بهينه‌سازي برش ورق‌هاي اينكونل 718 با ليزر CO2 به روش الگوريتم ازدحام ذرات

Optimizing the Cutting of Inconel 718 Sheets with CO2 Laser by Particle Swarm Algorithm

در اين پژوهش متغيرهاي اثر گذار بر روي كيفيت برش ورق اينكونل 718 در فرايند برشكاري با ليزر بررسي شده است. با كمك طراحي آزمايش به روش تاگوچي، متغيرهاي ورودي شامل توان ليزر دي اكسيد كربن و سرعت برش براي برش سه ضخامت مختلف از آلياژ اينكونل 718 مورد بررسي قرار گرفت تا شرايط بهينه در نهايت به­دست آيد. پس از مشخص شدن داده ­هاي تست­ هاي تجربي، مجموعه داده به­دست امده به كمك الگوريتم شبكه عصبي مدل­ سازي گرديد. اين مدل در مرحله بعد توسط الگوريتم بهينه ­سازي تجمعي ذرات (PSO) استفاده شد تا پارامترهاي كانديد به ­دست امده را ارزيابي كند و كيفيت برش را بر اين اساس پيش ­بيني نمايد. در نهايت الگوريتم بهينه ­سازي تجمعي ذرات، مقدار بهينه شرايط برش را تعيين مي ­كند. نتايج نشان داد كه هنگامي كه توان ليزر 1714 وات، سرعت برش 1382 ميلي‌متر بر دقيقه و ضخامت قطعه 0/8 ميلي‌متر باشد، بهترين كيفيت براي برش ورق سوپر آلياژ اينكونل 718 با دستگاه برش ليزر دي اكسيد كربن به­ دست مي ­آيد. نتايج به­ دست آمده براي مقادير بهينه براي پارامترهاي برش آلياژ اينكونل با ليزر دي اكسيد كربن با استفاده الگوريتم بهينه­ سازي تجمعي ذرات توسط يك آزمايش تجربي و تحقيقات مشابه راستي آزمايي شد. نتايج اين آزمايش تجربي بسيار نزديك به مقادير بهينه الگوريتم بهينه­ سازي تجمعي ذرات است و اين نشان دهنده كارايي مدل شبكه ­هاي عصبي در تخمين كيفيت برش و كارايي بهينه ­سازي انجام شده توسط PSO در يافتن شرايط بهينه است.

In this paper, the impact of different operative variables on the quality of cutting of Inconel material 718 is studied. Utilizing Taguchi test design, the input variables including carbon dioxide laser power and the cutting speed for cutting three different thicknesses of Inconel 718 alloy were investigated in order to achieve the optimal conditions. After obtaining experimental test results, dataset was modeled using artificial neural networks. The neural network model is then used for evaluating candidate solutions in particle swarm optimization (PSO) algorithm which is employed for optimization of cutting conditions. The results indicated that when the laser power of is 1714 (W), the cutting speed is 1382 (mm/min) and the thickness of the material is 0.8 (mm), The best quality for cutting Inconel 718 is achieved with a carbon dioxide laser cutting machine. The results of optimal cutting parameters of Inconel alloy with carbon dioxide laser which were obtained by PSO were verified through an experimental test and similar papers. The results of this experimental test were very close to the optimal values of the PSO, which demonstrates the efficiency of neural network model in predicting the quality of cutting and the efficiency of PSO in finding optimal conditions.