مدل‌سازی و بهینه‌سازی دوهدفه در فرآیند لایه‌نشانی دومرحله‌ای تحت قید حداکثر حرارت مجاز

Abstract

روش لایه‌نشانی دومرحله‌ای زیرشاخه‌ای از شیوه‌های ساخت سریع می‌باشد که در آن لایه‌ای از فلز مذاب بر روی زیرلایه نشانده شده و با انباشته شدن لایه‌ها بر روی هم هندسه‌ی قطعه کامل می‌شود. نرخ رسوب بالا، ارزان بودن و دامنه‌ی کاربرد وسیع از خصوصیات این روش می‌باشد. جوشکاری و فرزکاری کف‌تراشی دو گام پیاده‌سازی روش لایه‌نشانی دومرحله‌ای می‌باشند. در مرحله‌ی جوشکاری، فلز توسط خطوط جوش بر روی سطح نشانده می‌شود و در مرحله‌ی فرزکاری، لایه‌ی ساخته شده برای دستیابی به سطحی تخت و یکپارچه رویه‌برداری می‌شود. در این مقاله بهینه‌سازی فرآیند لایه‌نشانی دومرحله‌ای برای دستیابی به دو هدف متناقض و ناهمساز مورد توجه قرار گرفته است. این دو هدف متناقض عبارت از کاهش حجم ماشینکاری و افزایش مساحت مهره‌ی جوش می‌باشند. بدین منظور، نخست مدل‌سازی هندسی مهره‌ی جوش با توجه به اثر هم‌پوشانی خطوط جوش متوالی صورت پذیرفته است. سپس شرایط دستیابی به لایه‌ی شبه-تخت در مرحله‌ی جوشکاری بررسی شده و مدل مهره‌جوش برای کاهش حجم براده‌برداری تعمیم یافته است. سپس بهینه‌سازی مدل توسط الگوریتم ژنتیک با اعمال قیدهای فرآیندی و حرارتی صورت پذیرفته و نتایج بدست آمده با نتایج تجربی مقایسه گردیده است. در این مقاله با تعریف قید حرارتی، معیاری جدید برای یافتن پاسخ بهینه‌ی مدل دوهدفه ارائه شده است. نتایج بدست آمده نشان می‌دهد برای سیم‌جوش ER70S6 با قطر 8/0میلیمتر، پارامترهای بهینه عبارت از سرعت تغذیه‌ی m/min 6/8 و سرعت پیشروی m/min6/0 می‌باشند که بدون نقض قید حرارتی، نرخ رسوب mm3/min 4224 را ممکن می‌سازند.