华南理工大学 机械与汽车工程学院，广东广州510640
面向机器视觉检测鉴别的语义分割卷积神经网络（Convolutional Neural Network， CNN）模型能识别、测量被测对象的零部件、尺寸等特征，针对机器视觉检测鉴别增加识别零部件或关键部位的需求，以及进一步迁移学习会损失CNN模型部分权值的问题，提出一种基于标签预留Softmax算法的语义分割迁移学习技术。研究了机器视觉检测鉴别语义分割迁移学习建模方法，分析指出可尝试选定模型所有权值的微调迁移学习，有助于减小模型初始损失；提出了基于标签预留Softmax算法的微调迁移学习方法，可实现检测对象略有不同的模型所有权值微调迁移学习。在自建数据集上的实验表明，标签预留微调迁移学习技术训练模型达到机器视觉检测鉴别要求的时间由42.8 min减少到30.1 min，算法有效、效果明显；应用实验表明，迁移学习技术可实现标准件安装、漏装、误装情况检测与装配质量鉴别的半监督学习，新机箱迁移学习的训练时间不超过20.2 min，检测准确率达到100%，能满足机箱标准件装配质量检测鉴别的需求。
机器视觉 语义分割 迁移学习 卷积神经网络 微调 machine vision semantic segmentation transfer learning convolutional neural network（CNN） fine-tuning
上海交通大学上海市激光制造与材料改性重点实验室, 上海 200240
基于电子背散射衍射(EBSD)技术,对6016和5182铝合金在相同工艺条件下的激光填丝焊接接头的组织与织构进行分析研究。结果表明:6016和5182焊缝均由柱状晶与等轴晶组成,且柱状晶区域沿<100>方向均存在强烈的织构;焊接接头受成分过冷和异质形核的共同影响;6016铝合金接头受到异质形核的作用较大,等轴晶占比较大且晶粒取向呈随机分布的状态,柱状晶的主要织构为立方织构(<100>{001});5182铝合金接头受异质形核的影响不大,等轴晶存在沿<100>方向的织构,且主要由柱状晶构成,柱状晶的主要织构为纤维织构(<100>∥RD)、立方织构(<100>{001})和高斯织构(<100>{011})。
激光技术 织构 铝合金 激光填丝焊接 微观组织
1 上海交通大学上海市激光制造与材料改性重点实验室, 上海 200240
2 宝山钢铁股份有限公司, 上海 201900
在不同焊接参数下对QP1180高强钢薄板进行激光焊接试验,对接头的显微组织、显微硬度、拉伸性能及杯突成形性能进行了分析。研究结果表明:在热影响区的回火区(软化区)形成了回火马氏体组织,导致该区存在明显的软化;提高焊接速度和降低热输入可显著降低软化程度;软化区受到两侧强体的约束而得以强化,导致拉伸后最终断裂在母材处,强度与母材相当;提高焊接速度和增加焊缝偏移可显著提高杯突值,高焊接速度下的焊板垂直于焊缝开裂,具有高杯突值,低焊接速度下的焊板沿软化区平行于焊缝开裂,具有低的杯突值;随着焊缝偏移的增大,杯突值增大,偏移至30 mm时,杯突值达到母材水平。
激光技术 超高强QP钢 激光焊接 显微组织 成形性能
上海交通大学材料科学与工程学院上海市激光制造与材料改性重点实验室, 上海 200240
利用超窄间隙激光填丝焊技术实现了P92/Inconel 625异种接头,研究了焊接接头的组织和力学性能。结果表明,焊接接头的焊缝整齐,侧壁熔合良好,无气孔等缺陷;焊缝具有典型的凝固组织特征。P92钢热影响区的组织为马氏体,并分为粗晶区和细晶区。焊接接头界面中P92钢粗晶区的硬度最大,经热处理后硬度减小。常温拉伸试验中试样均断裂于Inconel 625合金,高温拉伸试验和高温持久试验中试样均断裂于P92钢,焊接接头的冲击韧性介于两种母材之间。
激光技术 超窄间隙激光填丝焊 P92钢 Inconel 625合金 显微组织 力学性能
1 上海交通大学上海市激光制造与材料改性重点实验室, 上海 200240
2 上海电力学院能源与机械工程学院, 上海 200090
3 高新船舶与深海开发装备协同创新中心, 上海 200240
在Ti和h-BN粉末中添加不同含量的CeO2作为原料, 采用激光熔覆技术在Ti3Al2V表面原位合成TiB/TiN复合陶瓷强化涂层。通过测试分别研究了不同含量的CeO2对熔覆层的强化相微观组织形貌、显微硬度和摩擦磨损性能的影响。结果表明, 熔覆层原位合成了TiB和TiN强化相; 通过添加适量的CeO2, 熔覆层中的强化相变得更加细小, 组织分布更加均匀, 硬度和摩擦磨损性能得到提高。CeO2加入量的质量分数为2%时, 熔覆层的表层硬度可达1400 HV, 耐磨损性能最佳。
激光技术 激光熔覆 稀土氧化物 TiB/TiN陶瓷强化相 微观组织 中国激光
2017, 44(12): 1202009
1 上海交通大学材料科学与工程学院上海市激光制造与材料改性重点实验室, 上海 200240
2 上海电气核电设备有限公司, 上海 200245
3 高新船舶与深海开发装备协同创新中心, 上海 200240
采用超窄间隙坡口和光纤激光填丝多层焊工艺, 焊接了50 mm厚的SA508Gr.3Cl.2核电用钢,测试并分析了接头的微观组织和性能。结果表明, 焊接接头无宏观缺陷; 热处理后接头中部焊缝中心组织主要为上贝氏体和针状下贝氏体, 母材侧热影响区的粗晶区组织为高温回火马氏体, 硬度为280 HV。焊接接头拉伸试样的拉伸断裂位置均位于母材, 接头抗拉性能良好。接头上、中、下部位的焊缝冲击韧性均小于母材的, 但焊缝冲击试样的断口形貌仍具有一定的韧性断裂特征。
激光技术 光纤激光 SA508Gr.3Cl.2钢 超窄间隙激光填丝焊接 微观组织 力学性能 中国激光
2017, 44(11): 1102006
1 上海交通大学上海市激光制造与材料改性重点实验室, 上海 200240
2 高新船舶与深海开发装备协同创新中心, 上海 200240
3 山东能源重装集团大族再制造有限公司, 山东 泰安 271000
4 山东能源重装集团恒图科技有限公司, 山东 泰安 271000
利用光纤激光-金属活性气体(MAG)复合焊接方法焊接了25 mm厚的27SiMn高强钢, 分析了焊接接头的微观组织和力学性能。结果表明, 接头钝边焊道焊缝和热影响区主要为马氏体; 填充焊道的焊缝主要由晶内针状铁素体、少量先共析铁素体和上贝氏体组成, 其热影响区组织以马氏体为主。焊接接头硬度分布不均匀, 钝边焊道硬度的最高值出现在焊缝; 填充焊道硬度的最高值出现在粗晶区, 母材的硬度最低。拉伸时接头均断于母材。冲击试验结果表明, 钝边焊道焊缝的冲击断口存在脆性断裂区和韧性断裂区, 填充焊道焊缝的冲击断口仅观察到韧性断裂区。
激光技术 激光-MAG复合焊接 微观组织 力学性能 中国激光
2017, 44(10): 1002001
1 上海交通大学材料科学与工程学院上海市激光制造与材料改性重点实验室， 上海 200240
2 高新船舶与深海开发装备协同创新中心， 上海 200240
3 沪东中华造船(集团)有限公司， 上海 200129
针对5083铝合金厚板激光焊接中易出现的未熔合倾向和气孔缺陷问题，利用光纤激光对厚度为20 mm的5083铝合金进行了超窄间隙填丝焊接试验。分析了激光功率、焊接速度和送丝速度对未熔合倾向和气孔缺陷的影响。结果表明，增加激光功率、减小焊接速度或送丝速度将会减小未熔合倾向；气孔缺陷将随激光功率和焊接速度的减小而减小，随送丝速度的增加先减小后增大。采用优化的工艺参数，即光丝间距为+1 mm、焊接速度为0.42 m/min、激光功率为3.8 kW、送丝速度为3.5 m/min、离焦量为+20 mm，实现了深度为17 mm的超窄间隙坡口的5083铝合金激光填丝焊接，焊缝无未熔合缺陷，气孔率减小至0.25%。
激光技术 5083铝合金厚板 超窄间隙 激光填丝焊接 成形缺陷
上海交通大学焊接与激光制造研究所上海市激光制造与材料改性重点实验室, 上海 200240
激光熔覆制备了一种高硬度铁基涂层，涂层平均硬度约为775 HV，未发现裂纹缺陷。对涂层显微组织进行表征，结果显示，涂层为均匀、细小的树枝晶组织形态，初生枝晶内为马氏体相，枝晶间为残余奥氏体相，残余奥氏体基体上弥散分布着颗粒状碳化物。枝晶间有Mo、Cr、W、Nb等元素偏聚，但涂层中的C元素分布均匀。枝晶间残余奥氏体存在大量层错，并在层错密集区有马氏体相析出。
激光技术 激光熔覆 裂纹 晶界韧化 残余奥氏体
1 石家庄铁道大学材料科学与工程学院河北省交通工程材料重点实验室, 河北 石家庄 050043
2 上海交通大学上海市激光制造与材料改性重点实验室, 上海 200240
激光双MIG（熔化极稀有气体保护)电弧复合焊具有熔深大、熔敷效率高、焊接质量好等特点，然而由于其耦合机理复杂，给应用带来了一定的困难。基于电磁场理论提出了激光与双电弧耦合机制，当激光光致等离子体中间部位的电子受到两个电弧产生的洛伦兹力和电场力相差较大时，等离子体两端的电子分布会不均匀，这使得一端电弧发生弯曲，沿焊丝轴向的促进力减小，熔滴过渡困难。当激光光致等离子体中间部位的电子受到两个电弧产生的洛伦兹力和电场力大致平衡时，电子能够比较均匀地分布在等离子体的两端，吸引稳定电弧，利于熔滴过渡。采用高速摄影系统和电信号采集系统研究激光双MIG电弧复合焊接过程，结果表明：当工艺参数不合适时，电弧发生弯曲，导致不稳定的大颗粒过渡和短路过渡；当工艺参数合适时，两个电弧根部被固定在激光光致等离子体的下部，形成稳定的射流过渡。
激光技术 激光双熔化极稀有气体保护电弧复合焊 耦合机制 激光光致等离子体 电弧 熔滴过渡
