基于响应面方法优化电磁钢层压板激光点焊工艺参数

《Scientific Reports》：Optimization of electromagnetic steel lamination laser spot welding process parameters using response surface methodology

　　

摘要

电工钢是电动机和变压器等关键部件所必需的材料。传统的连续焊接方式由于热量输入大且热影响区范围广，常常会导致材料的磁性性能下降。为了解决这一问题，人们采用了激光点焊技术，以此实现精确的能量控制并降低热影响。研究采用了基于中心复合设计的响应面方法，来分析激光功率、脉冲宽度以及离焦距离对材料剪切强度和焊点横截面积的影响。方差分析证实了这些因素的显著性，进而建立了回归模型，其R²值分别达到了0.88和0.82。通过响应面优化确定了最佳工艺参数，并通过进一步的单因素实验进行了验证。为了提高预测精度和实际应用性，还建立了简化模型，其有效性也通过实验结果得到了验证。此外，还比较了矩形、上升型、下降型以及三角形脉冲形状对焊接效果的影响。实验结果表明，下降型脉冲能够通过调控材料的凝固过程，有效抑制热裂纹和气孔的产生，从而提升焊接的稳定性和质量。