基于MOGWO的45#钢表面激光抛光工艺参数多目标优化.pdf
激光抛光技术是近年来飞速发展的一种新兴表面加工技术，因具备非接触式的加工方式、易于自动控制、可实现复杂零件的表面抛光加工、抛光材料范围广、效率高、精度好、无污染、无废料的优势而备受研究者的关注，逐步在各类工业产品的表面加工中得到广泛应用。激光抛光主要分为用于塑性材料加工的热抛光和用于脆性材料的光化学抛光。金属材料的表面激光抛光属于热抛光的加工范畴。金属激光抛光是多参数耦合相互作用的过程，其抛光效果及抛光层的性能取决于多项评价指标。目前关于激光抛光工艺参数的优化多以单目标为主，即降低表面粗糙度，但对抛光层的其他评价指标的研究较少。关于如何精确构建激光抛光工艺参数与不同指标间的映射关系并综合、客观对激光抛光工艺参数进行寻优的研究鲜有报道。本文以面向应用的数控铣削45#钢为研究对象，设计相关试验，构建激光抛光工艺参数与各优化目标之间的指数模型和二阶响应面模型，对比2个模型的预测精度，采用MOGWO算法结合TOPSIS-CRITIC综合评价决策体系进行寻优及多属性决策，获得最佳工艺参数组合并通过试验进行验证。
1）提出了一种45#钢表面激光抛光工艺参数优化设计方法。以功率P、扫描速度v和搭接距离δ为变量，采用BBD法进行试验设计，以表面粗糙度值、抛光层硬度和抛光层深度作为优化目标，构建激光抛光工艺参数与激光抛光多目标之间的指数模型和二阶响应面模型，并对比2个模型的预测精度，结果表明，二阶响应面模型具有更高的预测精度，能够更好地反映激光抛光工艺参数与各响应目标之间的映射关系。
2）基于MOGWO算法和TOPSIS-CRITIC综合评价决策体系，获得45#钢表面激光抛光最佳工艺参数组合，通过实际验证表明，激光抛光后表面粗糙度值Ra由11.563 μm降至5.713 μm，降幅为50.59%；激光抛光后表面显微硬度由185.9HV0.5升至364.7HV0.5，升幅为96.18%。此时的抛光深度为0.051 mm。模型预测值与实际测量值的最大相对误差为7.84%。
3）研究方法可为其他金属表面激光抛光工艺参数优化提供借鉴，但对复杂多样化形貌表面进行激光抛光及激光抛光后微观组织与性能的精确化调控等问题仍须进一步探索。
梁强, 徐永航, 李永亮, 等. 基于 MOGWO 的 45#钢表面激光抛光工艺参数多目标优化[J]. 表面技术, 2024, 53(10): 173-182.
LIANG Qiang, XU Yonghang, LI Yongliang, et al. Multi-objective Optimization of Laser Polishing Process Parameters for the Surface of 45# Steel Based on MOGWO[J]. Surface Technology, 2024, 53(10): 173-182.
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审核|汪 潇
编辑|邓李旸
