基于响应面法的Ni60/WC涂层表面织构皮秒分束工艺参数预测研究

作     者：钟林 伍小龙 王国荣 罗敏敏 王紫萱 魏刚 王杰 冷晓栋 曾秦涛 张文超 敬佳佳 ZHONG Lin;WU Xiaolong;WANG Guorong;LUO Minmin;WANG Zixuan;WEI Gang;WANG Jie;LENG Xiaodong;ZENG Qintao;ZHANG Wenchao;JING Jiajia

作者机构：西南石油大学机电工程学院成都610500 西南石油大学能源装备研究院成都610500 重庆铁马工业集团有限公司重庆400050 

出 版 物：《表面技术》 (Surface Technology)

年 卷 期：2024年第53卷第9期

页      面：167-179页

核心收录：

学科分类：080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 0803[工学-光学工程] 

基　　金：成都市国际合作项目(2019-GH02-00055-HZ) 四川省科技厅自然科学基金创新研究群体项目(2023NSFSC1980) 国家自然科学基金面上项目(51775463) 四川省科技计划项目(2021YJ0347) 

主　　题：皮秒激光 分束激光加工 Ni60/WC 圆凹坑织构 CCD响应面法 参数预测 

摘      要：目的实现六分束激光在Ni60/WC涂层表面烧蚀目标织构激光加工工艺参数的精确选择。方法基于CCD响应面法,设计在不同的激光工艺参数下对Ni60/WC涂层表面进行织构烧蚀试验,以激光频率、扫描次数、扫描速度为影响因素,以圆凹坑织构直径、深度及由其直径和深度综合加权所得的综合目标为响应目标,建立目标织构所需激光工艺参数的预测模型,以织构直径、深度及综合目标作为优化条件,对预测模型进行实验验证。结果扫描次数对织构直径的影响最显著,单个脉冲光斑上所聚集的能量大小是影响织构直径误差的关键因素。对织构深度影响最显著为扫描次数和频率,织构深度与扫描次数、频率呈正相关,不同因素间的交互作用是影响织构加工结果的关键。通过对预测模型所优选的参数进行实验验证发现,以织构直径和深度、综合目标建立的预测模型优选工艺参数所加工圆凹坑织构的质量评价指标与其预测指标的误差率分别为19.37%、3.57%。功率为6 W时,六分束激光加工最优工艺参数为速度5500 mm/s、频率400 kHz、扫描2次。结论通过综合目标建立的Ni60/WC涂层表面圆凹坑织构六分束激光加工参数优选预测模型精确程度较高,能够实现Ni60/WC涂层表面加工所需织构激光参数的准确预测,为涂层表面织构加工激光参数精确选择提供了理论依据。