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[发明专利]一种单电弧异种双丝交替增材等层高控制装置及方法-CN202310859274.5在审
发明人： 冯曰海;刘世羽;王克鸿;陶堂金;张德库;黄俊;周琦 -专利权人：南京理工大学
申请日： 2023-07-13 - 公布日： 2023-09-12 - 主分类号： B23K10/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种单电弧异种双丝交替增材等层高控制装置及方法，该装置包括：双丝交替熔池监测装置、异种双丝协调送丝装置。单电弧异种双丝交替增材等层高控制方法通过在增材过程中镶嵌于双丝导丝嘴中心的微型CCD传感器拍摄实时熔池轮廓，并将信息通过CCD模块传递到图像处理器，图像处理器将信息处理后传递到计算机，获得层高特征，并将实时增材层高和预设增材层高进行比对，在丝材Ⅰ停止送丝前将丝材Ⅱ送出，同时根据结果按照设定的算法实时调整送丝速度，实现增材层高一致。本发明很好的解决了异种丝材交替电弧增材过程中，丝材切换时层高不一致的问题，使得连续增材过程中增材层高均匀一致，从而极大的改善了结构件成形质量。
一种电弧异种双丝交替层高控制装置方法

[发明专利]一种焊点尺寸测量与焊缝跟踪参数同步矫正装置与方法-CN202210170359.8在审
发明人： 冯曰海;姚尚坤;贾冬生;王克鸿;王立新;周琦;黄俊 -专利权人：南京理工大学
申请日： 2022-02-23 - 公布日： 2023-09-01 - 主分类号： B23K9/127 文献下载
摘要：本发明公开了一种焊点尺寸测量与焊缝跟踪参数同步矫正装置与方法，该装置包括焊点尺寸主动测量模块、结构光焊缝跟踪传感模块、同步矫正模块。该方法通过微型CCD相机对跟踪焊缝前方的焊点进行拍摄并传输至焊点图像处理器，得到焊点的尺寸，控制计算机通过与预设焊点尺寸对比，得出与预设焊点尺寸的差值并传输至同步矫正器，同步矫正器将根据与预设焊点尺寸差值的大小，实时的对预设焊点的尺寸进行矫正，本发明通过焊点尺寸主动测量与结构光焊缝跟踪参数同步矫正的方法，解决了点固焊点大小造成焊接时激光焊缝跟踪跑偏的问题，减少了点固焊点对焊缝跟踪精度的影响，从而提高了焊缝自动化智能焊接的焊接质量。
一种尺寸测量焊缝跟踪参数同步矫正装置方法

[发明专利]一种分布式碳化钨增强高强钢对接焊缝结构与制造方法-CN202210170361.5在审
发明人： 冯曰海;赵斌彬;黄俊;王克鸿;周琦 -专利权人：南京理工大学
申请日： 2022-02-23 - 公布日： 2023-09-01 - 主分类号： B23K33/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种分布式碳化钨增强高强钢对接焊缝结构与制造方法，该结构由单一高强钢丝材熔化形成的打底层，高强钢—碳化钨单填充层和高强钢单填充层交替分布的整体填充层，高强钢—碳化钨交替分布的盖面层组成。该结构的制造采用熔化极气体保护双丝工艺，通过控制高含量碳化钨和高强钢丝材切换送给，交替熔化达到各设定区域长度，实现一种中厚板高强钢对接接头结构为分布式碳化钨增强多层多道形式，碳化钨交替分布于高强钢焊道中。本发明通过控制高强钢与碳化钨丝材交替熔化形成的焊道距离和交替分布方式，实现了两种丝材交替分布的增强焊缝结构，使焊缝区抗拉强度、平均硬度和动态力学性能均超过母材，解决了装甲高强钢焊缝区性能低于母材的问题。
一种分布式碳化增强高强对接焊缝结构制造方法

[发明专利]一种增强等离子-熔化极复合焊接熔深的视觉调控装置及方法-CN202310200339.5在审
发明人： 冯曰海;聂磊;王克鸿;杨荣轩;黄俊;彭勇;张德库;周琦 -专利权人：南京理工大学
申请日： 2023-03-03 - 公布日： 2023-06-06 - 主分类号： B23K28/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种增强等离子‑熔化极复合焊接熔深的视觉调控装置与方法。该装置包括一体化视觉等离子‑熔化极复合焊枪枪体、等离子弧偏转角度视觉检测模块、等离子枪体角度自动调节模块。等离子弧偏转角度视觉检测模块和等离子枪体角度自动调节模块在焊接过程中实时检测和调控等离子弧两侧的偏转角度，有效改善等离子‑熔化极复合焊接过程中等离子电弧偏转问题，使等离子弧始终垂直于焊缝。本发明解决了旁轴式等离子复合焊焊接过程中等离子电弧偏转不易调节以及中厚板打底焊时电弧图像不易采集的问题，使等离子电弧热量更为集中的作用于焊缝，有利于在中厚板焊接中实现更大的熔深，提高焊接效率。
一种增强等离子熔化复合焊接视觉调控装置方法

[发明专利]一种等离子电弧与激光复合热源实现超宽超薄焊道的增材制造方法-CN202211297786.9在审
发明人：郭顺;卢军勇;周琦;王克鸿;彭勇;张欢;李一男;李友坤;顾介仁;刘捷;杨东青;冯曰海;黄勇;王磊 -专利权人：南京理工大学
申请日： 2022-10-22 - 公布日： 2023-05-16 - 主分类号： B23K26/348 文献下载
摘要：本发明为一种等离子电弧与激光复合热源实现超宽超薄焊道的增材方法，该方法具体步骤如下：步骤1：调整电弧焊枪和激光出射头的相对位置，并设定电弧与激光的协同工作模式，在熔池后方附加两道对称的分时扫描激光热源。步骤2：调试好设备的电流电压，选定电弧功率、气体种类和气流量、送丝速度以及焊接速度参数；步骤3：选用合适的基板，并用砂轮机对基板表面进行打磨。然后给基板进行预热，使基板温度达到预定的温度；步骤4：启动制造程序，激光器工作出射激光束，同时引电弧开始工作至成形制造完成。本发明利用电弧和激光扫描两种不同的热源，引入两道对称激光作用于熔池尾部可以拓宽焊道，以及降低焊道余高，使得焊道成形质量更高。
一种等离子电弧激光复合热源实现超薄制造方法

[发明专利]一种等离子电弧与双激光复合热源实现超宽超薄焊道的增材方法-CN202211297779.9在审
发明人：郭顺;张欢;卢军勇;顾介仁;王克鸿;周琦;彭勇;黄勇;刘捷;李一男;周杰;薛鹏;冯曰海;章晓勇;李聪 -专利权人：南京理工大学
申请日： 2022-10-22 - 公布日： 2023-05-16 - 主分类号： B23K26/348 文献下载
摘要：本发明为一种等离子电弧与双激光复合热源实现超宽超薄焊道的增材方法，该方法如下：选用合适的基板，对基板表面进行打磨。给基板进行预热，使基板温度达到预定的温度；调试好等离子电弧设备的电流，选定送丝速度以及焊接速度参数；调整电弧焊枪和激光出射头的相对位置，并设定电弧电流脉冲与激光脉冲的协同工作模式，在熔池后方附加两道对称的分时扫描激光热源，尾部再附加一道水平横向扫描的激光热源，激光器出射特定参数的激光束，同时引弧使电弧开始工作、金属丝材开始送丝，开始成形制造至完成。本发明在增材过程中采用电弧和激光两种不同的热源，通过分别控制三个热源的能量，以达高沉积效率的同时还可以精美的控制焊道的形状。
一种等离子电弧激光复合热源实现超薄方法

[发明专利]一种高氮钢薄壁结构件电弧增材装置及方法-CN202310171301.X在审
发明人：王克鸿;周赵;杨东青;范霁康;彭勇;冯曰海;张德库;章晓勇 -专利权人：南京理工大学
申请日： 2023-02-28 - 公布日： 2023-05-05 - 主分类号： B23K37/00 文献下载
摘要：本发明公开一种高氮钢薄壁结构件电弧增材装置及方法。包括工作台，设置在工作台上的竖直支架，与竖直支架可相对水平运动的水平支架，设置在水平支架上的气冷机构，设置在冷却机构靠近增材结构件末端的表面温度测量机构，机器人焊枪，反馈与控制系统，外置的用于整个结构件温度监测的温度监测机构；反馈与控制系统与表面温度测量机构、温度监测机构以及冷却机构连接；冷却机构采用冷空气进行冷却，冷空气的流量根据反馈与控制系统的控制信号确定，冷却机构上下和水平的位置均可调。本发明在增材过程中增加独特的冷却机构，得到了晶粒细小、成型外观质量好、组织全为奥氏体的薄壁结构件。
一种高氮钢薄壁结构件电弧装置方法

[发明专利]一种基于机器视觉控制的超声振动辅助电弧增材制造装置及方法-CN202210999574.9在审
发明人：杨东青;李攀;彭勇;冯曰海;李涛;范霁康;黄勇;王克鸿 -专利权人：南京理工大学
申请日： 2022-08-19 - 公布日： 2022-11-15 - 主分类号： B23K9/04 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于机器视觉控制的超声振动辅助电弧增材制造装置及方法，属于增材制造技术领域。通过控制超声冲击设备在电弧增材制造过程中与焊枪共同运动，对新成形的沉积道进行超声冲击的同时将超声振动传递至熔池之中，减少增材制造构件的残余应力、细化增材制造构件的晶粒。本发明能大幅减少超声冲击对焊枪运动的影响并且能适应复杂形状的沉积道的成形；在此基础上，使用机器视觉系统对沉积道高度进行实时监测并根据监测结果实时调整超声冲击设备高度，使得在面对存在高度变化的沉积道时超声振动依然能持续稳定得施加。
一种基于机器视觉控制超声振动辅助电弧制造装置方法

[发明专利]一种铁基碳化钨与不锈钢异质增材结构及制造方法-CN202110506651.8有效
发明人： 冯曰海;严龙;黄俊;王克鸿;周琦 -专利权人：南京理工大学
申请日： 2021-05-10 - 公布日： 2022-09-20 - 主分类号： B23K9/133 文献下载
摘要：本发明公开了一种铁基碳化钨与不锈钢异质增材结构及制造方法，该结构中每增材道、相邻增材道和相邻增材层均呈超硬铁基碳化钨与软质不锈钢区域交替分布。该增材制造方法采用同一等离子电弧，机器人PLC交替控制铁基碳化钨药芯和不锈钢实芯丝材的不同送丝时间、铁基碳化钨药芯丝材单增材道起始时刻、相邻层间单道起始时刻，实现每增材道、相邻道和相邻层均呈超硬铁基碳化钨与软质不锈钢区域交替分布的交替增材结构。本发明通过铁基碳化钨药芯丝材与不锈钢丝材的异质交替熔化，调整送丝时刻、时间与轨迹，实现了三维超硬铁基碳化钨增材区域与软质不锈钢增材区域交替分布的异质结构，达到超高硬度与高韧性的组合，突破超硬与软质材料增材实现难题。
一种碳化不锈钢异质增材结构制造方法

[发明专利]一种利用丝材多热源加热制造高硬抗冲击结构的方法-CN202110372997.3有效
发明人： 冯曰海;韩豪;王克鸿;黄俊;周琦;张德库;夏杰 -专利权人：南京理工大学
申请日： 2021-04-07 - 公布日： 2022-09-20 - 主分类号： B23K10/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种利用丝材多热源加热制造高硬抗冲击结构的方法，该高硬抗冲击结构是采用非熔化极电弧(等离子电弧)熔化制备的。具体是由高氮钢丝材和铁基碳化钨丝材按一定的送丝速度比采用非熔化极电弧同时熔化制成，其碳化钨质量分数为5.0～20.0％。该方法制备的高硬抗冲击结构的维氏硬度达到370～450HV，动态屈服应力达到1400～1700MPa。其维氏硬度均超过纯高氮钢丝材的320HV；其动态屈服应力均超过高氮钢丝材熔敷金属的1150MPa。采用电弧熔化二种丝材的方式制备全新高硬抗冲击结构，同时使制造高硬抗冲击材质的结构件更为方便快捷。
一种利用丝材多热源加热制造高硬抗冲击结构方法

[发明专利]一种双电弧双气流保护高强钢熔丝增材装置及方法-CN202110589032.X有效
发明人： 冯曰海;张良昊;张永锋;陈耀龙;夏杰;王克鸿;周琦;黄俊 -专利权人：南京理工大学
申请日： 2021-05-28 - 公布日： 2022-08-16 - 主分类号： B23K28/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种双电弧双气流保护高强钢熔丝增材装置及方法，该装置包括双弧双气冷却增材装置等。在进行高强钢丝材增材时，用小电流的钨极氩弧加热前一增材道熔敷金属，惰性气体保护预热的熔敷金属，等离子弧熔化高强钢丝材增材，同时利用温度摄像机检测增材道前一增材道熔敷基础金属的温度特征信息，以实现双电弧双气流保护高强钢增材。本发明通过小电流的钨极氩弧加热高强钢熔敷金属，有效提升高强钢熔敷基体的温度，解决异质高强钢高碳含量增材的开裂问题，同时采用前道熔敷金属惰性气体保护，防止加热金属高温氧化，同时采用高温熔敷金属的惰性气体保护，既防止熔敷金属氧化也提高其冷却速率，细化晶粒尺寸，提升构件性能。
一种电弧气流保护高强钢熔丝增材装置方法

[发明专利]一种超强钢原位丝粉成分可调复合增材装置-CN201910574584.6有效
发明人：周琦;王鹏翔;徐俊强;王克鸿;彭勇;冯曰海;黄俊;杨东青 -专利权人：南京理工大学
申请日： 2019-06-28 - 公布日： 2022-08-16 - 主分类号： B22F3/105 文献下载
摘要：本发明提出一种超强钢原位丝粉成分可调复合增材装置，该装置包括等离子弧产生机构、旁轴气粉传送机构、送丝机构和振动机构。旁轴气粉传送机构包括旁轴气粉罩，气粉罩内部加工有螺旋气粉槽，并且装有环形漏斗筛选器，下端装有可调孔径开关阀。本装置的枪体内采用设定振动和气流复合方式，实现多种预定合金粉末的定量开启、减速螺旋混合粉末、过筛均匀混合、均匀粉末送出枪体；通过振动和气流复合送粉及其等离子流力复合驱动，预定合金均匀混合粉末在枪体下方与设定送丝速率的常规丝材通过旁轴再复合送入熔池，在熔池搅拌力作用下增材制造成多元合金材料。本装置可根据不同需求在金属基不同区域增材出成分可调的复合材料构件。
一种超强原位成分可调复合装置

[发明专利]碳化钨粉芯丝材双感应与电弧复合加热增材装置及方法-CN202110589031.5有效
发明人： 冯曰海;夏杰;凌壮壮;王克鸿;黄俊;周琦 -专利权人：南京理工大学
申请日： 2021-05-28 - 公布日： 2022-07-19 - 主分类号： B23K28/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种碳化钨粉芯丝材双感应与电弧复合加热增材装置及方法，该装置包括碳化钨粉芯丝材感应加热模块等。该增材过程是增材前先采用感应高频加热前层金属，碳化钨粉芯丝材感应加热模块和提升式感应加热模块双感应加热，并采用双红外同步测温方式，分别控制碳化钨粉芯丝材和前层金属的加热温度，实现等离子弧和感应复合加热的方式进行增材。本发明通过感应加热前层金属，有效提升碳化钨熔敷基体的温度，抑制碳化钨增材过程中裂纹的产生，解决熔敷层间开裂难题；同时利用感应加热碳化钨粉芯丝材，提高其温度，通过与电弧复合加热解决碳化钨粉芯丝材熔化和层道间熔合困难的难题，该方法制得的碳化钨增材构件组织更加致密、性能更加稳定。
碳化钨粉芯丝材双感应电弧复合加热装置方法

[发明专利]一种薄壁铝合金油箱环缝低变形的自动焊接装置及方法-CN202011299559.0有效
发明人：王立新;王克鸿;冯曰海;贾冬生;杜劭峰;杨炙坤;班永华;王宇琪 -专利权人：内蒙古第一机械集团股份有限公司
申请日： 2020-11-18 - 公布日： 2022-07-15 - 主分类号： B23K9/16 文献下载
摘要：本发明涉及一种薄壁铝合金油箱环缝低变形的自动焊接装置，用于将箱体端板和箱体板环形焊接为一体；本发明同时冷却焊接前和焊接后的焊缝周边区域，增加了焊缝周边母材的冷却速度，减小了焊前和焊后变形。采用机器人协同控制方式，在保证冷却效果的同时也保证焊接位置的可达性，有利于实现周边焊缝的全自动焊接。用本发明进行薄壁铝合金油箱焊接时，可以省去点固工序，焊接效率提升20％‑40％。本发明可实现不同尺寸薄壁铝合金油箱焊接制造，满足多种铝合金油箱环缝的自动化高精度焊接，从而提高焊接稳定性，能够高效快速的实现薄壁构件的机器人焊接。
一种薄壁铝合金油箱环缝低变形自动焊接装置方法

[发明专利]一种补偿焊缝间隙的铝合金薄板对接焊缝余高控制装置及方法-CN202210421405.7在审
发明人： 冯曰海;姚尚坤;王克鸿;黄俊;周琦 -专利权人：南京理工大学
申请日： 2022-04-21 - 公布日： 2022-07-05 - 主分类号： B23K9/133 文献下载
摘要：本发明公开了一种补偿焊缝间隙的铝合金薄板对接焊缝余高控制装置及方法，该装置主要包括余高补偿送丝模块和焊缝间隙检测模块。该铝合金薄板对接焊缝的余高控制方法通过在焊接过程中CCD传感相机实时的对焊缝间隙拍摄，然后传输至计算机并与预设的焊缝间隙进行比较，根据对比的误差值来适时的调整外加送丝机的送丝速度。本发明通过调整外加送丝机的送丝速度来实现对铝合金薄板对接焊缝的余高控制，很好的解决了在焊接过程中因焊缝间隙变化造成焊缝出现下凹和焊缝两侧咬边等问题，从而极大改善了由于焊缝间隙变化导致的焊缝成形尺寸不一致的问题，提高了铝合金薄板自动化焊接焊缝的质量。
一种补偿焊缝间隙铝合金薄板对接控制装置方法

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