1 上海飞机制造有限公司，上海 200120
2 上海市激光技术研究所，上海200233
3 上海激光智能制造工程技术研究中心，上海200233
4 上海市激光束精细加工重点实验室，上海 200233
在WC粒径0.7～0.8 μm、质量分数91.5%～92.0%的Co-WC二元硬质合金上进行了恒定单脉冲能量下，不同填充间距和加工次数的皮秒脉冲激光加工工艺试验研究，发现在小于光斑宽度的填充间隔尺寸范围内，填充间隔增大，加工面呈现表面粗糙度降低的光整加工效果；填充间距减小，激光对材料的蚀除效果增加；加工次数越多，材料去除深度越大；加工次数持续增加，材料表面钝化失活，激光的蚀除作用减弱；通过对激光加工区域的残余应力检测，发现皮秒激光加工对硬质合金表面残余应力影响不明显；对硬质合金钻头副切削刃口进行脉冲激光刃口修磨，去除了砂轮修磨残留的微观缺口，获得了更好的刃口质量和前刀面表面质量。
硬质合金 皮秒激光 表面粗糙度 残余应力 cemented carbide picosecond laser surface roughness residual stress
1 上海市激光技术研究所，上海 200233
2 上海激光智能制造工程技术研究中心，上海 200233
3 上海飞机制造有限公司，上海 200120
通过混合不同粒径、不同比例WC颗粒的纯Co粉末，在不同工艺装备和参数下进行激光熔覆试验及结果检测，证明大芯径、大光斑的半导体激光更适用于金属基硬质合金熔覆。通过降低光斑能量集中度，降低输入功率，减小热输入，增大WC颗粒粒径，降低WC颗粒的热敏感度，能有效抑制WC熔解和分解，减小熔覆层气孔数量和尺寸。采用基材预热或全Ar气保护可降低熔覆层的开裂倾向。全Ar气保护条件下，采用输入功率800 W、扫描速度4 mm/s、送粉率11 Hz参数组，或基材预热400～450 ℃条件下，采用输入功率800 W、扫描速度7 mm/s、送粉率11 Hz参数组，均获得了WC质量分数60%、无开裂、低气孔率的大面积WC-Co激光熔覆硬质合金涂层。
激光熔覆 硬质合金 涂层 laser cladding cemented carbide coating
1 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所纳米真空互联实验站, 江苏 苏州 215123
2 材料科学姑苏实验室, 江苏 苏州 215123
研制具有实用价值的超导量子系统需要进一步提高量子比特的质量, 目前材料及核心表界面缺陷是限制量子比特相干时间的重要因素。微波谐振器作为超导量子芯片的重要组成部分, 可用于表征材料质量及相关器件制备工艺优劣。利用分子束外延 (MBE) 技术在本征硅 (111) 衬底上生长铝 膜, 制备 λ/4 共面波导谐振器。通过硅衬底的处理和高质量铝薄膜的制备, 在 20 mK 的温度和近单光子探测功率下将谐振器本征品质因子提升到 106。
量子电子学 共面波导谐振器 低损耗 品质因子 单光子 quantum electronics coplanar waveguide resonator low loss quality factor single photon
1 东华大学机械工程学院智能制造研究所, 上海 201600
2 上海市激光技术研究所, 上海 200235
熔池/匙孔区域包含丰富的激光焊接质量信息,基于该区域对熔透状态进行准确识别对于激光焊接的在线控制至关重要。针对熔池区域存在蒸汽和飞溅等干扰且相邻的熔透状态之间特征区分度低带来的模式识别困难的问题,提出了一种融合时序信息的激光焊接熔透状态识别方法。所提方法以熔池/匙孔图像序列作为底层输入,首先通过两个卷积层和两个池化层提取熔池/匙孔图像的空域特征;其次通过双向长短时记忆神经网络提取熔池/匙孔图像的时域特征;最后将时空特征输入全连接网络进行特征降维并用SOFTMAX函数进行分类。所提方法建立了从熔池/匙孔图像到熔透类型的端到端的识别模型。试验结果表明,所提方法在测试集上的识别准确率达99.26%,对单幅图像的识别时间为9.43 ms,可满足在线监测的需求。进一步的对比试验表明所提方法对学习率和优化器的变化具有鲁棒性。
激光技术 模式识别 熔透状态 深度学习 时序信息 卷积神经网络 长短时记忆神经网络
1 上海市激光技术研究所, 上海 200233
2 上海激光智能制造工程技术研究中心, 上海 200233
3 上海飞机制造有限公司, 上海 200436
钛合金作为一种具有战略意义的新型金属结构材料, 广泛应用于航空制造领域。本文对航空用钛合金及其激光加工技术的研究应用情况进行综述。重点介绍钛合金在飞机机身、航空发动机、航空紧固件等方面的应用发展情况; 结合航空工业钛合金应用的实际情况, 介绍了几种典型的钛合金激光加工制造技术的应用现状; 并讨论航空用钛合金未来发展趋势。
钛合金 航空制造 激光加工 应用现状 Titanium alloy aviation manufacturing laser processing application status
1 上海市激光技术研究所, 上海 200233
2 上海激光智能制造工程技术研究中心, 上海 200233
3 上海飞机制造有限公司, 上海 200436
本文以民用大飞机蒙皮用TC4钛合金材料为实验对象, 进行了不同切割气体和切割参数下, 1.6 mm厚度TC4板材的激光切割实验, 并对切割的表面质量和相变区进行了检测。研究发现, Ar切割表面呈现白亮的金属色泽, N2切割表面呈现黑灰色; 切割缝附近的相变区由重熔区和热影响区组成, 相同参数条件下, N2切割表面粗糙度小于Ar切割表面粗糙度, 但Ar切割相变区深度小于N2切割相变区, 激光热输入是影响相变区深度的主要因素; 同种切割气体气氛下, 板材下表面附近的相变区深度大于上表面附近的相变区深度。
激光切割 表面质量 热影响区 TC4 TC4 laser cutting surface quality heat affected zone
1 上海市激光技术研究所, 上海 200233
2 上海激光智能制造工程技术研究中心, 上海 200233
3 上海飞机制造有限公司, 上海 200436
为了研究TC4钛合金民用大飞机蒙皮材料的激光切割工艺, 分别对0.8mm和1.6mm的TC4钛合金板材进行激光切割工艺试验, 研究了切割后板材热影响区的组织、深度, 试件的拉伸性能及断口形貌。结果表明: 切割速度是影响切割质量的主要因素; 热影响区分为熔化区和非熔化区, 组织与基体完全不同; 热影响区深度受切割工艺的影响较大, 板材下表面的热影响区深度均大于上表面; 热影响区的存在影响板材的拉伸性能, 且热影响区深度越深, 材料的拉伸性能越差; 有无热影响区的试样断口形貌均属于塑性断裂。
激光切割 热影响区 拉伸性能 TC4 TC4 laser cutting heat affected zone tensile property
1 东华大学理学院, 上海 201620
2 上海市激光技术研究所, 上海 200233
3 上海激光智能制造工程技术研究中心, 上海 200233
4 上海激光直接物标溯源工程技术研究中心, 上海 200233
现代激光焊接加工工艺具有焊接速度快、焊缝强度高等优点, 但伴随而来的各种缺陷也成为限制激光焊接进一步提高的“瓶颈”。通过综述焊缝缺陷的形成机理介绍了焊接过程中物理现象、采集信号与焊接质量之间的关系, 随后综述了不同传感技术的研究现状及发展趋势, 分析了其各自的特点。最后, 明晰了激光焊接过程质量评价方面需要进一步研究的内容。
激光焊接 质量评价 焊接缺陷 传感器 机器视觉 laser welding quality evaluation welding defects sensor machine vision
1 上海市激光技术研究所, 上海 200233
2 上海激光智能制造工程技术研究中心, 上海 200233
本文以激光熔覆后机加工的方式修复空压机高速转子轴。熔覆过程中采取了一系列抑制基材升温的措施。控制扫描速度、送粉速度和保护气流量不变, 在不同激光功率和熔覆搭接率的条件下, 开展了多组单道和多道搭接熔覆实验并进行检测。结果显示激光功率600 W, 搭接率27.5%时熔覆效果最优, 熔覆层硬度HRC53-56, 与基体实现冶金结合; 熔覆过程基材温度始终维持100 ℃以下; 修复后经着色渗透探伤, 熔覆层无开裂、气孔等缺陷, 经动平衡检测及调整, 达到装机运行要求。
激光熔覆 转子轴修复 稀释率 温度控制 laser cladding rotor shaft repair dilution rate temperature control
1 上海市激光技术研究所,上海 200233
2 上海激光智能制造工程技术研究中心,上海 200233
3 上海激光直接物标溯源工程技术研究中心,上海 200233
4 上海市激光束精细加工重点实验室,上海 200233
随着机器人自动焊接技术的快速发展,机器视觉技术的需求越来越强,一方面导致了机器视觉技术的应用领域扩大化,另一方面对该技术的要求也更加严格和健全,这有力的推动了该技术的发展。简述了机器视觉系统的概念及典型组成,结合机器视觉技术在自动化焊接领域中的应用现状,综述了焊缝识别与定位技术,激光焊缝跟踪技术,熔池视觉形态监测,熔透与熔深智能控制技术,焊缝缺陷监测及控制技术的研究现状及发展趋势。
机器视觉 自动化焊接 焊缝跟踪 machine vision automatic welding seam tracking
