On the issue of selecting and optimizing parameters of continuous laser welding of cast iron

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 23 № 3 2021 20 ТЕХНОЛОГИЯ Введение Технология лазерного производства – срав - нительно новый технологический метод , кото - рый находит применение в сварке , резке , по - верхностной обработке и упрочнении . В силу своей универсальности лазер может стать пер - К вопросу выбора и оптимизации параметров непрерывной лазерной сварки чугуна Дмитрий Илюшкин a, * , Валерий Солдатов b , Олег Петраков c , Ирина Котлярова d Брянский государственный технический университет , бульвар 50 лет Октября , 7, г . Брянск , 241035, Россия a https://orcid.org/0000-0002-4265-9570, shirke@mail.ru, b https://orcid.org/0000-0001-6318-5522, soldat-tu@bk.ru , c https://orcid.org/0000-0003-4937-1411 , typeofpeople@mail.ru , d https://orcid.org/0000-0001-6162-0199, ikotlyarova@list.ru Обработка металлов ( технология • оборудование • инструменты ). 2021 Том 23 № 3 с . 20–30 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2021-23.3-20-30 Обработка металлов ( технология • оборудование • инструменты ) Сайт журнала : http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.791:[ 725+014] История статьи : Поступила : 19 января 2021 Рецензирование : 26 января 2021 Принята к печати : 05 августа 2021 Доступно онлайн : 15 сентября 2021 Ключевые слова : Лазерная сварка Чугун Регрессионный анализ Серый реляционный анализ Оптимизация Благодарности : Исследования выполнены на обо - рудовании ЦКП « Структура , меха - нические и физические свойства материалов ». АННОТАЦИЯ Введение . Чугуны крайне плохо переносят термические циклы сварки , в связи с чем требуется тщатель - но выбирать технологические параметры . Основными параметрами непрерывной лазерной сварки являются : мощность лазерного излучения , скорость сварки , параметры фокусирующей системы . Цель работы заключа - ется в определении оптимальной мощности и скорости непрерывной лазерной сварки чугуна в зависимости от геометрии сварного шва . В работе исследованы сварочные швы , полученные на образцах из серого нелегиро - ванного чугуна с перлитной металлической основой , на иттербиевом волоконном лазере ЛС -1. Методы иссле - дования . Количественную оценку геометрические параметры швов провели в программе для количествен - ного анализа и обработки изображений ImageJ. Полученные данные обработали методом регрессионного анализа . Для оптимизации параметров процесса составили ортогональный план пассивного эксперимента , включающий 9 опытов , в которых факторы варьировались на 3 равноотстоящих уровнях . Параметрами каче - ства в пассивном эксперименте являлись геометрические размеры сварочной ванны и размеры зоны закалки . Для решения оптимизационной задачи использовали методы серого реляционного анализа и линейного про - граммирования . Результаты и обсуждения . Полученные регрессионные модели объясняют значительную долю дисперсии зависимых переменных , коэффициенты регрессии , как и сами модели , статистически зна - чимы , что свидетельствует о тесной линейной взаимосвязи между геометрией шва и параметрами процесса . Расчетная форма сварочной ванны в зависимости от мощности излучения и скорости сварки показывает , что сварочный шов требуемых размеров может быть получен при различных параметрах процесса , что позволя - ет решать многокритериальную оптимизационную задачу . Серая реляционная оценка геометрических пара - метров шва показывает , что наиболее подходящими параметрами с точки зрения получения шва максималь - ной глубины с минимальной шириной , выпуклостью ( вогнутостью ) и зоной закалки являются минимальная мощность и максимальная скорость сварки . Расчет оптимальной мощности излучения и скорости сварки в зависимости от глубины шва показал , что сварку малых толщин оптимально вести с минимальной мощно - стью , а глубину шва регулировать путем изменения скорости луча . Сварка больших толщин оптимальна на высокой скорости , при этом для увеличения глубины шва мощность должна возрастать . Для цитирования : К вопросу выбора и оптимизации параметров непрерывной лазерной сварки чугуна / Д . А . Илюшкин , В . Г . Солдатов , О . В . Петраков , И . А . Котлярова // Обработка металлов ( технология , оборудование , инструменты ). – 2021. – Т . 23, № 3. – С . 20–30. – DOI:10.17212/1994-6309-2021-23.3-20-30. ______ * Адрес для переписки Илюшкин Дмитрий Алексеевич , к . т . н ., доцент Брянский государственный технический университет , бульвар 50 лет Октября , дом 7, 241035, г . Брянск , Россия Тел .: 8 (4832) 58-82-61, e-mail: shirke@mail.ru спективным инструментом в единичном и мел - косерийном производстве . По сравнению с электродуговой сваркой , по - лучившей самое широкое распространение , ла - зерная сварка имеет ряд преимуществ : шов не загрязняется материалом электрода , из распла - ва улетучивается ряд вредных примесей ( сера , кислород , азот и др .), снижается склонность к образованию горячих и холодных трещин , улуч - шаются условия кристаллизации , что повышает свойства шва . Кроме этого существенно повы - шается производительность [1].