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oe1(光电查) - 科学论文

47 条数据
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  • 316L奥氏体不锈钢板激光对接焊工艺参数建模与优化以获得最大抗拉强度

    摘要： 激光焊接具有高功率密度但低能量输入的属性，为传统连接技术常见的缺点提供了令人振奋的解决方案。本文采用Nd:YAG激光焊接系统对316L奥氏体不锈钢金属板进行对接焊。由于该材料成本低廉且具有优异韧性、高温下更高的蠕变抗力和断裂应力等特性，316L奥氏体不锈钢在工业领域（尤其是汽车和船舶行业）应用广泛。因此，在实施激光焊接后检验其焊后性能并确定参数优化值至关重要。研究分析了激光功率、焊接速度和焦距等关键工艺参数并进行优化，采用实验设计统计工具系统开展测试，运用响应面法(RSM)和方差分析(ANOVA)技术识别影响焊缝的关键工艺参数，建立了预测极限抗拉强度的参数经验关系式。通过三维响应面图和等高线图阐明了激光参数（焊接速度与焦距）、（激光功率与焦距）及（激光功率与焊接速度）对极限抗拉强度的交互作用。按ASTM标准制备电火花线切割的焊接试样进行拉伸测试，使用万能试验机检测焊接试样，并采用维氏硬度计对母材和热影响区进行显微硬度测试。将拉伸试样用于扫描电子显微镜(SEM)金相分析，金相试样制备严格遵循ASTM E3-11标准规范进行取样、镶嵌、研磨和抛光。金相观察显示存在延性断裂面的波状形貌。研究表明实际焊缝极限抗拉强度值与模型预测值高度吻合，证实本工作建立的模型能更精确地预测焊缝抗拉强度。

    关键词： 实验设计，极限抗拉强度，316L奥氏体不锈钢，响应面法（RSM），Nd:YAG激光焊接

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 先进涂层材料 || 采用连续波Nd:YAG激光对商业纯钛进行激光表面改性的研究

    摘要： 激光相变硬化作为一种激光热处理技术，相比传统硬化工艺具有精度高、自动化控制等优势。本研究采用连续波1.6千瓦固态Nd:YAG激光器，实现了低激光功率（750瓦）下最小硬化深度241微米（0.241毫米）的优化选择。针对厚度1.6毫米的商业纯钛板材开展了激光相变硬化研究，该材料广泛应用于医疗、核能、汽车及航空航天等领域。 通过全因子设计（FFD）结合响应面法（RSM），系统建立了激光功率、扫描速度和聚焦位置三个工艺参数与硬化带宽度、硬化深度、硬化带入口角度、热输入及功率密度等硬化带形貌参数的关联模型。RSM方法基于计算参数研究构建了伪闭式模型，揭示了各工艺参数对硬化几何特征的影响规律：扫描速度对所有响应指标均产生正向影响；激光功率则显著提升硬化带宽度与入口角度，但对硬化深度和热输入的影响相对较小。 研究确定了最优工艺参数组合，可有效控制硬化深度、入口角度、热输入、功率密度及最大硬化带宽度的极值。验证结果表明所建模型预测精度高，误差率较低。

    关键词： 珠子几何形状，全因子设计，响应面法，方差分析，激光相变硬化

    更新于2025-09-23 02:06:13

  • 激光透射焊接在食品包装应用中的工艺参数优化

    摘要： 塑料连接技术在食品加工领域广泛应用，用于包装日益多样化的食品产品。激光透射焊接因其能显著降低模具成本并减少产品换型时的潜在停机时间，成为此类应用的理想选择。为在工业环境中实现这一优势，需要有效的工艺参数预测方法。本文采用目标驱动优化法，基于数值模拟预测聚乙烯薄膜与聚丙烯基材激光透射焊接的最优工艺参数。该优化过程的关键考量在于需满足特定预定义的焊缝宽度要求。

    关键词： MOGA（多目标遗传算法）、激光、有限元、优化、响应面法

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 通过激光透射焊接制备双层PMMA与6061-T6铝合金层压板：性能预测与优化

    摘要： 激光透射焊接可有效用于层压件的制造。本研究尝试通过激光透射焊接工艺制备由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和6061-T6铝合金组成的聚合物层压结构。通过一系列激光焊接实验分析了激光功率、焊接速度、焦点位置和轴向压力对搭接剪切力和焊缝宽度的影响。采用包含回归分析、方差分析和满意度函数法的响应面法对工艺数据进行分析。结果表明，焦点位置对搭接剪切力和焊缝宽度的影响最为显著。研究还根据两种不同标准进行优化以实现预期焊接性能。该方法获得的优化结果与验证实验测量结果高度吻合。

    关键词： 响应面法、聚合物-金属搭接接头、优化、激光透射焊接

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 曲面多道激光熔覆中曲线路径成形质量的控制与预测

    摘要： 本研究探究了曲线路径曲面多道激光熔覆中不同工艺参数的影响。通过中心复合设计改变输入激光功率、扫描速度、气体流量和重叠率，建立了熔覆层平整度比、未熔合及气孔面积的数学模型。采用响应面法分析了不同工艺参数与选定响应指标的相关性。适当提高激光功率和气体流量并降低重叠率可获得更高平整度比的熔覆层；适当提高激光功率和重叠率并降低扫描速度与气体流量能有效减少未熔合缺陷；通过适当提高激光功率和重叠率同时降低扫描速度与气体流量可减小熔覆层气孔面积。随后通过以最大化平整度比、最小化未熔合及气孔面积为目标的优化，获得了理想工艺参数组合。采用该参数组合进行实验验证，所得熔覆层质量良好，平整度比、未熔合及气孔面积的误差率分别为1.708%、5.714%和6.522%。本文为曲线路径曲面多道激光熔覆中平整度比、未熔合及气孔面积的预测与控制提供了理论指导。

    关键词： 中心复合设计，响应面法，曲面，激光熔覆

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 太阳能聚光光伏-热电（CPV-TE）混合系统的优化与性能分析

    摘要： 本研究首次提出了一个统计模型，用于预测聚光光伏-热电系统（CPV-TE）的发电效率。主要目标是分析对CPV-TE系统发电效率影响最大的输入因素（太阳辐射与光学聚光的乘积、外部负载电阻、热电?？橥雀吆突肪澄露龋?。我们开发了一种创新集成方法：基于耦合辐射、传导和对流热传递的多物理场数值模型（涵盖CPV-TE集热器内部的塞贝克效应与光电转换物理现象），并结合响应面法（RSM）模型。采用COMSOL 5.4多物理场软件进行基于有限元法的三维数值研究，并通过统计工具响应面法分析数值模型结果。通过方差分析（ANOVA）建立二次回归模型，检验各输入因素的统计显著性。结果显示发电效率的决定系数达0.9945，统计模型预测值与三维数值模型数据高度吻合。各参数对发电效率的影响重要性排序依次为：太阳辐射与光学聚光的乘积、热电?？橥雀摺⑼獠康缱韪涸?、环境温度。本研究基于四个输入参数建立了简易多项式统计模型，用于预测并最大化太阳能CPV-TE系统的发电效率。在最优工况参数下（太阳辐射与光学聚光乘积229.698 W/m2、环境温度303.353 K、电阻负载2.681Ω、热电模块高度3.083 mm）获得最大发电效率17.448%。

    关键词： 聚光光伏-热电系统（CPV-TE），电效率提升，响应面法（RSM）

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • Monel K-500超级合金低功率光纤激光打孔中几何特性的实验研究

    摘要： 采用光纤激光钻孔法可轻松实现先进难切削镍基高温合金的精密孔加工。相较于传统激光冲击钻孔，激光套料钻孔因其能获得更优的孔质量并实现宏观/微观尺寸孔加工而逐渐被广泛接受。本研究针对难切削Monel K-500合金薄板小直径孔加工中的几何质量特征（如孔锥度），系统开展了激光套料钻孔工艺性能研究。由于涉及众多且差异显著的过程参数，激光钻孔已成为高度非线性复杂工艺。本研究采用响应面法（RSM）处理非线性和复杂性问题以实现工艺优化，选取了锯切角度、功率设定、占空比、脉冲频率和套料速度等关键输入参数。通过精心设计的实验矩阵获取了关键过程参数对孔锥度特征影响的基础数据，最终建立了可靠的经验模型以关联不同质量特性。

    关键词： 孔锥度、响应面法、激光套料钻孔、蒙乃尔K-500合金、光纤激光器

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 镀锌钢激光钎焊的数值模拟与参数优化

    摘要： 为研究镀锌钢激光钎焊的热现象，以镀锌钢板为母材、CuSi3为填充金属开展了激光钎焊实验。采用有限元法对温度场进行数值模拟，并通过对比实验验证了模拟结果。使用高斯双椭球复合热源模型，计算了不同工艺参数下的温度场。结果表明：当激光功率为1600W、钎焊速度为0.96m/min时，接头峰值温度和温度梯度较低。应用响应面法对模拟数据进行处理，基于Box-Behnken设计采用线性和二次多项式方程建立了数学模型。结果表明所建模型在所用钎焊参数范围内能充分预测响应值。最终确定了最佳钎焊参数组合：激光功率1600W、钎焊速度0.96m/min、送丝速度1.19m/min、离焦量30mm时更有利于形成优质钎焊接头。

    关键词： 数值模拟、激光钎焊、响应面法、优化

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 新型工程化环保染料敏化太阳能电池：从金雀异黄酮、蜀葵和玫瑰茄中高效提取染料

    摘要： 本研究采用固液萃取法从金雀异黄酮（Cytisus）、蜀葵（Alcea rosea）和玫瑰茄（Roselle）三种植物中高效提取天然染料。通过响应面法（RSM）优化了萃取条件，以温度、时间和溶剂比例为变量，以提取样品在最大波长处的吸光强度为响应指标。金雀异黄酮、蜀葵和玫瑰茄花朵的最佳萃取条件分别为55°C/60分钟、44°C/40分钟和54°C/32分钟。三种染料的最适纯溶剂分别为纯乙醇和纯水。实验结果显示：金雀异黄酮、蜀葵和玫瑰茄在400nm、540nm和520nm波长处的吸光强度分别为1.182、1.532和1.932。制备太阳能电池时，阳极电极涂覆了TiO?薄膜，SEM和AFM分析表明该薄膜均匀无裂纹，平均粒径25-30nm。原子力显微镜显示TiO?薄膜平均粗糙度约205nm，而负载金雀异黄酮、玫瑰茄和蜀葵染料后的阳极表面粗糙度分别为154nm、101nm和119nm。通过光伏测试和IPCE测试表征电池性能，结果表明玫瑰茄染料制备的电池性能最优：效率达0.842%，开路电压0.644V，短路电流1.912mA/cm2，填充因子0.683，入射光子-电流转换效率18.943%。

    关键词： 蜀葵，染料敏化太阳能电池，响应面法，染料提取，金雀异黄酮，玫瑰茄

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 采用CL50WS材料对直接金属激光烧结工艺收缩率进行实验研究及优化

    摘要： 在当今竞争激烈的时代，模具质量对工具制造业至关重要，会直接影响最终产品品质。由于零件收缩率导致的模具尺寸偏差会增加次品率，而通过控制工艺的合理设计参数可最大限度减少收缩。因此，本研究旨在优化CL50WS模具材料DMLS工艺的参数配置。通过分析激光功率、层厚、扫描速度和填充间距四个关键工艺参数（以收缩率为响应指标），结果显示最优参数组合（激光功率129.814瓦、扫描速度554.439毫米/秒、层厚0.05毫米、填充间距0.01毫米）能使误差控制在可接受范围（高度偏差ΔH、宽度偏差ΔW和长度偏差ΔL分别为6.42%、8.29%和10.72%）。

    关键词： BBD，直接金属激光烧结，增材制造，优化，响应面法，收缩率，直接金属激光烧结

    更新于2025-09-16 10:30:52