国内外铝管微弧氧化工艺研究   随着现代工业对铝合金材料厚度、硬度、粗糙度以及耐磨性等性能的更高要求,微弧氧化作为一项学科交叉技术越来越受到学者们的广泛研究。本论文采用改进PSO-SVM对微弧氧化工艺加工模型的建立及预测,达到了降低模型预测值与实际输出值的标准误差的效果;在此基础上设计的正负向单独可调的双脉冲电源系统,在一定程度上理想降低微弧氧化的电源能耗;设计了多目标参数优化模糊控制方法,实现了提升模型预测的优化效果。论文研究成果可为微弧氧化工艺优化提供一定的借鉴。微弧氧化技术在铝、镁、钛等金属的膜层改良方面具有很好的实用价值。而当下研究表明微弧氧化膜层质量的衡量指标受到各种工艺参数的综合影响,针对当前微弧氧化工艺输入—输出模型还没有更好的科学解释,而且微弧氧化输入参数对输出参数的映射模型的模糊性。利用不同功率的激光对膜层进行重熔处理,采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、电化学工作站以及摩擦磨损实验对比分析激光处理前后膜层的微观结构、相组成、显微硬度、耐蚀性以及耐磨性能。结果表明:激光重熔处理使膜层进行了重熔,膜层部分微孔被熔融物填充,膜层重新熔融冷却后仍与基体结合良好,且更加致密。激光处理后的氧化膜仍然主要由γ-Al2O3相组成,并产生了少量α-Al2O3相。随着激光功率的增加,硬度先增加后降低,激光功率为150W时,显微硬度最大,为625HV。电化学测试表明,经150W激光处理后的膜层自腐蚀电位正移为-0.577V,自腐蚀电流密度降低为3.903×10-6 A/cm2。摩擦磨损实验表明,磨损过程出现三体磨损,膜层表面出现剥落现象,磨损量约为基体的1/323。 本论文在微弧氧化工艺加工模型的建立和参数优化控制问题上,围绕各种输入影响因子参数(电流密度、脉冲频率、占空比和氧化时间)与输出膜层质量指标(膜层厚度、膜层粗糙度和膜层硬度)的复杂映射关系展开。论文工作主要包括以下内容:(1)通过在特定经验配比的电解液体系下进行试验,观察实验现象,结合材料归纳总结了微弧氧化工艺的成膜过程,以求掌握铝合金微弧氧化工艺机理,为下一步模型建立做一定的铺垫。(2)本论文采用改进PSO-SVM算法建立工艺参数加工模型,改进PSO算法发挥其快速收敛的全局模式与较高鲁棒性的局部模式作用,优化参数样本集合;SVM对小样本、非线性的问题进行线性问题转化,并作回归拟合,建立了多输入多输出的参数预测模型。(3)在模型建立的基础上,本论文设计了一款微弧氧化正负单独可调的双脉冲电源,分别进行了电源电气系统设计和电源控制系统设计,以实现电源的节能降耗。(4)最后,针对微弧氧化工艺流程多目标参数优化问题,根据经验模糊规则进行模糊推理,结合输入参数对膜层质量的影响权重对工艺加工参数整体优化,设计了微弧氧化多目标优化模糊控制方法。