镍基合金是一种重要的航天航空材料，所以研究激光切割镍基合金的工艺参数对航天航空制造业有重要的价值。首先，采用正交试验法进行激光切割镍基合金，评估不同工艺参数的切割质量，直观分析优化工艺参数，得出优化值为80.175。然后，采用反馈式神经网络对切割质量进行训练拟合，预测17、18号样本的切割质量，误差百分比分别为3.14%、2.20%。最后，以此预测模型为基础，进行遗传算法的极值寻优，通过概率为0.4的交叉操作和概率为0.2的变异操作寻找种群范围内最优适应度值及对应变量值，此迭代进化过程为100次，得出的理论评分为89.076，验证试验得出的实际评分为89.150，误差仅为0.074。相比正交法直观分析优化，该方法只做少量试验样本，就可以快速找到最优工艺参数。

本实验使用Nd: YAG激光焊接机对双相钢进行工艺研究, 分别选取了电流、脉宽、频率三组参数, 利用正交试验法分析焊接质量的影响, 对测量结果进行极差分析, 得到所选取的最佳参数依次为: 电流110 A, 频率14 Hz, 脉宽1.4 ms; 进行方差分析, 得到电流对焊接质量影响的显著性大于频率, 脉宽几乎没有影响。

研究表面条纹微结构对激光诱导氧化膜着色机理的影响,具体分析不同工艺参数下激光诱导表面微结构的条纹宽度、条纹高度及条纹重叠度的变化特性。首先,通过改变离焦量、脉冲频率、扫描速度、条纹间隔、功率及打标次数等工艺参数来制备样本,观测并分析样本的条纹宽度受能量密度、光斑重叠度的影响,以估算条纹宽度。然后,通过条纹宽度和测量的表面粗糙度近似计算了条纹高度,理论与实际误差为-0.375 ~0.430 μm。同时,通过条纹宽度和条纹间隔计算了条纹间重叠度,并分析条纹高度、条纹间重叠度及表面粗糙度三者之间的关系。最后,通过表面粗糙度与条纹间隔计算类光栅闪耀角,发现类光栅闪耀角能更好地描述条纹凹凸程度。多次打标样本具有颜色饱和效应,并提出一种多层颜色打标模型。

基于人工神经网络,对激光切割镍基合金样本进行了训练函数拟合,以电流、脉宽、切速及离焦量作为输入向量,以挂渣宽度、切缝宽度及切割完整度的综合评分作为输出向量,找出了最小误差的隐含层节点,以此模型预测激光切割质量,得到最大误差为7.66%,最小误差为-0.32%。以综合评分作为遗传算法的适应度值,在实际应用的工艺参数范围内随机选择了50个种群作为最初寻优群体,对其进行交叉、变异和迭代等操作,寻找最优适应度值及对应的工艺参数。理论预测的最优适应度值为98.41,实际值为89.53,误差为9.03%。该验证样本的质量明显高于25个实验样本的,挂渣平均宽度为81.5 μm,切缝平均宽度为164 μm。

正交法优化激光切割镍基合金的切缝宽度不是最优方案,应考虑交互作用即因素间联合作用对实验指标的影响。正交实验设计包括:确定切割质量评价指标、确定因素水平、交互作用表头设计。为了规避实验偶然性进行两组交互作用正交实验,分别采用L₈(2 ⁷)正交表分析气压、离焦量与切速以及三者间两两交互作用对切割质量的影响,采用L₁₆(2 ¹⁵)正交表分析切速、电流、脉宽、频率以及四者间两两交互作用对切割质量的影响。根据实验结果进行直观分析与交互作用分析对比可得:交互作用分析可以在全面实验中准确找出最优方案。总结了激光切割镍基合金时存在的、显著影响切割质量的交互作用,两组实验得出的最佳工艺参数以及实验中重要的影响因素。

为了研究镀锌板激光切割工艺, 开展了Nd: YAG脉冲激光切割机切割厚度是0.5 mm的热镀锌板的工艺实验, 使用了氮气(N2)、氧气(O2)、氩气(Ar)和空气四种辅助气体。分别使用激光电源的不同工艺参数, 包括输出电流、脉冲脉宽、脉冲频率等, 通过多次实验测出最佳工艺参数, 氮气(N2)的最佳工艺参数为电流160 A、脉宽1 ms、频率60 Hz、加工速度400 mm/min; 氧气(O2)的最佳工艺参数为电流140 A、脉宽0.8 ms、频率50 Hz、加工速度450 mm/min; Ar能切开但挂渣较多的工艺参数为电流170 A、宽1.2 ms、频率65 Hz、加工速度300 mm/min; 空气的最佳工艺参数为电流160 A、脉宽1.0 ms、频率65 Hz、加工速度300 mm/min。通过测量切缝宽度以及观察挂渣量的多少, 判断切割质量, 得到结论: 氧气适用切割较厚镀锌板, 氮气适用切割薄镀锌板, 氩气切割镀锌板效果不佳, 针对本次实验, 空气切割质量最好。

研究了使用Nd∶YAG激光切割牌号为GH3128的高温合金钢过程中的工艺参数。采用正交法进行了20次试验。研究了影响激光切割质量的因素，包括氧气气压、离焦量、加工速度、输入电流、脉宽、频率及误差项。观测切割后的挂渣厚度、切缝宽度，并得到综合评价结果；采用直观分析法分析了各个工艺参数对切割质量的影响程度，得到最优工艺参数，并根据最优工艺参数进行验证试验。采用方差分析法分析了各个因素之间的交互作用及区组间差异，并研究交互作用及区组间差异对切割质量的影响。结果表明，正交法可以优化挂渣厚度和综合评价，但对切缝宽度无优化作用。