鋼帶制造業(yè)通過持續(xù)不斷地提出新的冶金概念從而革新變化，但這也對突破已有生產(chǎn)系統(tǒng)的技術(shù)限制提出了新的挑戰(zhàn)。?

作為鋼板加工機電一體化解決方案的供應商，法國Clecim SAS公司擴大了其激光焊機生產(chǎn)線，新一代激光焊機配備了能夠使用12kW的激光源切割和焊接厚板，得益于其全新的智能系統(tǒng)，能夠通過固態(tài)激光切割和焊接加工厚達9毫米的帶材。

2019年，公司曾對激光切割工藝進行了廣泛研究，并結(jié)合機器學習技術(shù)，實現(xiàn)了在厚度范圍內(nèi)提供穩(wěn)健切割預設的模型。而本案例則關注的是激光焊接工藝和高質(zhì)量數(shù)據(jù)的獲取，這將為創(chuàng)建焊接模型提供數(shù)據(jù)保障，也是實現(xiàn)全自動化機器的最后一步。

而要獲得高質(zhì)量的焊縫品質(zhì)，必須至少滿足兩個標準：良好的強度：焊縫應牢固、均勻，不得有虛焊、裂紋、未焊透、焊穿、豁口等缺陷，且應能實現(xiàn)規(guī)定的強度要求（通常使用Erichsen杯突試驗進行評估）；焊縫無缺陷：焊接后的表面應無焊渣、飛濺物、氣孔、焊瘤、凸起、凹陷、底部填充等缺陷；

上述的雙重約束，使得尋找激光焊接鋼板的最優(yōu)參數(shù)變得十分困難，加之生產(chǎn)線的生產(chǎn)率要求及來料質(zhì)量波動，讓最優(yōu)工藝參數(shù)的找尋成為了一項挑戰(zhàn)性的工作。

若要在給定的材料上達成此結(jié)果，需要遵循如下幾個步驟：?

• 確定焊接缺陷圖和可焊性區(qū)域（即焊縫無缺陷區(qū)域）；

• 測定基材強度，以確保各片材料均勻同質(zhì)；

• 針對先前識別得到的高度不規(guī)則可焊性區(qū)域上的焊縫強度進行DOE研究，并對實驗結(jié)果進行分析和建模。

幸運的是，JMP提供了一系列完整的工具，多平臺的結(jié)合為實現(xiàn)目標提供了一套嚴謹?shù)姆椒ā?/strong>為達成目標，團隊在激光焊接工藝參數(shù)找尋過程中的多個步驟中使用了JMP軟件：

借助于圖形生成器、定制地圖（個性化定制各種地圖形狀），以及儀表板功能，團隊能夠直觀地組織數(shù)據(jù)，包括焊接缺陷（焊接缺陷圖，可焊性區(qū)域）和焊接強度（Erichsen杯突測試）。

一旦確定了可焊接區(qū)域（即焊接沒有缺陷的區(qū)域），即可采用實驗設計方法研究焊道的強度。在此案例中，團隊僅考慮了2個參數(shù)（激光功率、焊接速度） 。

通過方差分析（ANOVA）和分布平臺，就待處理的基材同質(zhì)性及其材料強度水平做出統(tǒng)計分析結(jié)果，為實現(xiàn)基于數(shù)據(jù)的決策提供有力的依據(jù)。

JMP獨有的定制實驗設計平臺靈活易用，允許針對遇到的約束進行高度定制，研究高度不規(guī)則形狀，使團隊有機會探索使用候選點的方法（協(xié)變量），以及裂區(qū)設計和不受控制的因素等，對非同質(zhì)材料和定義的無缺陷參數(shù)區(qū)間中給定的候選參數(shù)條件進行焊接強度分析?。

通過擬合模型平臺對焊縫強度進行建模，不僅可以了解所涉及的物理現(xiàn)象，還可以通過響應曲面刻畫器進行多標準優(yōu)化。

最后，團隊對上述設置進行了驗證試驗，發(fā)現(xiàn)焊縫表面無缺陷，其整個寬度的強度與基材的強度相當。

↑上圖展示了3次Erichsen杯突測試試驗的結(jié)果。從視覺上可以看出，斷裂的是材料本身而不是焊縫。此外，所有測試都顯示出與基材相當?shù)膹姸人健?/p>

最終，團隊選出的最優(yōu)點既可以滿足最高生產(chǎn)率，且具有良好的焊接強度，無缺陷又具備一定抗力，所有目標全部達成，實現(xiàn)了公司設備全自動化之前的最后一步。結(jié)合2019年公司借助機器學習技術(shù)實現(xiàn)了在厚度范圍內(nèi)的穩(wěn)健切割模型，讓智能制造真正在公司落地應用。

以上就是今天帶來的探索最優(yōu)工藝參數(shù)的經(jīng)典案例。想要查看完整案例的朋友們，可掃描下方二維碼訪問：

原文直達：

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