Model-based optimization of electron beam welding for obtaining defect-free welds

Model-based optimization of electron beam welding for obtaining defect-free welds

 

The optimization of welds obtained by electron beam welding is a multi-criterial task, involving the requirements for the geometrical characteristics of the welds, together with the fulfilment of the requirements for lack of defects. This complex task can be solved through estimation of adequate models for the dependencies of the quality characteristics on the process parameters and finding optimal solutions that fulfil simultaneously all criteria. In this paper, only the appearance of critical defects at certain regime conditions is considered, without taking into account of the type or the number of the defects. The modelling is done by implementation of two approaches – statistical approach based on regression analysis and discriminant analysis for defining the areas of the process parameters, where the appearance of defects is or is not expected. Different modelling approaches are compared and their applicability is discussed. Experimental data are used for the investigation of the influence of the variation of different electron beam welding regime conditions – electron beam power, welding velocity, the distances from the main surface of the magnetic lens of the electron gun to the beam focusing plane and to the sample surface on the considered performance characteristics.

 

Оптимизацията на заваръчните шевове, получени чрез заваряване с електронен лъч, е многокритериална задача, включваща изисквания за геометричните характеристики на заваръчните шевове, както и изпълнението на изискването за липса на дефекти. Тази сложна задача може да бъде решена чрез оценка на адекватни модели за зависимостта на качествените характеристики от параметрите на процеса и намиране на оптимални решения, които изпълняват едновременно всички критерии. В тази статия се разглежда само появата на критични дефекти при определени режимни условия, без да се взема предвид вида или броя на дефектите. Моделирането се осъществява чрез прилагане на два подхода – статистически подход, базиран на регресионен анализ и дискриминационен анализ за определяне на областите на параметрите на процеса, при които се наблюдава или не се наблюдава появата на дефекти. Различните подходи за моделиране са сравнени и се обсъжда тяхната приложимост. Експериментални данни се използват за изследване на влиянието на вариацията на различните режимни условия при електроннолъчево заваряване – мощност на електронния лъч, скорост на заваряване, разстоянията от главната повърхност на магнитната леща на електронната пушка до фокуса на лъча и до повърхността на заварявания образец върху изследваните изходни характеристики.

 

Download PDF full text