為了優(yōu)化6061-T6鋁合金攪拌摩擦點(diǎn)焊工藝參數(shù)和預(yù)測(cè)接頭拉剪失效載荷,基于響應(yīng)面法建立了攪拌頭轉(zhuǎn)速、下壓深度、焊接時(shí)間特征參數(shù)與拉剪載荷的數(shù)學(xué)模型,并進(jìn)行了方差分析,研究了工藝參數(shù)對(duì)拉剪失效載荷的影響規(guī)律,并對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。結(jié)果表明:所建立的模型能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)拉剪失效載荷,預(yù)測(cè)值與試驗(yàn)值誤差為2.68%。經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)得到最佳焊接參數(shù)為攪拌頭轉(zhuǎn)速1591 r/min、下壓深度2.16 mm、焊接時(shí)間3.27 s。 

【文章來(lái)源】：熱加工工藝. 2020,49(15)北大核心

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【部分圖文】：

預(yù)測(cè)結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

測(cè)試點(diǎn)的殘差正態(tài)分布圖呈直線分布特征，如圖1所示，表明預(yù)測(cè)所產(chǎn)生的誤差是隨機(jī)分布的，預(yù)測(cè)結(jié)果較為合理。試驗(yàn)結(jié)果與預(yù)測(cè)結(jié)果的對(duì)比，如圖2所示，結(jié)果表明所建立的失效載荷與焊接工藝參數(shù)的二階響應(yīng)回歸模型具有較高的預(yù)測(cè)精度，可以對(duì)失效載荷進(jìn)行合理有效的預(yù)測(cè)[11]。圖2 預(yù)測(cè)結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

通過(guò)分析因素與響應(yīng)值之間的響應(yīng)曲面，系統(tǒng)地分析回填式攪拌摩擦點(diǎn)焊工藝中的焊接參數(shù)對(duì)接頭拉剪失效載荷的影響規(guī)律。圖3(a）是下壓深度為2.0 mm時(shí)，轉(zhuǎn)速和焊接時(shí)間對(duì)接頭拉剪失效載荷的影響規(guī)律，在相同焊接作用時(shí)間下，隨攪拌針轉(zhuǎn)速增加，失效載荷表現(xiàn)為先增大后減小的變化趨勢(shì)。圖3(b）為保持?jǐn)嚢栳樲D(zhuǎn)速2000 r/min時(shí)，下壓深度和焊接作用時(shí)間對(duì)失效載荷的影響規(guī)律，即在相同焊接作用時(shí)間下，隨下壓深度增加，接頭失效載荷表現(xiàn)出先增大后減小趨勢(shì)。圖3(c）是在焊接時(shí)間為2.5s時(shí)，轉(zhuǎn)速和深度對(duì)接頭拉剪失效載荷的影響規(guī)律，分別固定下壓深度提高轉(zhuǎn)速，或是固定轉(zhuǎn)速增加下壓深度，接頭的失效載荷均呈現(xiàn)出先增加而后減小的變化規(guī)律，說(shuō)明在下壓深度與轉(zhuǎn)速一定的情況下，兩參數(shù)之間存在一個(gè)最優(yōu)工藝范圍。通過(guò)對(duì)響應(yīng)面曲線進(jìn)行分析，可以看出模型存在著極值點(diǎn)，以及對(duì)應(yīng)最佳工藝參數(shù)，以此利用二次方程模型分別對(duì)參數(shù)Xi求導(dǎo)，則可求出回填攪拌摩擦點(diǎn)焊接頭剪切失效載荷的極大值及其對(duì)應(yīng)的工藝參數(shù)，所得到的點(diǎn)焊拉剪失效載荷最大值為7325N，其優(yōu)化的工藝參數(shù)為：攪拌頭轉(zhuǎn)速為1591r/min，下壓深度為2.16mm，焊接時(shí)間為3.27s。采用優(yōu)化工藝參數(shù)進(jìn)行點(diǎn)焊加工，測(cè)試其拉剪失效載荷為7527N。與實(shí)測(cè)值相比較，預(yù)測(cè)值誤差僅為真實(shí)值的2.68%，說(shuō)明響應(yīng)面法提供的模型較真實(shí)地?cái)M合了實(shí)際情況。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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