[发明专利]一种阻止裂纹扩展的高能量电脉冲技术的工艺参数优化方法

说明书

阻止裂纹扩展的高能量电脉冲技术的工艺参数优化方法，包括以下步骤：确定基于均匀设计法制定的高能量电脉冲技术阻止裂纹扩展实验的主要因素；确定基于均匀设计法制定的高能量电脉冲技术阻止裂纹扩展实验的各因素的水平；确定基于均匀设计法制定的高能量电脉冲技术阻止裂纹扩展实验的评价指标；采用均匀设计法制定优化方案；根据优化方案开展高能量电脉冲技术阻止裂纹扩展的实验；采用均匀设计法的数据分析手段对实验结果进行处理分析，得到各工艺参数的独立作用与交互作用对裂纹止裂效果的影响以及确定出阻止裂纹扩展的高能量电脉冲技术的最优工艺参数值。本发明具有能够得到满足高能量电脉冲技术裂纹止裂效果的最优工艺参数的优点。

技术领域

本发明涉及金属材料裂纹止裂技术领域，特指一种阻止裂纹扩展的高能量电脉冲技术的工艺参数优化方法。

背景技术

向含有裂纹的工件中输入高能量脉冲电流，由于裂纹的存在，电流在裂纹尖端绕流集中，在焦耳热作用下，裂纹尖端瞬间熔化，形成类似于止裂孔的熔孔，从而达到阻止裂纹继续扩展的目的。高能量电脉冲技术的工艺参数直接影响工件裂纹止裂的效果。高能量电脉冲技术的工艺参数主要包括电流峰值、脉冲宽度、脉冲重复频率、电脉冲作用次数等。目前对阻止裂纹扩展的高能量脉冲技术的工艺参数的制定仍然存在着较大的主观性，主要是依靠经验来确定具体的工艺参数值，导致高能量电脉冲技术工艺在应用过程中，经常会出现裂纹止裂效果不稳定和不理想的情况，因此有必要对阻止裂纹扩展的高能量电脉冲技术的工艺参数优化方法开展进一步的研究，为高能量电脉冲技术在金属材料裂纹止裂技术领域中的推广与应用提供技术支持。

常用的实验设计方法有全面实验设计法、正交实验法等。采用全面实验法设计实验方案来确定出裂纹止裂效果最优的工艺参数，实验次数较多且不便于实际操作。正交实验法是从次数众多的全面性试验中，挑选出次数较少且又具有代表性的组合条件进行试验。这些代表性的组合条件使得正交实验设计方案具有均衡搭配和整齐可比的特点。正是由于正交表所具有的这种特点，采用正交实验法安排实验方案，不仅可以有效地减少实验的次数，而且还可以获得可靠的实验分析结果。但是当各个实验因素的水平数较多时，正交实验法也需要做较多次数的实验，因此正交实验法仍不能在有效的减少实验次数的情况下确定出高能量电脉冲技术止裂裂纹效果最优的工艺参数。均匀设计法是只考虑实验点在实验范围内均匀散布的一种实验设计方法，与正交实验法相比，去掉了整齐可比的要求，给实验者更多的选择，从而可以用较少的实验次数达到预期的实验结果。若在一项实验中有a个因素，每个因素有b个水平，均匀设计法只需要做b次实验即可得出预期结果而正交实验法却需要做b²次实验才能得出预期效果。综上所述，均匀设计法的实验次数相对于正交实验法的实验次数大大减少，因而减少了实验成本，降低了实验的操作难度，提高了实验的可操作性。同时均匀设计法提供的均匀设计表在选用时有较高的灵活性，更加方便实验者使用。此外，高能量电脉冲技术的独立工艺参数以及工艺参数之间的交互作用对裂纹止裂效果的影响的研究也很匮乏，这也是导致高能量电脉冲技术在止裂裂纹时容易出现止裂效果不理想和不稳定的主要原因之一，如何揭示高能量电脉冲技术的独立工艺参数以及工艺参数之间的交互作用对裂纹止裂效果的作用规律已经成为阻止裂纹扩展的高能量电脉冲技术领域的关键问题之一。

针对阻止裂纹扩展的高能量电脉冲技术的工艺参数的制定仍然存在着较大的主观性而导致裂纹止裂效果不理想且不稳定的问题，本发明提出一种阻止裂纹扩展的高能量电脉冲技术的工艺参数优化方法，即采用能够有效减少实验次数的均匀设计法制定实验方案，能够确定出裂纹止裂效果最优的工艺参数值，并且采用全回归法、逐步回归法以及后退法对实验结果进行分析，能够得到工艺参数的独立作用与交互作用对裂纹止裂效果的影响，从而为阻止裂纹扩展的高能量电脉冲技术的工艺参数的制定提供依据。

发明内容