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一种便捷换粉的激光熔覆送粉装置
实质审查的生效

专利号: CN117051392A

申请人: 南京航空航天大学
发明人: 占小红;张彦霄;王磊磊;李斌斌;方玉池
申请日期: 2023-08-03
公开日期: 2023-11-14
IPC分类: C23C24/10
摘要:
本发明属于增材制造技术领域，公开了一种便捷换粉及监测送粉均匀性的激光熔覆送粉器装置，在本发明的实施例中，将送粉桶设置为两部分：外部固定桶壁和内部可拆卸粉桶；在内粉桶的锥形部位施加机械超声振动以增加粉末的流动性；在下方粉盘中的刮粉板内安装压力传感器以监控粉末的输送情况，当送粉不连续时，传感器触发反馈系统调节机械超声振动幅度与载粉气量，保证了粉末的连续运送。该装置适用于激光熔覆，解决了送粉装置换粉和清洁粉桶不便的问题，同时保证了送粉的连续和精确。
主权项:
1.一种便捷换粉的激光熔覆送粉装置，其特征在于，包括：固定外桶壁(1)，内部安装有八个橡胶滚轮(11)，在水平方向上固定可拆卸内粉桶(2)，并且可用于可拆卸内粉桶(2)定位；可拆卸内粉桶(2)(后简称内粉桶)，用于装载粉末，依靠重力原理实现粉末的传送，内粉桶(2)下方锥形部位外部安装锁扣配合装置，与固定锁扣(3)匹配实现内粉桶(2)的锁定；内粉桶(2)的出粉嘴处安装有扇形阀，以避免中途换粉时残留粉末洒出；固定锁扣(3)，安装在送粉器箱体内部，与内粉桶(2)锥形部位的锁扣配合装置相匹配，在竖直方向固定内粉桶(2)；机械超声振动装置(4)，一端连接强力弹簧，可对内粉桶(2)施加机械超声振动，提高粉末的流动性，为精准送粉创造条件；蝶形刮块(5)，共有两块，一块安装在内粉桶(2)的出粉嘴下方，一块安装在出粉管(7)的下方，刮块中安装压力传感器，并搭建压力反馈系统，监测并调控送粉的连续性；粉盘(6)，其上开有一与粉盘共轴的环形凹槽，可与蝶形刮块(5)下方的配合槽紧密贴合，实现对粉末的传输。
发明专利
一种用于回转体零件激光增材的气体保护设备及方法
实质审查的生效

专利号: CN117123799A

申请人: 南京航空航天大学
发明人: 占小红;张家豪;王磊磊;史博文;张彦霄
申请日期: 2023-08-03
公开日期: 2023-11-28
IPC分类: C23C24/10
摘要:
本发明具体公开了一种用于回转体零件激光增材的气体保护设备及方法。该气体保护设备由激光熔覆装置、旋转运动机构、气体保护装置、视觉模块和控制模块组成；旋转运动机构固定于激光头上，在驱动电机的作用下可以围绕激光头作圆周运动；气体保护装置设于旋转运动机构的驱动端，通过随行尾气保护罩形成的局部惰性气氛保护高温区，并在保护罩中设有电机驱动的风扇，通过视觉模块和控制模块实时调节风扇转速。并通过切片分层软件生成机器人运动轨迹，并计算出旋转运动机构动态调节信息，以使尾气保护罩根据回转体零件预设好旋转姿态。本发明的设备和方法提高了激光增材过程气体保护的灵活性，实现了开放环境下激光增材零件的成形质量控制。
主权项:
1.一种用于回转体零件激光增材的气体保护设备，其特征在于，所述气体保护设备包括：激光熔覆头(1)，所述激光熔覆头(1)设置有送粉管(12)，送出粉末与激光束(11)汇聚形成高温熔池；旋转运动机构(2)，所述旋转运动模块包括环形滑轨(21)和环形位移滑台(22)，所述环形导轨(21)中心与所述激光头(1)的中心重合，并通过支架与所述激光头(1)固定连接；所述环形位移滑台在第一驱动电机(27)的作用下，可以围绕所述激光头(1)作平面内的简单圆周运动；气体保护装置(3)，所述气体保护装置(3)与所述环形位移滑台(22)通过螺栓连接，以使所述气体保护装置(3)能够共同围绕所述激光头(1)作圆周运动；所述气体保护装置包括进气口(31)、气体运输管路(32)和尾气保护罩(33)，所述尾气保护罩(33)位于激光前进方向的后端，以使进入的保护气体能够顺利输送到已加工高温区，从而起到惰性气氛保护、防止氧化的作用；视觉模块(4)，所述视觉模块(4)通过连杆固定在激光头(1)上；控制模块(5)，所述控制模块(5)包括运动控制卡(51)、工控机(52)和伺服电机(27、35)，所述工控机(52)接收所述视觉模块(4)的熔池温度信息，处理后将运动信息通过所述运动控制卡(51)传递给所述伺服电机(27、35)。
发明专利
一种基于选区激光烧结复合多材料磁场约束件增材制造装置及方法
实质审查的生效

专利号: CN116652209A

申请人: 南京航空航天大学;
发明人: 谢德巧;刘富玺;葛梦醒;田宗军;沈理达;赵剑峰
申请日期: 2023-07-10
公开日期: 2023-08-29
IPC分类: B33Y50/02
摘要:
本发明公开了一种基于选区激光烧结复合多材料磁场约束件增材制造装置及方法，属于增材制造领域，采用选区激光烧结磁场约束增材制造装置，通过装置内部工序的切换实现复合材料成形和功能部件嵌入，在成形一种类型的固态复合材料后，可根据实际需求进行该材料成形或切换另一工序进行其他复合材料的成形，输送新材料粉末前，需要对成形部分进行残余粉末的吸除清理，避免材料间的相互影响，如此往复工作，最终实现复合材料磁场约束件的增材制造。本发明通过采用结构简单的一体化集成设计，有效节省设备空间，工序之间动作连贯，节约了成形时间，降低了成本，在磁场约束件如骨支架、传感器等有着良好的应用前景。
主权项:
1.一种基于选区激光烧结的复合多材料磁场约束件增材制造方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)运用计算机中的三维建模软件建立所需加工的磁场约束件的三维模型，建模完成后保存为STL文件，对模型文件按照不同材料区域需要满足的要求进行分区，不同区域选择不同的材料及对应的成型工艺参数；(2)将处理好的模型文件导入系统中，系统根据预先设定好的信息选择对应的材料及成型工艺参数；(3)制造时，将第一种成形材料通过吸送粉装置输送到成形平台上，均匀铺送，磁力控制装置开启，激光烧结系统开始工作完成第一种材料的成形；之后吸送粉装置将除成形部分外的粉末吸除并向第二种材料对应的图形部分输送第二种材料粉末，均匀铺粉后，磁力装置的工作区域为第二种材料需成形的部分，此时吸送粉装置将过界的粉末或散落到其他区域的粉末吸除，避免不同材料间的相互污染，然后激光烧结系统开启进行第二种材料部分的成形；随后清理多余的粉末，进行第三种材料的成形；如此循环往复直到完成复合多材料的磁场约束件的增材制造；(4)将加工完成地部件实体取出后，对表面进行处理后测试其内部各部分是否能实现相对应的功能，最终完成磁场约束件的加工制备。
发明专利
一种用于激光熔覆过程残余应力调控的复合喷丸装置及方法
实质审查的生效

专利号: CN116638105A

申请人: 南京航空航天大学
发明人: 王磊磊;李琳沁;占小红;凌万里;黎一帆
申请日期: 2023-06-07
公开日期: 2023-08-25
IPC分类: B33Y50/02
摘要:
本发明涉及一种用于激光熔覆过程残余应力调控的复合喷丸装置及方法，系统主要包括熔覆平台、可实现清洁与随动冷却的可变宽度的干冰冷源喷射装置、随动普通喷丸装置、红外测温装置、粉末收集装置、计算机控制平台。所述激光头上通过键连接安装有滚环；所述干冰冷源安装于滚环上以实现自由转动，干冰冷源宽度随熔覆过程中的拉伸应力而变化，该过程通过计算机仿真模拟获得数据，从而对干冰冷源宽度进行调控，实现对残余应力的精准控制；所述喷丸装置置于冷源之后，实现同步后处理，也避免了操作过程的繁琐；所述粉末收集装置安装于整个装置的最下方，可以对操作过程中的粉尘进行吸收收集，改善工作环境以及喷丸回收。
主权项:
1.一种用于激光熔覆过程残余应力调控的复合喷丸装置及方法，其特征在于，包括1-计算机控制平台、2-红外测温仪、3-激光器、4-激光熔覆头、5-滚环、6-干冰冷源机、7-冷源喷头、8-喷丸机、9-喷丸头、10-工件、11-基板、12-隔板、13-滤网、14-收集盒、15-扇叶、16-排气口、17-挡板、18-氩气瓶、2-1-干冰冷源接口、2-2-干冰冷源喷头壳体、2-3-喷头第一可移动外壳、2-4-喷头第二可移动外壳、2-5-冷源宽度控制电机。所述激光熔覆头(4)上通过平键限制滚环(5)径向转动，且通过顶丝固定；所述挡板(17)安装于冷源喷头(7)前方，且挡板下方并排安装有倾斜喷氩气气口；所述干冰冷源喷头(7)安装于滚环(5)上，干冰冷源喷头(7)中心距离熔池中心通过滚环固定为30～40mm，干冰冷源喷头(7)宽度随熔覆情况而变动。所述喷丸装置(9)置于冷源之后，实现在连续焊道之间引入后处理；所述红外测温仪(2)用于实时监测熔覆过程中的温度，所得数据反馈给计算机控制平台(1)；所述扇叶(15)通过运转吸收操作过程中的喷丸以及粉尘，喷丸及粉尘通过隔板(12)上的孔洞进入下方，经过倾斜滤网(13)收集于收集盒(14)中，过滤后的空气从排气口(16)排出。
发明专利
一种基于在线超声监测的实时调控激光增材制造合金方法
实质审查的生效

专利号: CN116652208A

申请人: 南京航空航天大学
发明人: 席丽霞;顾冬冬;侯佳兴;汤凯;石珂羽
申请日期: 2023-06-01
公开日期: 2023-08-29
IPC分类: B33Y50/02
摘要:
本发明公开了一种基于在线超声监测的实时调控激光增材制造合金方法，该方法在激光增材制造过程中采用超声波传感器实时追踪激光成形样品的后壁反射，通过处理超声信号数据，可准确反应激光成形过程中裂纹与孔隙的产生，并根据反馈数据实时调整激光成形工艺参数，最终获得无裂纹孔隙的激光增材制造合金样品。该方法提供了一种在激光增材制造过程中实时监测并调控合金成形质量的方法，显著提高成形合金的激光成形质量。
主权项:
1.一种基于在线超声监测的实时调控激光增材制造合金方法，其特征在于，使用激光增材制造系统，实时监测激光成形过程中合金样品成形质量，若检测到包括裂纹和孔隙在内的冶金缺陷，则实时调整激光成形工艺参数以消除冶金缺陷，最终制备出致密且无冶金缺陷的三维合金实体零件。
发明专利
一种复杂构件搅拌摩擦增材制造精准冷却控温装置及方法
实质审查的生效

专利号: CN116423036A

申请人: 南京航空航天大学; 南京航空航天大学无锡研究院
发明人: 郭训忠;沈一洲;吕万程;韦桂;周泽星;陈晓荻;王笑
申请日期: 2023-05-22
公开日期: 2023-07-14
IPC分类: B23K20/26
摘要:
本发明公开了一种复杂构件搅拌摩擦增材制造精准冷却控温装置及方法，一种复杂构件搅拌摩擦增材制造精准冷却控温装置，包括：增材系统、温度采集系统、冷却系统、控制系统；本发明设计的复杂构件搅拌摩擦增材制造精准冷却控温装置与方法采用金属钢球和冷却液相结合的方式，弥补了纯冷却液相比于纯金属导热系数低的缺点，提高了构件组织在冷却过程的过冷度，使得金属构件在逐层增材过程中热积累更加快速地导出，可大幅提升成形速度和组织均匀性。采用温度采集钢球进行冷却液面上下温度的采集，实现了增材构件温度梯度的精准表征，并结合时间敏感因子和控制系统，达到了精准冷却控温的目的。
主权项:
1.一种复杂构件搅拌摩擦增材制造精准冷却控温装置，其特征在于，包括：增材系统、温度采集系统、冷却系统、控制系统；所述增材系统包括搅拌摩擦增材主轴工具头、夹具、基板，所述基板通过夹具固定在加工缸的基座上；所述温度采集系统包括装有热电偶的温度采集钢球，多个温度采集钢球等间距排布在增材构件周围的普通钢球中，负责采集增材构件不同部位的实时温度，通过耐高温数据线与数据采集卡相连；随着增材高度的增加，在增材构件周围会布置多层相互平行的温度采集钢球，同时伴随着冷却液的注入，会形成位于液面上的一层温度采集钢球和位于液面下的一层温度采集钢球；所述冷却系统包括加工缸、普通钢球、冷却液、注入阀、输出阀、导流器、金属丝网，冷却液通过注入阀注入到加工缸中，并通过输出阀流出加工缸；导流器通过螺孔连接到加工缸底部的带螺纹的出液孔上，根据增材高度设置导流器高度，可将冷却液自下而上送入到复杂构件封闭、拐角等液体流动不畅的部位；金属丝网铺设于加工缸底面，防止普通钢球堵住加工缸底面的出液孔。
发明专利
一种具有机械互锁结构的搅拌摩擦增材制造方法及装置
实质审查的生效

专利号: CN116532782A

申请人: 南京航空航天大学; 南京航空航天大学无锡研究院
发明人: 郭训忠; 沈一洲; 王笑; 吕万程; 陈晓荻; 周泽星; 韦桂
申请日期: 2023-05-22
公开日期: 2023-08-04
IPC分类: B23K20/12
摘要:
本发明公开了一种具有机械互锁结构的搅拌摩擦增材制造方法及装置，随着搅拌头按设定行进速度横向或纵向移动，形成第一层第一道增材区，根据需要平行于第一层第一道增材区成形第一层其他道增材区；在进行第二层增材时，搅拌头纵向或横向移动，使第一层沉积层和第二层沉积层形成网格状；同时第二层热塑化的材料填充到第一层沉积层的间隙中，组织上形成机械互锁结构；重复以上第一层和第二层的成形步骤，直至达到所需要的增材高度。本发明提供的具有机械互锁结构的搅拌摩擦增材制造装置及方法可以实现多种材料的高质量增材制造，同时可以增加材料的致密度和强韧性，提高材料利用率和质量，解决了搅拌摩擦增材制材料利用率低的问题。
主权项:
1.一种具有机械互锁结构的搅拌摩擦增材制造方法，其特征在于，包括如下步骤：首先将待增材板放置于基板之上，并进行装夹固定，高速旋转的搅拌针穿透待增材板和基板之间的搭接界面并插入基板一定深度，随着搅拌头按设定行进速度横向或纵向移动，形成第一层第一道增材区，根据需要平行于第一层第一道增材区成形第一层其他道增材区；在进行第二层增材时，搅拌头纵向或横向移动，使第一层沉积层和第二层沉积层形成网格状；同时第二层热塑化的材料填充到第一层沉积层的间隙中，组织上形成机械互锁结构；重复以上第一层和第二层的成形步骤，直至达到所需要的增材高度。
发明专利
一种用于增材制造异形件的液态磨料及其制备方法
实质审查的生效

专利号: CN116285896A

申请人: 南京航空航天大学无锡研究院
发明人: 吴俊男;于子洋;庞浩哲;刘彦磊;焦晨;刘富玺;周凯;沈理达;孙玉利
申请日期: 2023-03-22
公开日期: 2023-06-23
IPC分类: C09G1/02
摘要:
本发明提供一种用于增材制造异形件的液态磨料，按重量份计，包括以下组分：抛光磨粒：30?45份，丙烯酸酯：50?65份，光引发剂：0.5?1份，分散剂；1?2份，PH调节剂：1?2份。本发明的用于增材制造异形件的液态磨料，具有良好的表面去除性，通过光聚合会生成长链分子，长链分子之间的缠结性以及对加工表面的缠绕作用，会产生一定的流动阻力，使其中的磨粒反复加工表面，得到良好的去除效率和普适性，通过改变紫外线照射时间的长短可以调控该磨料中长短链分子比例，从而获得不同粘弹性的磨料，以满足不同材料，工况的要求。
主权项:
1.一种用于增材制造异形件的液态磨料，其特征在于：按重量份计，包括以下组分：抛光磨粒：30-45份；丙烯酸酯：50-65份；光引发剂：0.5-1份；分散剂；1-2份；PH调节剂：1-2份。
发明专利
陶瓷增材制造光源柔性调制固化方法和装置
发明专利权授予

专利号: CN116038860A

申请人: 南京航空航天大学
发明人: 杨浩秦;单忠德;黄睿涛;施建培
申请日期: 2023-02-09
公开日期: 2023-09-08
IPC分类: B28B1/00
摘要:
本发明公开了一种陶瓷增材制造光源柔性调制固化方法和装置，能够实现陶瓷浆料光固化工艺逐层打印过程中，光源强度的柔性调制，优化复杂陶瓷型芯曲面特征的打印效果和精度，降低阶梯效应导致的模型误差。本发明提出的一种陶瓷增材制造光源柔性调制固化方法和装置主要包含可调光源、LCD屏幕及料槽，可调光源及LCD屏幕在上位机的控制下，可实现在单层打印中的不同区域不同强度的光照及辐射，以优化陶瓷型芯模型曲面的光滑过渡，提升打印精度及效率。
主权项:
1.陶瓷增材制造光源柔性调制固化装置，其特征在于：包括Z轴导轨(2)；其中Z轴导轨(2)上由高至低依次设置打印平台(1)、料槽(3)和LCD屏幕(401)，其中LCD屏幕(401)的下方设有可调光源组件(5)；其中料槽(3)、LCD屏幕(401)和可调光源组件(5)，三者在垂直于地面方向上，始终平行。
发明专利
一种用于纤维增材制造的带有随行超声滚压的打印机构
实质审查的生效

专利号: CN115972579A

申请人: 南京航空航天大学;
发明人: 单忠德;郑菁桦;刘逸凡;宋文哲;范聪泽;陈意伟;宋亚星;朱许君;崔世超
申请日期: 2023-01-09
公开日期: 2023-04-18
IPC分类: B29C64/321
摘要:
本发明公开了一种用于纤维增材制造的带有随行超声滚压的打印机构；包括打印支座和依次设置在所述打印支座上的打印组件和超声组件；其中所述打印组件包括从上到下依次设置的挤出电机、挤出装置、送丝管和挤出喷嘴；所述超声组件包括从上到下依次设置的超声波换能器、连接杆和滚珠。本发明通过对打印材料进行随行超声滚压提高复合材料增材制造成形件的层间结合性能和表面精度，最终提高了零件的总体成形质量。进一步提升了纤维增材制造的成形强度，扩大了纤维增材制造的应用范围。
主权项:
1.一种用于纤维增材制造的带有随行超声滚压的打印机构，其特征在于：包括打印支座（3）和依次设置在所述打印支座（3）上的打印组件和超声组件；其中所述打印组件包括从上到下依次设置的挤出电机（2）、挤出装置（1）、送丝管（9）和挤出喷嘴（12）；所述超声组件包括从上到下依次设置的超声波换能器（14）、连接杆（19）和滚珠（21）。
发明专利
一种等离子协同超声辅助增材制造装置及方法
实质审查的生效

专利号: CN116160680A

申请人: 南京航空航天大学;
发明人: 范聪泽;单忠德;丁学军;宋文哲;郑菁桦;陈意伟;王靖轩;朱许君;崔世超
申请日期: 2023-01-09
公开日期: 2023-05-26
IPC分类: B29C64/241
摘要:
本发明公开了一种等离子协同超声辅助增材制造装置及方法，该装置包括超声装置、自动旋转装置、打印喷头、等离子装置和固定装置。本发明中的自动旋转装置可以根据打印路径实时旋转，控制等离子装置始终位于打印路径方向前侧，超声装置始终位于打印路径方向后侧，实现等离子处理打印过程的上一层，超声处理打印层，等离子处理实现对层间的活化效果，超声处理减少层间孔隙，二者协同作用综合改善复合材料的层间结合效果，提高层间力学性能。
主权项:
1.一种等离子协同超声辅助增材制造装置，包括超声装置（1）、自动旋转装置（2）、打印喷头（3）、等离子装置（4）和固定装置（5），其特征在于：自动旋转装置（2）包括电机和齿轮（503），其中电机端部连接有齿轮（503），固定装置（5）有三个环形开孔，从左至右依次为超声装置固定环（501）、打印喷头固定环（504）和等离子装置固定环（505）；打印喷头固定环（504）外侧装有与所述齿轮（503）啮合的齿圈；固定装置（5）中间端装有与所述齿轮（503）相互啮合的内齿轮（502）。
发明专利
一种微波压实协同层间强化增材制造方法及装置
实质审查的生效

专利号: CN116080062A

申请人: 南京航空航天大学;
发明人: 单忠德;陈意伟;丁学军;范聪泽;郑菁桦;宋文哲;王靖轩;朱许君;崔世超
申请日期: 2023-01-09
公开日期: 2023-05-09
IPC分类: B29C64/264
摘要:
本发明公开了一种微波压实协同层间强化增材制造方法及装置，该装置包括铺放模块、微波处理模块、压实模块、自动旋转机构、打印喷头和固定结构。本发明中的自动旋转机构可以根据打印路径实时旋转，控制铺放与微波处理模块始终位于打印路径方向前侧，压实模块始终位于打印路径方向后侧；打印过程中按需定量铺放纳米结构增强体，通过微波处理使纳米材料与基体材料浸渍复合，在成形层间形成有效的连接，并通过热作用减少层间缺陷；通过压实模块对已成形道路进行热力耦合压实处理，减少层间孔隙；通过以上的纳米结构增强体微波处理和热力耦合压实处理协同改善增材制造成形层间性能，实现层间强化。
主权项:
1.一种微波压实协同层间强化增材制造装置，包括铺放模块（1）和打印喷头；其特征在于：还包括微波处理模块（2）、自动旋转机构（3）、打印喷头（4）、压实模块和固定结构，自动旋转机构（3）一侧与铺放模块（1）、微波处理模块（2）连接，另一侧与压实模块（5），中间与打印喷头（4）连接，两侧装置始终绕打印喷头（4）作圆周旋转，固定结构（6）与增材制造设备运动模块固定连接；自动旋转机构（3）置于固定板（6）上。
发明专利
一种AlCrFeMnTi高熵合金高温耐磨涂层及其制备方法
发明专利权授予

专利号: CN116240536A

申请人: 南京航空航天大学; 南京航空航天大学无锡研究院
发明人: 梁文萍; 徐健晏; 缪强; 臧恺; 于嘉瑶; 赵慧; 李静丽; 闫荣学; 张猛; 于海洋; 尹孟娟; 吴玉婷
申请日期: 2022-12-29
公开日期: 2023-06-09
IPC分类: C23C24/10
摘要:
本发明提供一种AlCrFeMnTi高熵合金高温耐磨涂层，包括基体和设置于基体上的AlCrFeMnTi高熵合金涂层，按质量分数计，AlCrFeMnTi高熵合金涂层包括Al 20%，Cr 5%，Fe 50%，Mn 20%，Ti 5%。本发明的AlCrFeMnTi高熵合金高温耐磨涂层，由Al、Cr、Fe、Mn和Ti元素组成，所制备的AlCrFeMnTi涂层微观结构致密，无褶皱缺陷，并且在500℃下表现出了优异的降磨性能，提高了718镍基合金的耐磨性能；本发明的AlCrFeMnTi高熵合金高温耐磨涂层的制备方法，包括熔覆粉末的制备、镍基合金基体表面进行清洗预处理、以及通过激光熔覆工艺在基体上涂层，获得AlCrFeMnTi高熵合金涂层，实现了涂层与基体的冶金结合，能够在高温摩擦环境下有效地保护基体材料。
主权项:
1.一种AlCrFeMnTi高熵合金高温耐磨涂层，其特征在于：包括基体和设置于基体上的AlCrFeMnTi高熵合金涂层，按质量分数计，所述AlCrFeMnTi高熵合金涂层包括Al 20%，Cr5%， Fe 50%，Mn 20%，Ti 5%。
发明专利
一种选区激光烧结增材制造过程中的微结构演化预测方法
实质审查的生效

专利号: CN115662551A

申请人: 南京航空航天大学
发明人: 易敏;王文轩;梁晨光
申请日期: 2022-11-11
公开日期: 2023-01-31
IPC分类: G06F30/23
摘要:
本发明公开了一种选区激光烧结增材制造过程中的微结构演化预测方法，根据选区激光烧结增材制造的微结构演化特征，从系统的自由能密度泛函出发，热力学自洽地推导出温度、保守序参量、非保守序参量的时空演化表达式，给出了含有温度梯度驱动扩散的Cahn–Hilliard方程以及模型参数的确定方法，并通过有限元编程实现数值计算。结合粉床铺设和有限元计算，该非等温相场模型可模拟选区激光烧结增材制造过程中的烧结颈、晶界迁移等微结构演化，模拟选区激光烧结增材制造中巨大温度梯度的影响，优化选区激光烧结增材制造工艺参数，揭示选区激光烧结增材制造工艺参数对微结构演化及最终微结构的影响规律，提升选区激光烧结增材制造的设计效率。
主权项:
1.一种选区激光烧结增材制造过程中的微结构演化预测方法，其特征在于，包含以下步骤：(1)建立非等温相场模型，并获取能量表达式，从热力学自洽的角度，获得温度、保守序参量、非保守序参量随时间和空间变化的表达式；(2)依据非等温相场模型，得到模型参数与实验参数关联的表达式，结合实验参数，求解拟合出非等温相场模型的参数；(3)采用有限元对温度、保守序参量、非保守序参量随时间和空间变化的表达式进行离散化处理，得到残差和迭代矩阵，并编写有限元程序；(4)建立双颗粒的理想烧结模型并进行数值计算，得到选区激光烧结增材制造过程中微结构演化的相关机理；(5)采用离散元模拟选区激光烧结增材制造的粉床铺设，获得粉末颗粒的初始分布情况；(6)有限元程序中，结合相关机理、粉床铺设、残差和迭代矩阵、非等温相场模型参数，计算选区激光烧结增材制造工艺参数对微结构演化及最终微结构的影响规律，包含烧结颈、晶界迁移、孔隙率、表面形貌、晶粒形状、致密度的微结构特征，总结出可供选择的工艺参数。
发明专利
一种基于同轴损伤探测的激光增材制造寿命预测方法
实质审查的生效

专利号: CN115625894A

申请人: 南京航空航天大学
发明人: 占小红;武林阔;王磊磊;高转妮
申请日期: 2022-11-11
公开日期: 2023-01-20
IPC分类: B33Y50/02
摘要:
本发明公开了一种基于同轴损伤探测的激光增材制造寿命预测方法，该方法使用同轴损伤探测设备对增材过程中的缺陷进行检测、寿命预测系统进行增材件的寿命预测，使用实时调节系统进行增材过程控制。同轴设备能够获取已成形沉积层中的气孔、未熔、裂纹缺陷信息；寿命预测系统能够进行缺陷三维成像及有限元分析增材件寿命；实时调节系统能够实时调节激光增材过程工艺参数。该方法实现在激光增材制造过程中进行增材件寿命预测并通过实时改变激光功率、扫描速度、送料速度工艺参数以减小增材件缺陷发生的可能性，延长增材件的寿命。
主权项:
1.一种基于同轴损伤探测的激光增材制造寿命预测方法，其特征在于，该方法使用同轴损伤探测设备、寿命预测系统进行增材件的寿命预测，使用实时调节系统进行增材过程控制；所述同轴损伤探测设备能够获取已成形沉积层中的气孔、未熔、裂纹缺陷信息，包括X射线发射探头及探测器，同轴损伤探测设备X射线光源为点光源，当X射线遇到缺陷时，其强度会发生变化，探测器获取不同位置点光源照射时穿透的X射线强度及增材件内部缺陷投影的位置坐标，经过代数迭代法获取缺陷的大小以及三维位置信息，将其以数字信号传输到寿命预测系统；所述寿命预测系统能够进行缺陷三维成像及有限元分析增材件寿命，以人工神经网络算法为核心根据大量实验数据进行训练，对缺陷产生位置、散热条件、热输入、装夹条件、材料属性因素综合分析进行增材件缺陷出现可能性预测，寿命预测系统能够根据同轴损伤探测设备传递的数字信号在导入的有限元模型中进行图像显示，通过去除相应区域的网格以模拟缺陷在增材件中的存在，并且预测在目前的工艺参数下整体增材件的缺陷分布，通过设置温度、压力、湿度初始条件，模拟增材件在实际应用中的服役环境，通过设置热输入、力边界条件，模拟增材件真实服役过程，进行有限元分析计算气孔、裂纹作用下材料失效时间从而对增材件寿命预测，将寿命信息输出至显示器以及以数字信号形式传输给实时调节系统；所述实时调节系统能够实时调节激光增材过程工艺参数，接收寿命预测系统信息，判断在当前的工艺参数下增材件寿命是否满足实际服役所需寿命，如果是，则保持当前的激光器输出功率、激光头扫描速度、送料装置送料速度，如果不满足，判断此时热输入过大还是过小，并向激光器、控制柜、送料装置传输电信号，激光器、控制柜、送料装置接收电信号并相应改变激光功率、扫描速度、送料速度参数，每次改变目前参数的5％，进行过程调节，减少缺陷，延长增材件寿命，之后同轴损伤检测系统进行损伤检测，寿命预测系统进行寿命预测判断当前工艺参数下是否满足需求；包括步骤如下：(1)将增材件数字模型及材料导入寿命预测系统中，寿命预测系统根据数据库获取所用材料的物理性能参数；(2)在激光增材制造过程中使用同轴损伤探测设备获取已成形沉积层中气孔、未熔、裂纹缺陷信息；(3)寿命预测系统接收缺陷信息并将其映射到增材件模型内部，预测整体增材件内部缺陷，通过改变初始条件及边界条件模拟分析增材件在服役环境下的寿命；(4)实时调节系统获取寿命预测系统传递的信息并对激光增材制造过程目前工艺参数进行调整，以达到适合的工艺参数从而调整热输入，减少气孔、未熔、裂纹缺陷，提高增材件的寿命。
发明专利
一种防开裂复合材料耐磨耐蚀涂层的制备装置及其方法
实质审查的生效

专利号: CN115722995A

申请人: 南京航空航天大学;
发明人: 沈理达;李赞松;王东生;高雪松;谢德巧;刘富玺;吕非
申请日期: 2022-11-07
公开日期: 2023-03-03
IPC分类: B24B27/00
摘要:
本发明提供一种防开裂复合材料耐磨耐蚀涂层的制备装置及其方法。防开裂复合材料耐磨耐蚀涂层的制备装置及其方法包括以下步骤：S1：将基材输送进入主体的内部，主体内部的打磨机构对基材表面进行打磨，且清洗机构使用丙酮对打磨后的基材在进行清洗后风干；S2：经过风干的所述基材经过预热后进入激光熔覆机中，激光熔覆机分两次对所述基材进行熔覆，第一次在所述基材的表面熔覆成网纹层结构，第二次再对所述基材表面进行熔覆涂层；S3：涂层完成将所述基材放入加热炉中进行加热去应力退火，然后再进行随炉冷却。本发明提供的防开裂复合材料耐磨耐蚀涂层的制备装置及其方法具有降低熔覆过程中、后涂层开裂，且便于将基材表面均匀打磨的优点。
主权项:
1.一种防开裂复合材料耐磨耐蚀涂层的制备装置，其特征在于，包括：基材(1)；主体(2)，所述主体(2)的内部滑动连接所述基材(1)；打磨机构(3)，所述打磨机构(3)包括第一砂轮(31)、第二砂轮(32)、第一固定轴(33)、第一六棱柱(34)和螺杆(35)，所述主体(2)的内部转动连接多根所述第一固定轴(33)，所述第一固定轴(33)的内部滑动连接所述第一六棱柱(34)，多根所述第一六棱柱(34)的底端固定连接所述第一砂轮(31)和所述第二砂轮(32)；所述主体(2)与所述螺杆(35)之间螺纹连接，且所述螺杆(35)与所述第一六棱柱(34)之间转动连接；清洗机构(5)，所述清洗机构(5)包括毛刷(51)、第二固定轴(52)、第二六棱柱(53)、储存箱(54)、活塞(55)、第三固定轴(56)和进料管(57)，所述主体(2)的内部转动连接所述第二固定轴(52)和所述第三固定轴(56)，所述第三固定轴(56)的内部滑动连接所述第二六棱柱(53)，所述第二固定轴(52)和所述第二六棱柱(53)的底端安装所述毛刷(51)；所述第三固定轴(56)的内部滑动连接所述活塞(55)和所述第二六棱柱(53)，所述第二六棱柱(53)的顶端固定连接所述活塞(55)；所述主体(2)的顶端安装所述储存箱(54)，所述储存箱(54)的内部安装所述进料管(57)，且所述进料管(57)与所述第三固定轴(56)之间转动连接；调节机构(7)，所述调节机构(7)安装于所述第三固定轴(56)的内部；驱动机构(4)，所述驱动机构(4)安装于所述主体(2)的侧壁，且所述驱动机构(4)连接所述第一固定轴(33)、所述第二固定轴(52)和所述第三固定轴(56)；擦拭机构(8)，所述擦拭机构(8)与所述基材(1)之间滑动连接；风干机构(6)，所述风干机构(6)安装于所述主体(2)的内部。
发明专利
一种优化原位重熔扫描策略SLM成形高致密度合金的技术方法
实质审查的生效

专利号: CN116079070A

申请人: 南京航空航天大学
发明人: 沈理达;汪旻阳;李哲晗
申请日期: 2022-11-07
公开日期: 2023-05-09
IPC分类: B22F10/28
摘要:
本发明涉及一种优化原位重熔扫描策略选区激光熔化(SLM)成形高致密度合金的技术方法，包括：SLM成形试样的过程中，在每次铺粉扫描一次的基础上进行原位重熔，针对现有基于单一扫描策略的重熔工艺进行优化，采用棋盘格首次扫描成形、蛇形扫描重熔的扫描策略，以消除普通SLM成形试样中的孔隙、裂纹等缺陷，同时降低成形件中的残余应力，获得平均致密度在99.9％以上的高致密度材料。该制造方法的工艺原理简单、成形质量高、可灵活调整相关加工参数、无需对原有SLM设备进行改装，得到的材料致密度高、硬度高、缺陷少、残余应力低。本发明应用于金属增材制造领域。
主权项:
1.一种优化原位重熔扫描策略SLM成形高致密度合金的技术方法，其特征在于，SLM成形过程包含以下步骤：步骤一、使用三维建模软件对打印零件进行STL格式模型构建，将模型导入SLM系统切片软件中，对模型进行分层处理和路径规划，同时设置扫描策略为棋盘格扫描成形、蛇形扫描重熔，完善其余加工参数；步骤二、将切片数据导入到SLM机床中，完成原料添加、基板安装加热、洗气等准备工作，打印在氩气环境中进行，随后按照步骤一中的参数逐层加工直至完成工件成形；步骤三、将打印完成的成形件连带基板一同取出，使用电火花线切割的方式将成形件从基板上切下；步骤四、使用自动研磨机对成形件进行研磨抛光，依次使用400、600、800、1000、1200、1500、2000目SiC砂纸进行打磨，随后依次使用0.5微米、0.25微米金刚石抛光剂进行抛光。使用倒置光学金相显微镜对成形件表面进行观察分析，通过分析软件随机选取三个非边缘部位通过灰度阈值处理进行致密度检测，取平均值为最终致密度结果。
发明专利
一种易脱模分区阵列熔融挤出增材制造热床
发明专利权授予

专利号: CN116690981A

申请人: 南京航空航天大学
发明人: 单忠德;张昊;陈意伟;范聪泽;郑菁桦;宋文哲
申请日期: 2022-11-03
公开日期: 2024-05-24
IPC分类: B33Y50/02
摘要:
本发明提供一种易脱模分区阵列熔融挤出增材制造热床，包括水平设置的热床安装底板、打印平台单元和弹簧钢板；其中所述打印平台单元的连接有升降装置；其中升降装置设置在所述热床安装底板上；其中弹簧钢板设置在打印平台单元上的打印平台上。所述升降装置的顶部通过球头关节轴承与打印平台相连接，打印平台底部固定有热电阻丝，可用于加热打印平台；同时打印平台底部开孔，孔内嵌入高温钐钴磁铁，用于吸附并固定在打印平台表面的弹簧钢板；本发明能够实现大尺寸熔融挤出增材制造零件底部的分区加热和温控；实现大尺寸熔融挤出增材制造零件的脱模。
主权项:
1.一种易脱模分区阵列熔融挤出增材制造热床，其特征在于：包括水平设置的热床安装底板（3）、打印平台单元（2）和弹簧钢板（1）；其中所述打印平台单元（2）的连接有升降装置（24）；其中升降装置（24）设置在所述热床安装底板（3）上；其中弹簧钢板（1）设置在打印平台单元（2）上的打印平台（21）上。
发明专利
一种适用于柔性丝材熔融沉积增材制造的进丝机构
发明专利权授予

专利号: CN116080075A

申请人: 南京航空航天大学
发明人: 单忠德;罗林林;宋文哲;范聪泽;郑菁桦;陈意伟
申请日期: 2022-10-28
公开日期: 2024-02-27
IPC分类: B29C64/321
摘要:
本发明公开了一种适用于柔性丝材熔融沉积增材制造的进丝机构，包括支撑外壳，所述支撑外壳的下端设置有熔融喷头，所述支撑外壳的顶端内壁连接有挂钩，所述支撑外壳的一侧内壁连接有连接杆，所述连接杆的一端连接有拨丝机构，所述拨丝机构位于挂钩的下端，所述支撑外壳的一侧内壁连接有限位机构和导丝机构，所述限位机构位于拨丝机构的下端，所述导丝机构位于限位机构的下端，所述拨丝机构包括支座，所述支座与连接杆相连，所述支座的顶端内壁设置有电滑槽，所述电滑槽的内壁活动卡接有电滑块，所述电滑块的顶端外壁连接有第六支架，本发明公开的适用于柔性丝材熔融沉积增材制造的进丝机构具有降低丝材与挂钩的连接处结块风险的效果。
主权项:
1.一种适用于柔性丝材熔融沉积增材制造的进丝机构，包括支撑外壳（1），其特征在于，所述支撑外壳（1）的下端设置有熔融喷头（3），所述支撑外壳（1）的顶端内壁连接有挂钩（4），所述支撑外壳（1）的一侧内壁连接有连接杆（6），所述连接杆（6）的一端连接有拨丝机构（5），所述拨丝机构（5）位于挂钩（4）的下方，所述支撑外壳（1）的一侧内壁连接有限位机构（7）和导丝机构（8），所述限位机构（7）位于拨丝机构（5）的下方，所述导丝机构（8）位于限位机构（7）的下方，所述拨丝机构（50）包括支座（43），所述支座（43）与连接杆（6）相连，所述支座（43）的顶端内壁设置有电滑槽（42），所述电滑槽（42）的内壁活动卡接有电滑块（41），所述电滑块（41）的顶端外壁连接有第六支架（38），所述第六支架（38）的内壁设置有多个第三连接轴（40），每所述第三连接轴（40）的外壁均套接有第四滚轮（39），所述挂钩（4）上设置有丝材（2），所述丝材（2）依次经过限位机构（7）和导丝机构（8）。
发明专利
一种复合材料的叠层增材制造方法及设备
实质审查的生效

专利号: CN115648621A

申请人: 南京航空航天大学
发明人: 郑菁桦; 单忠德; 罗林林; 范聪泽; 陈意伟; 宋文哲
申请日期: 2022-10-28
公开日期: 2023-01-31
IPC分类: B29C64/165
摘要:
本发明公开了一种复合材料的叠层增材制造方法及设备，包括以下具体步骤：S1：复合材料原料混合：按照不同复合材料配比需求配比光敏材料，并将所有复合材料与光敏材料均匀混合，制成复合材料混合液；S2：片状复合材料制备：利用光固化反应将复合材料混合液制备成片状固体复合材料备用，同时制备用于连接相邻片状复合材料的粘合剂；S3：片状堆积：将片状固体复合材料按照设计模型进行顺序片状堆积，通过粘合剂连接相邻片状复合材料，使其大致成型；S4：固化处理：通过固化处理操作强化相邻片状复合材料之间的结合度；本发明公开的复合材料的叠层增材制造方法及设备具有保证增材制造成品整体一致性的同时，工作效率更高的效果。
主权项:
1.一种复合材料的叠层增材制造方法，其特征在于，包括以下具体步骤：S1：复合材料原料混合：按照不同复合材料配比需求配比光敏材料，并将所有复合材料与光敏材料均匀混合，制成复合材料混合液；S2：片状复合材料制备：利用光固化反应将复合材料混合液制备成片状固体复合材料备用，同时制备用于连接相邻片状复合材料的粘合剂；S3：片状堆积：将片状固体复合材料按照设计模型进行顺序片状堆积，通过粘合剂连接相邻片状复合材料，使其大致成型；S4：固化处理：通过固化处理操作强化相邻片状复合材料之间的结合度；S5：打磨：利用打磨器械对固化处理后的工件进行打磨，制成成品；所述S2，片状复合材料制备包括以下具体步骤：S21：粘合剂制备：按照复合材料、光敏材料总重与酚醛树脂重量比为1:1进行配置，通过混合制备呈液体粘合剂备用；所述S4，固化处理包括以下具体步骤：S41：按压：通过机器按压堆积好的片状固体复合材料，使其连接处在按压下逐渐变薄；S42：二次光固化：在按压的同时进行光固化，粘合剂中的复合材料与光敏材料混合物在光固化的作用下逐渐变硬，且与片状复合材料的材料硬度变为一致；S43：高热烘烤：在250℃高温下进行高热烘烤，使酚醛树脂固化。
发明专利

金属粉末专利分析

材料体系分布
制备工艺分布
技术领域分布 (IPC分类)
💡 技术分类说明： 悬停在图表柱子上查看： B22F10/28(3D打印) • B22F9/04(制粉) • C23C24/10(涂层) • C22C19/05(镍合金) • B33Y50/02(控制) • C22F1/18(热处理)
专利类型分布
法律状态分布

主要申请人分析

主要申请人专利数量