[发明专利]一种激光增材制造过程低碳建模与工艺参数优化方法

权利要求书

1.一种激光增材制造过程低碳建模与工艺参数优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、基于激光发生器、冷却子系统、送粉子系统、进给子系统、辅助子系统碳足迹分析建立激光增材制造碳足迹模型；

S2、搭建功率实时监控平台获取碳足迹模型试验参数；

S3、考虑熔覆质量与熔覆成本的要素构建面向碳排放的激光增材制造工艺参数优化模型；

S4、基于人工鱼群算法的激光增材制造工艺参数优化模型求解；

S5、实例分析，通过激光增材制造实验案例验证模型的有效性与可行性；

步骤S1包括如下子步骤：

S11、构建待机时间函数T_s＝T_i+T_p+T_g，

式中，T_i为激光器间隔时间；T_p为前期准备时间；T_g为送粉器延迟时间；

S12、构建熔覆过程时间数学函数为

式中，l为熔覆长度；d为光斑直径；s为基体需要熔覆宽度；α为搭接率；N为熔覆层数；V_s为扫描速度；

S13、构建冷却子系统工作时间函数为

式中，v_k为冷却水流速；c为冷却水比热容；ρ为冷却水密度；ΔT为冷却水温差；P_lm为激光发生器子系统工作功率；P_lin为激光输入功率；

S14、建立激光发生器系统碳足迹模型C_l＝(P_ls*(T_s-T_i)+P_lm*T_m+P_li*T_i)*C_e，式中，P_ls为激光发生器子系统间隔功率；P_li为激光发生器子系统待机状态时功率，C_e为电网碳排放因子；

S15、送粉子系统碳足迹模型C_p＝(P_ps*T_s+P_pm*T_m)*C_e，

式中，P_ps为送粉子系统待机状态功率；P_pm为送粉子系统工作状态功率；

S16、进给子系统碳足迹模型C_m＝(P_ms*T_s+P_mm*T_m)*C_e，

式中，P_ms为机床待机状态功率，P_mm为机床工作状态功率；

S17、冷却子系统作为独立的子系统不受激光输入功率影响，冷却子系统碳足迹模型C_c＝(P_cs*(T_total-T_c)+P_cm*T_c)*C_e，

式中，P_cs为冷却子系统待机状态功率；P_cm为冷却子系统工作状态功率，T_total为熔覆过程总时间；

S18、辅助子系统碳足迹模型

式中，n为辅助系统个数；P_i为辅助系统工作功率；N_i为辅助系统开关函数，

S19、激光增材制造过程总碳排放模型

2.如权利要求1所述的激光增材制造过程低碳建模与工艺参数优化方法，其特征在于，步骤S2包括如下子步骤：

S21、搭建功率实时监控平台；

S22、数据拟合得到与激光输入功率与输出功率的数学关系式P_lm＝3.189*P_lin+22.86；

S23、数据拟合扫描速度功率变化函数为P_mm＝0.008*V_s+52.78；

S24、获取送粉子系统功率参数值；

S25、获取冷却子系统工作功率值。