光纤激光焊接的碳排放建模与多响应评价

作     者：吴剑钊 孙家豪 张超勇 曹华军 葛威威 WU Jianzhao;SUN Jiahao;ZHANG Chaoyong;CAO Huajun;GE Weiwei

作者机构：华中科技大学数字化制造装备与技术国家重点实验室武汉430074 新加坡国立大学机械工程系新加坡117575 湖北工业大学机械工程学院武汉430068 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2023年第59卷第7期

页      面：186-199页

核心收录：

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）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金国际合作与交流(51861165202)和国家自然科学基金(51575211)资助项目 

主　　题：激光焊接 碳排放 建模 焊接性能 多响应评价 

摘      要：全球暖化的背景下,环境影响与制造质量的协同探究成为了研究热点之一。激光焊接广泛应用于汽车、航空航天、轨道交通等制造业,但其碳排放高、能量利用率低。因此,亟需对激光焊接工艺的碳排放特性进行研究,并协同焊接质量展开综合评价。通过搭建激光焊接的碳排放监测平台,分析激光焊接平台各系统(激光发生器、冷水机、机器人、保护气体系统)的碳排放特性,构建激光对接焊的碳排放模型,计算了各系统不同阶段的碳排放占比。采用最优拉丁超立方采样法,开展激光对接焊实验,将拉伸强度和焊缝完整性作为焊接性能的评价指标,分析了激光工艺参数(激光功率、焊接速度、离焦量)对碳排放和焊接性能的影响。实验结果表明,焊接速度对碳排放影响最大,而激光功率对拉伸强度和焊缝完整性的影响最大。对于三个响应指标,激光功率呈正向作用,而焊接速度呈负向作用。根据提出的多响应综合评价方法,对25组激光对接焊的实验结果进行了评分与优劣排序。提出的方法可为激光低碳制造的工程评价提供一定的参考。