激光深熔焊技术凭借能量控制精确、焊接效率高、焊缝熔深大、自动化程度高等优势,在航空航天、造船、能源和汽车行业中得到了广泛的应用,成为当今重要的先进制造技术之一。在激光深熔焊过程中,工艺参数对焊接质量具有重要影响,工艺参数的选择不当会导致激光深熔焊的优势无法充分发挥,难以达到理想的焊接结果,造成焊接质量严重恶化。因此,如何获得最优的工艺参数对推广激光深熔焊技术具有重要意义。激光深熔焊过程中工艺参数(焊接速度、激光功率、离焦量等)与焊接结果(焊缝形貌、焊接变形、焊接缺陷等)之间的高度非线性关系难以表达,随着近似模型理论的出现,研究人员开始借助于近似模型建立工艺参数与焊接结果之间的联系。现有的基于近似模型的焊接工艺参数优化方法,主要通过焊接实验或者数值仿真模型,建立单一精度的近似模型用于工艺参数优化。但是,基于低成本数值仿真的近似模型往往精度不高,同时基于高精度物理实验的近似建模成本又太高,难以平衡建模成本和模型精度之间的矛盾。为了克服以上问题,本文采用变可信度近似模型研究激光深熔焊的工艺参数优化问题。基于变可信度近似模型的激光深熔焊工艺参数优化方法,将激光深熔焊的数值仿真模型作为低可信度(Low-Fidelity,LF)模型,用来反映焊接结果随工艺参数变化的趋势;将激光深熔焊的真实物理实验作为高可信度(High-Fidelity,HF)模型,用来保证近似模型的预测精度。首先建立激光深熔焊焊缝形貌和焊接角变形的三维数值仿真模型,通过数值仿真获取焊接结果的低可信度数据。然后,采用变可信度近似建模方法融合高/低可信度模型信息,建立准确表征工艺参数(焊接速度、激光功率、离焦量)与焊接结果(焊缝熔宽、焊缝熔深和角变形)之间关系的变可信度近似模型,从而达到平衡建模精度和成本目的。同时,通过随机采样验证了近似模型的预测精度,并在变可信度近似模型基础上,完成了工艺参数对焊接结果的因素分析。随后,将建立的变可信度近似模型与多目标优化算法集成,对激光深熔焊的多目标优化问题进行针对性求解,获得最优工艺参数组合解集。最后,将优化得到的最优工艺参数用于激光深熔焊试验,通过对优化结果的精度和焊接结果的性能进行分析,验证了所提出工艺参数优化方法的可靠性。试验结果表明:基于变可信度近似模型的激光深熔焊工艺参数优化方法可以在有效控制建模成本,获得高精度的最优工艺参数,并有利于减少焊接缺陷和改善焊接接头性能。