研究目的
研究激光热处理参数的影响与控制，以优化AISI 4340钢圆柱标准试样的力学性能。
研究成果
激光热处理能显著提升AISI 4340钢的机械性能，包括使疲劳极限寿命提高至原来的5倍。这是由于高表面硬度可防止原子键断裂形成自由表面，从而抑制微裂纹扩展。本研究的主要发现和成果可直接应用于激光热处理行业及机械零件设计领域。
研究不足
实验的技术和应用限制包括：需要对激光功率进行二阶控制函数以实现较宽的均匀深度范围（大于80毫米），并研究扭转扭矩与正常拉伸效应共同作用对疲劳寿命的影响。
1：实验设计与方法选择：
通过逐步建立温度分布与硬化层深度的数值预测模型、开发沿圆柱纵轴实现均匀相变深度的激光功率调节函数、搭建实验平台、设计实验方案及开展静力学与疲劳力学测试（滞回环）、进行方差分析、采用响应面法呈现力学测试结果、基于神经网络预测能力建立预测模型，以及对数值结果的分析讨论和微观组织与断口形貌的可视化观察，构建了机械行为分析方法体系。
2：样本选取与数据来源：
按照ASTM E8标准尺寸要求，在激光热处理后精心制备并加工试样。
3：实验设备与材料清单：
使用配备FANUC M710iC/70工业机器人的机器人激光热处理单元、光纤激光系统（IPG YLS-3000-ST2）、FLIR A325sc红外热像仪及自动拉伸试验机（MTS 810材料试验系统）。
4：2）、FLIR A325sc红外热像仪及自动拉伸试验机（MTS 810材料试验系统）。 实验流程与操作规范：
4. 实验流程与操作规范：编程控制激光束路径使其相对圆柱外表面聚焦，固定圆柱旋转速度，激光束扫描速度与激光功率为可控参数。
5：数据分析方法：
采用方差分析、响应面法呈现力学测试结果，并基于神经网络预测能力建立预测模型。
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FLIR A325sc
A325sc
FLIR
Infrared thermal imaging camera used to continuously measure the temperature value at the outer surface of the specimens.
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IPG YLS-3000-ST2
YLS-3000-ST2
IPG
Fiber laser system class 4 with a total power of 3-kW for a wavelength between 1070-nm and 1080-nm.
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FANUC M710iC/70
M710iC/70
FANUC
Industrial robot comprising a manipulator, a controller and a system software to perform tasks described in the programming language KAREL or through TPP (Teach Pendant Programming).
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MTS 810 Material Test System
810
MTS
Automatic tensile testing machine which has a total tensile load of 100-kN used to measure the numerical values of mechanical properties.
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