基于Taguchi方法的激光喷丸强化工艺参数的优化研究

孙月庆; 周建忠; 梁庆磊; 陈毅彬; 黄舒

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基于Taguchi方法的激光喷丸强化工艺参数的优化研究

孙月庆 , 周建忠 , 梁庆磊 , 陈毅彬 , 黄舒

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Citation:

基于Taguchi方法的激光喷丸强化工艺参数的优化研究

1.
江苏大学, 机械工程学院, 镇江, 212013

作者简介: 孙月庆(1982- ),男,硕士研究生,主要从事激光加工机理及其应用方面的研究..

通讯作者: 周建忠, zhoujz@ujs.edu.cn ;

基金项目:
国家自然科学基金资助项目(50675090)
中图分类号: TN249;TG156.99

Optimization of laser peening parameters using Taguchi method

1.
Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Xi'an 710068, China;

Corresponding author: ZHOU Jian-zhong, zhoujz@ujs.edu.cn ;

CLC number: TN249;TG156.99

摘要: 为了对激光喷丸强化的工艺参数进行全面评估,通过改变激光能量A、脉冲宽度B和光斑直径C,对12mm厚的6061-T6铝合金板料进行模拟实验研究,旨在评价激光工艺参数对喷丸后残余应力的影响及彼此之间的交互作用.在Taguchi方法指导的基础上,采用ABAQUS有限元分析软件进行实验模拟,并运用MINITAB软件对数值模拟结果进行统计分析.结果表明,个激光工艺参数对残余压应力都有着显著的影响,按照对残余压应力影响程度的大小进行排序,依次为光斑直径、脉冲宽度和激光能量.最佳的参数水平组合为ABC2,对应的表面残余应力大小为125MPa.
- 激光技术 /
- 参数优化 /
- Taguchi方法 /
- 激光喷丸强化 /
- 残余压应力
Abstract: In order to make a comprehensive evaluation of process parameters of laser peening,a Taguchi experimental method was adopted here.Laser peening of the 12mm thick 6061-T6 aluminum alloy sheet was studied by changing the laser power,laser shot diameter and pulse width.The objective of the study was to assess the impact of laser parameters on residual compressive stress and the interaction of parameters.The finite element software ABAQUS was applied to simulate the laser peening process.The Taguchi method was used to formulate the experimental layout and establish the order of predominance among the identified critical parameters,and predict the optimal setting for each process parameter.The results obtained were analyzed using the software MINITAB.The results show that three parameters related to the magnitude of compressive residual stress imply different effects.Laser shot diameter ranks first,followed by pulse width and laser power.The best combination of levels is A3B3C2.The optimal result is confirmed with a superior ultimate surface residual compressive stress of 125MPa.
- laser technique /
- parameter optimum /
- Taguchi method /
- aser peening /
- residual compressive stress

[1]	RANKIN J E,HILL M R,HACKEL L A.The effect of process variation on residual stress in laser peened 7049 T73 aluminum alloy[J].Materials Science and Engineering,2003,A349(1/2):279-291.
[2]	HAMMERSLEY G,HACKEL L A,HARRIS F.Surface prestressing to improve fatigue strength of components by laser shot peening[J].Optics and Lasers in Engineering,2000,34(4/6):327-337.
[3]	GOMEZ-ROSAS G,RUBIO-GONZALEZ C,OCANA J L.High levelcompressive residual stresses produced in aluminum alloys by laser shock processing[J].Applied Surface Science,2005,252(4):883-887.
[4]	ZHOU J Zh,ZHANG Y K,ZHOU M.Study on technique of lasershock forming of metal sheet[J].Laser Technology,2002,26(6):478-480(in Chinese).
[5]	OLABI A G,CANALINO G,BENYAUNIS K Y,et al.An ANN and Taguchi algorithms integrated approach to the optimization of CO2 laser welding[J].Advance in Engineering Software,2006,37(10):643-648.
[6]	PAN L K,WANG Ch Ch,HSIAO Y Ch,et al.Optimization ofNd:YAG laser welding onto magnesium alloy via Taguchi analysis[J].Optica & Laser Technology,2005,37(1):33-42.
[7]	LI Ch H,TSAI M J,YANG C D.Study of optimal laser parameters for cutting QFN packages by Taguchi's matrix method[J].Optica & Laser Technology,2007,39(4):786-795.
[8]	CHANG Ch W,KUO Ch P.Evaluation of surface roughness in laser-assisted machining of aluminum oxide ceramics with Taguchi method[J].International Journal of Machine Tools & Manufacture,2007,47(1):141-147.
[9]	LIU Ch,YAO Y L.Optimal and robust design of the laser formingprocess[J].Journal of Manufacturing Processes,2002,4(1):52-66.
[10]	OCANA J L,MORALES M,MOLPECERES C,et al.Numerical simulation of surface deformation and residual stresses fields in laser shock processing experiments[J].Applied Surface Science,2004,238(1/4):242-248.

[1]	谢小江 , 周建忠 , 陈寒松 , 黄舒 , 孟宪凯 , 戴磊 . 激光喷丸A356铝合金的热稳定性实验研究. 激光技术, 2014, 38(1): 91-95. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.01.020
[2]	陈菊芳 , 李兴成 , 李仁兴 , 申来娣 , 张永康 . 提高金属抗应力腐蚀开裂的激光喷丸技术. 激光技术, 2011, 35(1): 39-42. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.01.012
[3]	曹向广 , 周建忠 , 袁国定 , 杜建钧 , 倪敏雄 . 基于有限元模拟的激光喷丸成形正交优化设计. 激光技术, 2007, 31(6): 656-658,662.
[4]	冉勇 , 秦家银 . 栅网耦合的光泵腔式亚毫米波激光器的工作参数优化. 激光技术, 2000, 24(4): 233-236.
[5]	张国祥 , 姚东伟 . 激光淬火基体对镀铬层界面剪切强度的影响. 激光技术, 2012, 36(4): 527-531. doi: 10.3969/j.issn.1001-806.2012.04.023
[6]	周倩 , 张兵 , 李志俊 , 毛耀 . 光电跟踪系统的区间2型模糊滑模控制方法. 激光技术, 2023, 47(3): 293-300. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2023.03.001
[7]	王飞 , 姚振强 . 激光冲击强化黄铜的实验研究. 激光技术, 2006, 30(5): 511-513.
[8]	李强 , 张彬 , 蔡邦维 . 振幅调制和位相扰动条件下三倍频器参数的优化. 激光技术, 2003, 27(3): 262-264.
[9]	姜银方 , 丁报 , 程志军 , 李娟 , 潘禹 , 金华 , 王春辉 . 激光喷丸范围对小孔构件残余应力场的影响. 激光技术, 2014, 38(2): 201-204. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.02.012
[10]	胡木林 , 谢长生 , 黄开金 . 多道搭接激光熔覆层残余应力测试方法研究. 激光技术, 2006, 30(3): 262-264,270.
[11]	樊玉杰 , 周建忠 , 黄舒 , 卫登辉 , 王敏 . MEMS金属微构件的激光微喷丸强化技术分析与展望. 激光技术, 2010, 34(5): 665-669. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.O5.024
[12]	刘子昂 , 石伟 , 汪诚 . 激光冲击强化残余应力的数值模拟研究. 激光技术, 2017, 41(1): 1-5. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.01.001
[13]	李兴成 , 张永康 , 周金宇 , 陈菊芳 , 卢雅琳 . 激光冲击强化AZ31镁合金表面残余应力分析. 激光技术, 2016, 40(1): 5-10. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.01.002
[14]	任鹏 , 王玉兰 , 康大勇 , 陈涌 , 周鼎富 , 伍波 , 杨泽后 , 童静 . 激光测风雷达VAD反演方法的数值优化. 激光技术, 2009, 33(6): 664-666,669. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2009.06.030
[15]	周益军 , 张永康 , 周建忠 , 史建国 . 激光诱发板材热应力成形技术及其研究现状. 激光技术, 2006, 30(4): 425-428.
[16]	马响 , 邓勇 , 张书练 . 激光回馈半钢化玻璃应力双折射测量技术. 激光技术, 2020, 44(3): 371-376. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.03.018
[17]	叶鸿伟 , 周建忠 , 黄舒 , 杨小东 , 戴亚春 , 黄娟 . 激光喷丸强化CT试样疲劳裂纹扩展的数值研究. 激光技术, 2010, 34(4): 482-485. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.04.014
[18]	吴清潮 , 吴坚 . 基于脉冲激光的发射药参数快速检测方法. 激光技术, 2024, 48(2): 171-179. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2024.02.005
[19]	周妃四 , 李时春 , 陈曦 , 蔡文靖 , 欧敏 , 周磊 . 激光增材制造工艺参数优化建模的研究进展. 激光技术, 2023, 47(4): 469-479. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2023.04.005
[20]	毕少平 , 王胜 , 张恩铭 , 陈聪 , 陈席国 . 基于GA的灰铸铁表面激光熔覆316 L工艺参数优化. 激光技术, 2024, 48(5): 759-764. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2024.05.022

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基于Taguchi方法的激光喷丸强化工艺参数的优化研究

通讯作者: 周建忠, zhoujz@ujs.edu.cn;

作者简介: 孙月庆(1982- ),男,硕士研究生,主要从事激光加工机理及其应用方面的研究.

1. 江苏大学, 机械工程学院, 镇江, 212013

收稿日期: 2007-04-19
录用日期: 2007-05-14
网络出版日期: 2008-08-25

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(50675090)

关键词:

摘要: 为了对激光喷丸强化的工艺参数进行全面评估,通过改变激光能量A、脉冲宽度B和光斑直径C,对12mm厚的6061-T6铝合金板料进行模拟实验研究,旨在评价激光工艺参数对喷丸后残余应力的影响及彼此之间的交互作用.在Taguchi方法指导的基础上,采用ABAQUS有限元分析软件进行实验模拟,并运用MINITAB软件对数值模拟结果进行统计分析.结果表明,个激光工艺参数对残余压应力都有着显著的影响,按照对残余压应力影响程度的大小进行排序,依次为光斑直径、脉冲宽度和激光能量.最佳的参数水平组合为ABC2,对应的表面残余应力大小为125MPa.