基于响应曲面法的不锈钢电解质等离子体抛光工艺参数优化

作     者：纪刚强 孙桓五 段海栋 杨冬亮 李思雪 JI Gangqiang;SUN Huanwu;DUAN Haidong;YANG Dongliang;LI Sixue

作者机构：太原理工大学机械与运载工程学院太原030024 太原工业学院工程训练中心太原030008 煤炭资源开采利用与装备工程国家级实验教学示范中心太原030024 

出 版 物：《现代制造工程》 (Modern Manufacturing Engineering)

年 卷 期：2022年第6期

页      面：68-77页

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：山西省重点研发计划项目(201903D121091) 

主　　题：电解质等离子体抛光 316L不锈钢 表面粗糙度 材料去除率 响应曲面法 参数优化 

摘      要：采用响应曲面法中的Box-Behnken(三因素三水平)实验设计方法,根据实验结果分别建立电压、温度和电解质浓度3个工艺参数下的表面粗糙度和材料去除率响应曲面分析模型;通过研究表面粗糙度Ra和材料去除率MRR在各工艺参数相互影响下的响应曲面和等高线图,得到工艺参数对响应因子即表面粗糙度Ra和材料去除率MRR的影响规律,以及相应目标下的最优工艺参数组合;对最优工艺参数组合进行实验验证并检验模型的准确性。单目标参数优化结果显示,当电压为262 V、温度为80℃及电解质浓度为3.5 wt%时,表面粗糙度Ra达到最小值0.055μm;当电压为239 V、温度为71℃及电解质浓度为4.0 wt%时,材料去除率MRR达到最大值4.766μm/min。双目标参数优化结果显示,当电压为238 V、温度为72℃及电解质浓度为3.8 wt%时,表面粗糙度Ra和材料去除率MRR分别为0.071μm和4.413μm/min。实验验证结果显示,单目标优化时样品的表面粗糙度Ra=0.057μm、材料去除率MRR=4.980μm/min;多目标优化时样品的表面粗糙度Ra=0.078μm,材料去除率MRR=4.292μm/min,且相对误差均在合理范围内。同时不锈钢电解质等离子体抛光工艺参数响应曲面模型准确性较高,具有良好的预测能力,在最佳工艺参数组合下加工的工件表面平整光滑,机械加工的痕迹基本被去除。