预测使用激光弧混合增材制造生产的沉积层的几何尺寸
Junfei Xu1, Junhua Wang1,2,3, Yanming Wu4
1School of Mechanical and Electrical Engineering, Henan University of Science and Technology, Luoyang 471003, China.
Micromachines
|July 27, 2024
概括
控制激光弧混合增材制造 (LAHAM) 的尺寸是关键. 一个PSO-XGBoost模型准确地预测了层宽度和高度,提高了工业应用的成型精度.
科学领域:
- 材料科学与工程 材料科学与工程
- 制造业 制造技术 制造技术
- 计算建模 计算建模
背景情况:
- 激光弧混合增材制造 (LAHAM) 提供了工业潜力,但在维度准确性方面面临挑战.
- 对沉积层尺寸 (宽度和高度) 的精确控制对于在LAHAM中形成精度至关重要.
- 现有的方法难以准确预测和管理LAHAM过程中的几何变化.
研究的目的:
- 调查过程参数对LAHAM沉积层的宽度和高度的影响.
- 开发和验证用于准确预测层尺寸的预测模型.
- 为了增强尺寸控制和提高LAHAM的整体成形精度.
主要方法:
- 对激光功率,弧流和扫描速度对层尺寸的影响进行实验分析.
- 塔古奇方法的应用,用于对参数显著性的定量分析.
- 使用极端梯度提升 (XGBoost) 优化与粒子群优化 (PSO) 的预测模型的开发.
主要成果:
- 层宽度与激光功率和弧流正相关;与扫描速度负相关.
- 层高度与激光功率和扫描速度有负相关性;与弧流有正相关性.
- 与PSO-SVR和基线XGBoost相比,PSO-XGBoost模型显示出更高的准确性和更低的错误指标 (MRE,MSE,R2).
结论:
- 弧流是对沉积层尺寸最有影响力的参数,其次是扫描速度.
- 开发的PSO-XGBoost模型有效地捕捉了复杂的非线性关系,以便在LAHAM中准确地进行维度预测.
- 这项研究为优化LAHAM工艺参数提供了宝贵的见解,以实现所需的几何精度.
