazımdır ki, mövcud əlaqəli tədqiqatların əksəriyyəti prosesin optimallaşdırılması üçün lazer örtük sisteminin ümumi enerji istehlakına əsaslanır və enerji səmərəliliyi nöqteyi-nəzərindən lazer örtük prosesinin parametrlərinin optimallaşdırılmasına dair bir neçə hesabat var. Bunu nəzərə alaraq, bu iş mexaniki hissələrin lazer örtüklü emalının enerji səmərəliliyi modelinin qurulmasına əsaslanaraq, optimallaşdırma hədəfləri kimi xüsusi enerji sərfiyyatı və emal müddəti ilə lazer örtüyünün emalı üçün çoxməqsədli optimallaşdırma modelini qurur və istifadə edir. ən yaxşı proses parametr kombinasiyasını həll etmək və əldə etmək üçün NSGA-Ⅱ alqoritmi və həlqəvari nazik divarlı hissələrdə çoxqatlı və çoxkeçidli lazer örtük testlərinin köməyi ilə qurulmuş modelin düzgünlüyünü yoxlayır.

1 Lazer üzlük emalının enerji səmərəliliyinin modelləşdirilməsi

1.1 Lazer örtüyünün emalının enerji səmərəliliyi indeksi funksiyası
Lazer örtüyünün emalının enerji səmərəliliyi mexaniki hissələrin lazerlə örtülməsi emalı zamanı enerji və resurslardan səmərəli istifadə dərəcəsinə aiddir. Onun qiymətləndirmə göstəricilərinə xüsusi enerji sərfiyyatı, enerjidən istifadə dərəcəsi, örtükün səmərəliliyi, istehsal sürəti, materialdan istifadə dərəcəsi, prosesin keyfiyyəti və qüsur dərəcəsi və s. daxildir. Lazer örtüyünün xüsusi enerji sərfiyyatı formalaşma zamanı vahid həcminin yaratdığı enerji istehlakına aiddir. üzlük prosesi. Xüsusi enerji istehlakı nə qədər kiçik olsa, lazer örtüyünün enerji səmərəliliyi bir o qədər yüksək olar. Mövcud tədqiqatlar göstərdi ki, xüsusi enerji istehlakı emal enerjisinin səmərəliliyini dəqiq və intuitiv şəkildə xarakterizə edə bilər. Buna görə də, bu iş lazer örtük emalının enerji səmərəliliyini xarakterizə etmək üçün bir göstərici kimi xüsusi enerji istehlakından istifadə edir. Onun hesablama düsturu belədir: şəkildəki düstur (1)-ə baxın. Düsturda elc lazer örtüyünün xüsusi enerji sərfiyyatıdır, EA lazerlə örtülmə prosesinin ümumi enerji sərfiyyatıdır və Vlc lazer örtük əmələ gətirən həcmdir.

1.2 Lazer örtüyünün enerji sərfiyyatı xüsusiyyətlərinin təhlili
Lazer üzlük avadanlığının istismar prosesini avadanlığın işə salınması, gözləmə rejimi, su soyutma avadanlığının istismarı, üzlük emalı, avadanlığın soyudulması, gözləmə və bağlanma mərhələlərinə bölmək olar. Hər mərhələdə avadanlıq alt sistemləri koordinasiyada işləyir və güc dəyişiklikləri nisbətən sabitdir. Nümunə olaraq çox qatlı və çoxkeçirici lazer üzlük prosesini götürsək, güc monitorinq cihazı ilə əldə edilən lazer üzlük avadanlığının real vaxt rejimində güc əyrisi Şəkil 1-də göstərilmişdir. Onların arasında təbəqələrarası stop lampası aiddir. üzlük qatının soyumasını gözləmə mərhələsi.

Lazer üzlük avadanlığının enerji istehlakı tərkibinə və avadanlıq alt sistemlərinin müxtəlif mərhələlərdə işləməsinə görə, lazer örtük prosesinin ümumi enerji istehlakı EA əsasən beş növ enerji istehlakından ibarətdir, yəni lazer sisteminin enerji istehlakı El. , su soyutma sistemi enerji sərfi Eh, lazer üzlük xüsusi dəzgah aləti enerji sərfi Em, toz qidalandırıcı və qoruyucu qaz sistemi enerji istehlakı Epg və köməkçi sistem enerji sərfi Ea, yəni: Şəkildə (2) düsturuna baxın.

1) Lazer sisteminin enerji istehlakı
Lazerlə örtülmə prosesi zamanı lazer sisteminin gücü davamlı olaraq dəyişir. Buna əsaslanaraq, lazer sisteminin enerji sərfiyyatı El örtük prosesində enerji sərfiyyatı və s, interlayer stop işıq enerji sərfiyyatı Ed və gözləmə rejimində enerji sərfiyyatı Els bölünür, yəni: şəkildəki düstur (3)-ə baxın.
Düsturda Pin lazerin giriş gücüdür, tlc metal tozunun ərimə vaxtıdır, yəni üzlükləmə vaxtıdır, Pls lazerin gözləmə gücüdür, td təbəqələrarası dayanma işığının vaxtıdır və tls lazerin gözləmə müddətidir ki, üzlük hazırlamaq vaxtıdır. Onların arasında örtük vaxtı tlc ümumi lazer örtüyünün uzunluğu Slc və lazer skan etmə sürətinin nisbəti ilə müəyyən edilir. Müxtəlif formalı mexaniki hissələrin örtük yolları fərqlidir və ümumi örtük uzunluğunun müvafiq hesablama üsulları da olacaq. fərqli olmaq. Nümunə kimi ümumi düz hissələri və fırlanan hissələri götürsək, hər ikisinin lazer örtüyünün emal müddəti üçün hesablama düsturları belədir: şəkildəki düstur (4)-ə baxın.
Düz hissələrin lazer üzlüyünün emal müddətinin hesablama düsturunda m - yastı hissələrin üzlük laylarının sayı, n - düz hissələrin üzlük laylarının sayı, L - örtüləcək düz hissələrin uzunluğu. Fırlanan hissələrin lazer üzlüyünün emal vaxtının hesablanması düsturunda mi - fırlanan hissənin i-ci təbəqəsinin (i=1,2,3,…,n) lazer üzlük laylarının sayı, D - diametri fırlanan hissə, Hlc isə fırlanan hissənin üzlük qatının tək qatının hündürlüyüdür. Dönən hissələrin lazerlə örtülməsinin emal müddətini hesablayarkən emal prosesi zamanı fırlanan hissənin diametrinin dəyişməsi nəzərə alınmalıdır. Bundan əlavə, mexaniki hissələrin üzlük təbəqələrinin sayı n, emal ediləcək hissənin səth hündürlüyü Hw, üzlük qatının hündürlüyü Hlc və Z oxunun qaldırıcı miqdarı ΔZ, mexaniki hissələrin üzlük təbəqələrinin sayı isə ümumi örtük eni W və bir örtük qatının eni Wlc ilə bağlıdır. Bu işdə istifadə olunan lazerin ləkə diametri lsd sabit qiymət olduğundan, mexaniki hissənin tək üzlük qatının eni Wlc=lsd. Mexanik hissənin üzlük təbəqələrinin n sayı və örtük yollarının sayı m üçün hesablama düsturları aşağıdakı kimidir: Şəkildə (5) və (6) düsturlarına baxın.
(6) düsturunda μ üst-üstə düşmə sürətidir. Faktiki emal zamanı üzlük təbəqələrinin sayı və mexaniki hissənin yollarının sayı hər ikisi tam ədəd olduğundan, üzlük təbəqələrinin sayı n və mexaniki hissənin yollarının sayı (5)-dən (6) qədər olan düsturlar əsasında hesablanmalıdır. yuvarlaqlaşdırılsın.

2) Su soyutma sisteminin enerji sərfiyyatı
Lazerlər kimi yüksək güclü avadanlıqlar enerjiyə çevrildikdə (məsələn, elektrik enerjisi işıq enerjisinə) sistemdəki enerjinin bir hissəsi istilik itkisi kimi faktorlar hesabına birbaşa istilik enerjisinə çevriləcək və bu, enerjinin keyfiyyətinə ciddi təsir göstərəcək. lazer üzlük emal və hətta avadanlıq zərər. Buna görə lazer kimi avadanlıqları soyutmaq üçün soyutma sistemi tələb olunur. Bu tədqiqatda su soyutma sisteminin enerji sərfi Eh su soyutma sisteminin iş vəziyyətinə görə iki hissəyə bölünür: su soyutma sisteminin işlək enerji sərfi Ehc və gözləmə rejimində enerji sərfi Ehs, yəni bax: şəkildəki düstur (7).
Düsturda Phc su soyutma sisteminin iş gücü, Phs su soyutma sisteminin gözləmə gücü, thc və ths müvafiq olaraq su soyutma sisteminin iş vaxtı və gözləmə vaxtıdır. İkisinin hesablama düsturları aşağıdakılardır: şəkildəki düstur (8) və (9)-a baxın.
(8) düsturunda Plc lazerin gücü, ρ soyuducu suyun sıxlığı, cp soyuducu suyun xüsusi istilik tutumu, vh soyuducu suyun axın sürəti, ΔT soyuducu suyun temperatur fərqidir.

3) Lazer üzlük dəzgahının enerji istehlakı
Bu işdə istifadə olunan lazer üzlük avadanlığı dəzgahı əsasən fırlanan mexanizmdən və tərcümə mexanizmindən ibarətdir. Fırlanan mexanizm, lazer örtüyünün tamamlanması üçün iş parçasının fırlanmasına nəzarət etmək üçün bir servo mühərrik tərəfindən idarə olunur və iş parçasını örtükün başlanğıc vəziyyətinə köçürmək üçün tərcümə mexanizmi bir pilləli mühərrik tərəfindən idarə olunur. Xüsusi dəzgahın enerji sərfi Em aşağıdakı kimi hesablanır: Şəkildə (10) düsturuna baxın.
Düsturda Pmr fırlanan mexanizmin iş gücü, Pmt tərcümə mexanizminin iş gücü, tmt isə tərcümə mexanizminin iş vaxtı, yəni iş parçasının başlanğıc vəziyyətinə qayıtması vaxtıdır. hər bir örtük təbəqəsi tamamlandıqdan sonra üzlük. Var: (11). Düsturda vmt tərcümə mexanizminin hərəkət sürətidir.

4) Toz qidalandırıcı və qoruyucu qaz sisteminin enerji sərfiyyatı
Toz qidalandırıcı və qoruyucu qaz sistemi mexaniki hissələrin lazerlə örtülməsi prosesi zamanı toz oksidləşməsinin qarşısını almaq üçün tələb olunan metal tozunu və qoruyucu qazı təmin edir. Bu işdə istifadə olunan lazer üzlük avadanlığının toz qidalandırıcısı qravitasiya toz qidalandırıcısıdır və onun iş gücü sabit bir dəyərdir. Qoruyucu qaz sistemi tozun ərimiş hovuza üfürülməsindən və ərimiş hovuzdakı tozun yüksək temperaturda oksidləşməsinin qarşısını almaqdan məsuldur. Buna görə də qoruyucu qaz sistemi və toz qidalandırıcı sinxron işləyir və onların iş vaxtı lazerlə örtülmə vaxtı tlc ilə bərabərdir. Toz qidalandırıcının və qoruyucu sistemin enerji sərfi Epg aşağıdakı kimi hesablanır: (12).
Burada Ppg toz qidalandırıcının və qoruyucu qaz sisteminin iş gücüdür.
5) Köməkçi sistemin enerji istehlakı
Lazer örtüyünün köməkçi sisteminə işıqlandırma, inteqrasiya olunmuş idarəetmə və lazer idarəetmə şkafının istilik yayılması üçün kondisioner daxildir. Onun gücü Pa sabit dəyərdir və iş vaxtı mexaniki hissələrin bütün lazerlə örtülməsi prosesinin sərf etdiyi vaxtla eynidir (tlc +tls +td). Köməkçi sistemin enerji sərfi Ea aşağıdakı kimi hesablanır: (13).
Xülasə, mexaniki hissələrin lazerlə örtülməsi prosesi zamanı üzlük avadanlığının hər bir alt sisteminin iş vəziyyəti çox dəyişsə də, müxtəlif mərhələlərdə sistemin güc dəyişiklikləri nisbətən sabitdir, gücün sıçrayış müddəti qısadır və enerji sərfiyyatı azdır. . Buna görə də, bu tədqiqatda lazer örtüyü enerji istehlakı modelinin qurulması zamanı yalnız iş və gözləmə mərhələlərində hər bir alt sistemin enerji istehlakı nəzərə alınır və lazer örtük prosesinin müvafiq ümumi enerji istehlakı EA aşağıdakı kimi ifadə edilə bilər: (14).
Xüsusi enerji sərfiyyatı elc lazerlə örtülmə prosesinin enerji səmərəliliyini xarakterizə etmək üçün istifadə olunur və onun hesablama formulu: (15).

2 Enerji səmərəliliyinə əsaslanan lazer örtük parametrlərinin optimallaşdırılması

2.1 Problemin təsviri
Enerji səmərəliliyinə əsaslanan mexaniki hissələrin lazerlə örtülməsinin emalının çoxməqsədli optimallaşdırılması problemi belə təsvir edilə bilər: mexaniki hissələrin çox qatlı və çoxkeçirici lazer örtüklü emalı üçün ən aşağı xüsusi enerji istehlakı və ən qısa emal müddəti tələb olunur. emal ölçüsü tələblərinə cavab verir. Bu tədqiqatda optimallaşdırma dəyişənləri kimi lazer gücü Plc, tarama sürətinə qarşı və toz qidalanma miqdarı Sp kimi mexaniki hissələrin lazer örtüyünün emalının xüsusi enerji istehlakına və emal müddətinə daha çox təsir göstərən üç proses parametrindən istifadə edilir və çox məqsədli optimallaşdırma xüsusi enerji istehlakını və ən qısa emal müddətini minimuma endirmək məqsədi ilə həyata keçirilir. Qurulmuş optimallaşdırma modeli Şəkil 2-də göstərilmişdir.

2.2 Məqsəd funksiyası və məhdudiyyətlər
1) Məqsəd funksiyası Optimallaşdırma hədəfləri kimi mexaniki hissələrin lazerlə örtülməsi emalının xüsusi enerji sərfi elc və emal vaxtı tA götürülür və sonuncu aşağıdakı kimi ifadə edilə bilər: (16).
2) Məhdudiyyətlər
Mexanik hissələrin lazer örtüyünün emalı prosesinin rəvan həyata keçirilməsi lazer giriş gücü, lazer skan etmə sürəti, toz qidalanma miqdarı və emal ehtiyatı kimi çoxsaylı məhdudiyyətlərin təmin edilməsini tələb edir.
① Lazer gücünün məhdudlaşdırılması Lazer gücünün dəyişməsi mexaniki hissələrin səthində istilik axınının sıxlığına təsir edəcək. Lazer gücü çox kiçik olduqda, üzlük tozu tamamilə əridilə bilməz və həddindən artıq güc mexaniki hissələrin yüksək temperatur deformasiyasına səbəb olacaqdır. Buna görə də, istifadə olunan avadanlıq parametrlərinə və faktiki emal tələblərinə uyğun olaraq, seçilmiş lazer gücü Plc minimum lazer gücü Plc-min-dən aşağı ola bilməz, nə də maksimum lazer gücü Plc-max-dan yüksək ola bilməz, yəni: (17).
② Lazer tarama sürəti məhdudiyyəti Lazer skan etmə sürəti mexaniki hissələrin üzlük təbəqəsinin formalaşma keyfiyyətinə birbaşa təsir göstərir. Çox yavaş lazer tarama sürəti mexaniki hissələrin üzlük təbəqəsinin seyreltmə dərəcəsinin çox yüksək olmasına səbəb olacaq və bununla da örtük qatının sərtliyini azaldır. Bununla belə, lazer skan etmə sürəti çox sürətli olarsa, mexaniki hissələrin üzlük təbəqəsi substratla metallurgiya əlaqəsi yarada bilməyəcək və bu, hissələrin yapışma gücünə mənfi təsir göstərəcəkdir. Buna görə də, seçilmiş lazer skan etmə sürətinə qarşı minimum lazer skan etmə sürətinə qarşı minimumdan aşağı ola bilməz və ya maksimum lazer skan etmə sürətinə qarşı maksimumdan çox ola bilməz, yəni: (18).
③ Toz qidalanma miqdarının məhdudlaşdırılması Faktiki emal prosesində tozun qidalanma miqdarının ölçüsü mexaniki hissələrin lazerlə örtülməsi emalının keyfiyyətinə və performansına birbaşa təsir göstərir. Çox kiçik bir toz qidalanma miqdarı asanlıqla mexaniki hissələrin üzlük təbəqəsində məsamələrə və daxilolmalara səbəb ola bilər, çox böyük toz qidalanma miqdarı isə tozun tam əriməsini çətinləşdirəcək və bununla da mexaniki hissənin lazerlə örtülməsi emalının keyfiyyətini aşağı salacaq. hissələri. Buna görə də, mexaniki hissələrin lazerlə üzlənməsi işində toz qidalanma miqdarı Sp minimum hədd dəyəri Sp-min-dən aşağı ola bilməz, nə də Sp-max maksimum hədd dəyərindən yüksək ola bilməz, yəni: (19).
④ Emal icazəsi məhdudiyyəti Lazer örtüyü ilə emal edildikdən sonra mexaniki hissələrin səthi dalğavari və kobuddur və birbaşa istifadə edilə bilməz. Buna görə də, lazerlə örtülmə prosesi zamanı, sonrakı emalın asanlaşdırılması üçün mexaniki hissələr üçün müəyyən bir emal ehtiyatı h ayrılmalıdır. Mexanik hissələrin lazerlə örtülməsinin emal ehtiyatı faktiki emal tələblərinə cavab verməlidir. Mexanik hissələrin lazerlə örtülməsinin emal ehtiyatının çox kiçik olmasının və sonradan emal oluna bilməməsinin qarşısını almaq üçün üzlüklərin emal ehtiyatı hissələrin minimum emal ölçüsü hmin-dən aşağı olmamalıdır. Eyni zamanda, xərclərə qənaət etmək və sonrakı emal mərhələlərini azaltmaq üçün mexaniki hissələrin lazerlə örtülməsinin emal ehtiyatı onun maksimum emal ölçüsü hmax-dan çox olmamalıdır, yəni: (20).
Yuxarıda göstərilən dörd məhdudiyyət altında mexaniki hissələrin lazerlə örtülməsinin çoxməqsədli optimallaşdırılması modeli aşağıdakı kimi qurulmuşdur: (21).

2.3 Optimallaşdırma modeli həlli

Bu işdə qurulmuş mexaniki hissələrin lazerlə örtülməsinin çoxməqsədli optimallaşdırma modeli NSGA-Ⅱ alqoritminin köməyi ilə optimallaşdırılmışdır. Həll prosesi (Şəkil 3-ə baxın) aşağıdakı kimidir: ① Populyasiyanı işə salın. Təsadüfi olaraq lazer gücü, tarama sürəti və toz qidalanma miqdarının bir qrup proses parametr birləşməsinə uyğun gələn bir qrup şəxs yaradın. ② Fitnesinizi qiymətləndirin. Xüsusi enerji istehlakı modelinə və əlaqəli təcrübələrə əsaslanaraq, təsadüfi yaradılan fərdlərə uyğun gələn xüsusi enerji istehlakını və emal müddətini hesablayın və hər ikisinin hesablanmış dəyərlərini müvafiq olaraq şəxslərin iki məqsəd funksiyasına təyin edin. ③ Dominant olmayan çeşidləmə. Bütün fərdlər üstünlük təşkil etmir və müxtəlif cəbhələrə bölünür. Ön 1 optimal həlli, ön 2 suboptimal həlli ehtiva edir və s. ④ Sıxlıq hesablanması. Hər cəbhədə fərdlərin sıxlıq məsafəsini hesablayın. ⑤ Növbəti nəsli seçin. Növbəti nəslin fərdlərini müəyyən etmək üçün seçim operatorundan istifadə edin. ⑥ Krossover mutasiyası. Yeni fərdlər yaratmaq üçün gələcək nəslin fərdləri üzərində krossover mutasiya edin. Bu addımda proses parametrlərinin dəyərləri ehtimal əsasında dəyişdirilir və namizəd həllər yaradılır. ⑦ Əhali yeniləyin. Yeni yaranan əhali ilkin əhali ilə birləşdirilərək yeni bir əhali meydana gəlir. ⑧ İterasiya. Maksimum təkrarlama sayına çatana qədər ②~⑦ addımlarını təkrarlayın.

3 Məsələnin təhlili

3.1 Eksperimental şərait
BS-ODE6000 yarımkeçirici lazer səthinin təmizlənməsi avadanlığı (bax Şəkil (4)) həlqəvari nazik divarlı hissələrdə lazer üzlük emalını həyata keçirmək üçün istifadə olunur və lazer üzlük avadanlığının real vaxt gücü gücün monitorinqi avadanlığının köməyi ilə toplanır. . Nümunənin materialı ZG32MnMo tökmə poladdır, xarici diametri 165 mm, hündürlüyü 3 mm və eni 20 mm-dir. İstifadə olunan üzlük tozu dəmir əsaslı bir ərintidir və soyuducu su deionlaşdırılmış su və ya təmiz sudur. Faktiki emal vəziyyətinə və avadanlıq performansına görə, mexaniki hissələr üçün lazer örtüklü emal avadanlığının sabit parametrləri Cədvəl 1-də göstərildiyi kimi müəyyən edilir.

3.2 Müvafiq parametrlərin əldə edilməsi testi

3.2.1 Lazer sisteminin gücü
Sınaqda istifadə olunan lazer üzlük avadanlığı lazeri yarımkeçirici lazerdir. Güc monitorinq avadanlığının köməyi ilə müxtəlif lazer giriş gücləri və onlara uyğun lazer gücləri ölçülür. Nəticələr Cədvəl 2-də göstərilmişdir.
Cədvəl 2-dəki məlumatlar quraşdırılmışdır və lazerin giriş gücü ilə lazer gücü arasında funksional əlaqə əldə edilə bilər: (22).

3.2.2 Xüsusi dəzgahın gücü
Lazer üzlük avadanlığı üçün xüsusi dəzgah fırlanan mexanizm və üçölçülü tərcümə mexanizmini əhatə edir. Fırlanan mexanizm bir servo motor tərəfindən idarə olunur və onun gücü fırlanma momenti və mil sürəti ilə müəyyən edilir. Bu təcrübədə dəzgah milinin sürəti kiçik bir diapazona malik lazer tarama sürətidir, buna görə də servo motorun işləmə gücü çox dəyişmir. Servo motorun iş gücü güc aşkarlama avadanlığı ilə dəfələrlə ölçülür və orta qiymət hesablanır və fırlanma mexanizminin iş gücü Pr 157 Vt-dir. Üçölçülü tərcümə mexanizmi pilləli mühərriklə idarə olunur və onun iş gücü əsasən milin hərəkət sürəti ilə müəyyən edilir. Bu təcrübədə xüsusi dəzgahın üfüqi hərəkət sürəti vtm 10 mm/s-dir və üçölçülü tərcümə mexanizminin işləmə gücü Pt güc monitorinq avadanlığı ilə 80 Vt olaraq ölçülür.

3.2.3 Üzlük qatının hündürlüyü və təbəqələrarası dayanma şüası
Fərqli lazer gücü, tarama sürəti və toz qidalanma şərtləri altında nümunə bir qatlı tək keçidli lazer örtüyü emal testinə məruz qaldı. Bundan sonra, örtük təbəqəsinin hündürlüyünü Hlc ölçmək üçün nümunə örtük təbəqəsinin normal istiqaməti boyunca kəsildi. Şəkil 5-də kəsilmiş nümunənin kəsişmə şəkli göstərilir. Nümunə üzlük qatının hündürlüyünün müxtəlif parametr şəraitində ölçülməsi nəticələri Cədvəl 3-də göstərilmişdir.
Cədvəl 3-də lazerlə örtülmə prosesinin parametrlərini müvafiq nümunənin bir qatlı üzlük qatının hündürlüyü məlumatları ilə uyğunlaşdırmaq üçün ən kiçik kvadratlar üsulundan istifadə edilmiş və nümunə üzlük təbəqəsinin hündürlüyü üçün hesablama düsturu aşağıdakı kimi alınmışdır: (23).
Bu tədqiqat qrupunun ilkin tədqiqat nəticələri göstərir ki, nümunə üzlük təbəqələrinin sayı n artdıqca, üzlük sahəsinin soyumasını təmin etmək üçün hər bir örtük tamamlandıqdan sonra müəyyən vaxt gözləmək lazımdır ki, bununla da örtük sahəsinin azalmasına yol verilmir. üzlük qatının sərtliyi. Onların arasında lazer şüasının müvəqqəti dayandığı gözləmə müddəti təbəqələrarası dayanma şüasının vaxtıdır. Bu təcrübədə istifadə olunan materiallar və faktiki emal tələbləri ilə birlikdə, optimal təbəqələrarası dayanma şüasının vaxtı müəyyən edilir: (24).

3.3 Enerji səmərəliliyi modelinin yoxlanılması
Halqavari nazik divarlı nümunələrdə çox qatlı və çox keçidli lazer örtük testləri ilə əldə edilən emal enerji səmərəliliyi test dəyərləri və bu sənəddə qurulmuş lazer örtüklü emal enerji səmərəliliyi modelindən istifadə etməklə əldə edilən müvafiq nəzəri dəyərlər göstərilir. Cədvəl 4. Cədvəl 4-dən göründüyü kimi, bir çox nümunə qrupunun lazer örtüyünün emalının enerji səmərəliliyinin nəzəri dəyərləri əsasən müvafiq eksperimental dəyərlərə uyğundur və orta xəta kiçikdir, təxminən 3%. Bu nəticə bu məqalədə qurulmuş enerji səmərəliliyi modelinin düzgünlüyünü sübut edir.

3.4 Optimal parametr həlli və yoxlanılması
NSGA-Ⅱ alqoritmi mexaniki hissələrin lazerlə örtülməsi emalının çoxməqsədli optimallaşdırma modelini həll etmək üçün istifadə olunur. Pareto sərhəd əmsalı 0.3, əhalinin sayı 100, təkrarların sayı isə 200-dür. 27 nöqtədən ibarət Pareto sərhəd həlli dəsti Şəkil 6-da göstərilmişdir.
Müxtəlif optimallaşdırma məqsədləri altında optimal proses parametrlərinin birləşmələri və müvafiq optimallaşdırma nəticələri Cədvəl 5-də verilmişdir. Cədvəl 5-də sadalanan məlumatların təhlili göstərir ki, minimum xüsusi enerji istehlakı optimallaşdırmanın əsas məqsədi olduqda, lazer gücü daha kiçik və skan sürəti daha yavaş olur. emal enerjisi istehlakını azaldır və daha böyük toz qidalanma miqdarı lazer örtüyünün formalaşmasının həcminin artmasına səbəb olur ki, bu da lazer örtüyünün xüsusi enerji istehlakını azaldır, lakin yavaş tarama sürəti də lazer örtüyünün emal vaxtının uzadılmasına səbəb olur. Ən qısa emal müddəti əsas optimallaşdırma məqsədi olduqda, daha böyük lazer gücü və daha sürətli tarama sürəti emal enerjisi istehlakını artırır və emal müddətini qısaldır, lakin lazer örtüyünün formalaşmasının həcmindəki kiçik dəyişiklik lazer örtüyünün xüsusi enerji istehlakının artmasına səbəb olur. nisbətən. Xüsusi enerji istehlakı az olduqda və emal müddəti qısa olduqda, yalnız minimum xüsusi enerji istehlakı nəzərə alındıqda xüsusi enerji istehlakı 7.8% artır və yalnız ən qısa müddət nəzərə alındıqda 11% azalır. Emal müddəti müvafiq olaraq 25% azaldılıb və 12% artır. Buna görə də, ən aşağı xüsusi enerji istehlakı və ən qısa müddətə malik olan proses parametrləri iki məqsədi tarazlaşdıra bilər, eyni zamanda lazer örtüyü emalının enerji səmərəliliyini maksimuma çatdırmaqla emal səmərəliliyini təmin edə bilər.

Optimallaşdırma nəticələrinin düzgünlüyünü yoxlamaq üçün Cədvəl 5-də göstərilən optimal proses parametrləri kombinasiyası və lazer üzlük emalının empirik dəyərləri sınaq parametrləri kimi seçilir və lazer örtüyü ilə müqayisə sınağı nümunələr üzərində aparılır. hədəf kimi emal eni 20 mm və hündürlüyü 3 mm. Müqayisə nəticələri Cədvəl 6-da göstərilmişdir. Cədvəl 6-dan göründüyü kimi, optimallaşdırılmış parametrlərdən istifadə edərək lazer örtüyünün xüsusi enerji sərfiyyatı və emal müddəti empirik göstəricilərlə müvafiq dəyərlərlə müqayisədə müvafiq olaraq 5.1% və 9.5% azalmışdır. parametrlər kimi dəyərlər. Yuxarıdakı təhlilə əsasən, bu məqalədə müəyyən edilmiş mexaniki hissələrin lazerlə örtülməsi üçün çoxməqsədli optimallaşdırma modeli yüksək dəqiqliyə və effektivliyə malikdir. Eyni zamanda, optimallaşdırılmış parametrlərdən lazer üzlük emalı üçün istifadə edildikdə üzlük qatının keyfiyyətinə təsir göstərməməsini təmin etmək üçün iki qrup test parametrləri altında nümunə üzlük qatının keyfiyyəti sınaqdan keçirilir və müqayisə edilir. Reaksiya üzlük təbəqəsinin keyfiyyətinin əsas göstəricilərindən biri kimi sərtlik götürülür və onun ölçüsü birbaşa nümunə səthinin aşınma müqavimətinin gücünü əks etdirir. Nümunə üzlük qatının sərtlik sınağı aparılır və Şəkil 7-də göstərildiyi kimi nümunə üzlük qatının müxtəlif dərinliklərinə uyğun olan sərtlik dəyişikliyi (yəni, sərtliyin sınaq nöqtəsindən üzlük təbəqəsinin yuxarı hissəsinə qədər olan məsafə) alınır. Şəkil 7-də göstərildiyi kimi, optimallaşdırılmış proses parametr kombinasiyasından istifadə edərək nümunənin üzlük qatının sərtlik dəyəri 2.4% daxilində bir qədər dəyişir ki, bu da bu sənəddə qurulmuş optimallaşdırma modelindən istifadənin üzlük keyfiyyətini aşağı salmayacağını göstərir. lazer üzlük emalının enerji səmərəliliyini və emal səmərəliliyini artırarkən qat.

4 Nəticə

1) Enerji səmərəliliyini xarakterizə etmək üçün xüsusi enerji istehlakından istifadə edin lazer örtük mexaniki hissələrin emalı. Mexanik hissələrin lazerlə örtülməsi emalının enerji istehlakı xüsusiyyətlərinə əsaslanaraq, örtük emalının enerji səmərəliliyi modeli qurulur. Müvafiq parametrlər əldə edilir və nümunə lazer örtük testlərindən istifadə etməklə enerji səmərəliliyi modeli yoxlanılır. Nəticələr göstərir ki, orta xəta 3% təşkil edir ki, bu da qurulmuş enerji səmərəliliyi modelinin dəqiq və etibarlı olduğunu sübut edir.

2) Enerji səmərəliliyi modelinə əsasən, mexaniki hissələrin lazerlə örtülməsi emalı üçün çoxməqsədli optimallaşdırma modeli qurulur və həllin nəticələri müqayisə edilir və təhlil edilir və eyni zamanda ən yüksək enerji səmərəliliyinə və ən qısa müddətə cavab verə bilən optimal proses parametrlərinin birləşməsi aparılır. emal vaxtı əldə edilir: Plc=3062W, vs=11.2mm/s, Sp=49.8g/dəq.

3) Lazer örtüyünün emalının empirik parametrləri ilə müqayisədə, optimallaşdırılmış proses parametr kombinasiyasının istifadəsi üzlüyün keyfiyyətini təmin etməklə, nümunənin lazerlə örtülməsi prosesinin xüsusi enerji sərfini 5.1% və emal müddətini 9.5% azalda bilər. qat.