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[发明专利]多材料混合冷冻砂型连续分级分离方法与装置-CN202310578247.0在审
发明人： 杨浩秦;单忠德;宋魏飞;罗磊;梁校;张学良;戴宇峰 -专利权人：南京航空航天大学
申请日： 2023-05-22 - 公布日： 2023-10-13 - 主分类号： B22C5/06 文献下载
摘要：本发明属于铸造砂处理技术领域，具体涉及多材料混合冷冻砂型连续分级分离方法与装置。该装置包括振动筛分机构，型砂收集仓a，型砂收集仓b，机架，重力分离机构，型砂收集仓c和电磁分离机构。该方法通过振动筛分机构筛分出陶粒砂，电磁分离机构吸附铬铁矿砂，重力分离机构分离硅砂和锆英砂，实现了陶粒砂、铬铁矿砂、硅砂和锆英砂四种型砂材料的连续分类再回收。该装置及方法可解决目前多材质混合冷冻砂型铸造废砂分类回收难、自动化程度不高等问题，减少了多材质冷冻砂型制造过程中的骨料损失，符合绿色铸造和高性能制造的理念，对提高冷冻砂型的生产效益具有重要的意义。
材料混合冷冻砂型连续分级分离方法装置

[发明专利]覆冰膜冷冻砂型增减材热使能混合制造方法及装置-CN202310584863.7在审
发明人： 杨浩秦;单忠德;时皓铭 -专利权人：南京航空航天大学
申请日： 2023-05-23 - 公布日： 2023-10-13 - 主分类号： B22C9/02 文献下载
摘要：本发明涉及一种覆冰膜冷冻砂型增减材热使能混合制造方法及装置，包括成形仓室、打印平台、铺砂漏斗、上砂管路、真空上砂器、储砂罐、激光器、机械臂、计算机控制系统、红外加热板、制冷空调、负压发生装置、半导体制冷装置、隔热底板、回收槽、回收车和铺砂导轨。本发明基于增减材制造的数字化模型，通过激光器和红外加热板协同工作，快速升温非成形区域的覆冰膜砂，蒸发覆冰膜砂外表附着的大部分冰层，使之变为水蒸气，阻止非成形区域的覆冰膜砂在低温环境下粘接，蒸发的水蒸汽经由负压发生器吸出至成形仓外，防止影响冷冻砂型的成形精度。成形的冷冻砂型无需后处理，无应力变形，成形速度快，成形精度高，废砂可持续回收使用，绿色环保。
覆冰膜冷冻砂型增减材热使能混合制造方法装置

[发明专利]一种连续铸造多段式真空加热熔炼炉及其使用方法-CN202310033247.2在审
发明人：孙楠;廖万能;单忠德;汪俊;易程;杨浩秦;郜永福;宋魏飞 -专利权人：江苏华龙铸铁型材有限公司;南京航空航天大学
申请日： 2023-01-10 - 公布日： 2023-09-22 - 主分类号： F27B14/06 文献下载
摘要：本发明公开了一种连续铸造多段式真空加热熔炼炉及其使用方法，包括坩埚，坩埚外壁设置有上层加热器和下层加热器，上层加热器的加热温度低于下层加热器的加热温度，坩埚在上层加热器加热位置处插入有上层热电偶，坩埚在下层加热器加热位置处插入有下层热电偶，坩埚底部设置有第一通孔，第一通孔内设置有输液管。本发明通过坩埚外采用可同步独立调整温度的上层加热器和下层加热器，上层加热器加热温度到金属的固液两相区之间，保证金属处于熔化状态，下层加热器加热温度远高于金属的熔点（高于金属液相线200~500℃），极大的提高了坩埚底部金属熔体的流动性，在连续铸造过程中熔体能从坩埚内部顺利充型，从而制备薄壁复杂的零件。
一种连续铸造段式真空加热熔炼炉及其使用方法

[发明专利]基于冷冻砂型节能铸造的金属组织均匀细化方法及装置-CN202311042654.6在审
发明人：廖万能;单忠德;董曦曦;强惠;杨浩秦 -专利权人：南京航空航天大学
申请日： 2023-08-18 - 公布日： 2023-09-15 - 主分类号： B22D1/00 文献下载
摘要：本发明公开了基于冷冻砂型节能铸造的金属组织均匀细化方法及装置，方法包括以下步骤，将配比好的金属在熔炼保温炉中制成均匀的金属液，再将其转移至坩埚中使用电磁线圈对其进行电磁搅拌，制成固液混合浆料，将固液混合浆料从坩埚中流出至冷冻砂型中，获得铸件。本发明通过预先制备固液混合浆料，形成具有20%‑50%细小固相晶粒的低温熔体，然后直接进行冷冻砂型浇铸，可以极大地提高熔体的铸造形核速率，实现晶粒双重细化，在组织上消除了柱状晶和粗大的树枝晶，避免了传统高温熔体表面形核较快，芯部形核较慢的问题，从而实现铸件的均匀、快速地形核、凝固。
基于冷冻砂型节能铸造金属组织均匀细化方法装置

[发明专利]多材料砂型粒子流同轴送粉随形打印装置与方法-CN202310793200.6在审
发明人： 杨浩秦;单忠德;宋魏飞 -专利权人：南京航空航天大学
申请日： 2023-06-30 - 公布日： 2023-09-15 - 主分类号： B22F10/28 文献下载
摘要：本发明属于砂型3D打印成形技术领域，具体涉及多材料砂型粒子流同轴送粉随形打印方法与装置。该装置包括：同轴送粉打印装置、供料装置、铺砂装置、运动系统和阵列喷头。该方法将同轴送粉打印装置进行复杂型腔预打印与阵列喷头整体打印相结合，实现砂型制备的随形和梯度打印，且制得的砂型表面精度与强度均得到改善，综合热物理性能得到有效调控，铸件综合力学性能优良。该方法及装置可解决常规3DP打印砂型材料单一、精度强度达不到实际需求和铸件调控能力弱等问题，对实现砂型的高精高效高性能制备、提高生产效益具有重要的意义。
材料砂型粒子同轴送粉随形打印装置方法

[发明专利]壳型砂型精细结构低温直写原位固化增材制造方法与装置-CN202310731044.0在审
发明人： 杨浩秦;单忠德;时皓铭 -专利权人：南京航空航天大学
申请日： 2023-06-20 - 公布日： 2023-09-15 - 主分类号： B22C9/02 文献下载
摘要：本发明涉及一种壳型砂型精细结构低温直写原位固化增材制造方法与装置，所述装置包括外壳、储气罐、电磁阀、进气泵、制冷空调、排气泵、z轴伺服电机、水冷管路、丝杠、打印头、打印头支架、x轴伺服电机、打印平台、半导体制冷器、打印底板、y轴伺服电机。本发明基于直写增材制造方法，根据铸件数字化模型，设计贴附铸件表面的壳型模型，根据设计的壳型模型，在低温、干燥环境下，通过打印头将砂、水混合物沉积至成形位置，其中水在低温下会迅速固结成形，经过层层打印，最终形成设计的壳型。本发明成形精度高、制造灵活、设备成本低，制造的壳型砂型绿色环保。
型砂精细结构低温原位固化制造方法装置

[发明专利]冷冻砂型切削阵列喷嘴环绕吹吸一体化装置与方法-CN202310590641.6在审
发明人： 杨浩秦;单忠德;刘亲将 -专利权人：南京航空航天大学
申请日： 2023-05-23 - 公布日： 2023-09-12 - 主分类号： B22C9/12 文献下载
摘要：本发明提供了冷冻砂型切削阵列喷嘴环绕吹吸一体化装置与方法，该装置包括切削模块，回转驱动模块，负压扇叶模块，减速器模块，回转吹吸砂屑模块，气动输送模块。冷冻砂型切削加工产生的大量废砂，由阵列环绕的喷嘴转动扫吹而起，通过负压延长废砂悬浮时间，扬起的废砂被吸砂嘴捕获，进入后续废砂处理装置，实现废砂的高效排除。本发明针对普通气枪和机床喷嘴无法吹起粘接成团废砂的问题，通过喷嘴环绕旋转吹砂‑吸砂嘴负压吸砂的方式，同时耦合扇叶的局部负压保持废砂悬浮，保证实际切削砂型时有效、高效地排出废砂，从而减少刀具磨损，提高砂型切削质量。
冷冻砂型切削阵列喷嘴环绕一体化装置方法

[发明专利]轻量化冰模支撑结构的冷冻砂型增材制造成形方法-CN202310708567.3在审
发明人： 杨浩秦;单忠德;戴宇峰 -专利权人：南京航空航天大学
申请日： 2023-06-15 - 公布日： 2023-09-08 - 主分类号： B22C9/02 文献下载
摘要：本发明提供轻量化冰模支撑结构的冷冻砂型增材制造成形方法，按照复杂砂型型腔轮廓要求设计冷冻砂型面砂和冰模支撑结构作为背砂的复合结构，分别将冷冻砂型和冰模结构三维模型导入专用分层切片软件中，利用切片软件制成该复合结构的截面信息。将水粘接剂和纯水分别植入微滴喷射装置和直写打印装置，将原砂放入铺砂装置，柔性铺砂装置在控制系统的控制下冷冻砂型按照切片信息在底面铺设一层原砂，同时采用微滴喷射系统将水粘接剂按照切片信息打印到原砂上，直写打印装置沿着砂型边缘随形打印冰模支撑结构。本发明实现冷冻砂型的高效低成本成形。通过冰模打印镂空结构的设计，实现了砂型的轻量化减重，绿色化成形和低成本制造。
量化支撑结构冷冻砂型制造成形方法

[发明专利]一种冷冻砂型增材制造矩阵分级制冷装置及其方法-CN202310623418.7在审
发明人： 杨浩秦;单忠德;房鑫亮;张学良;罗磊;梁校;董曦曦;廖万能 -专利权人：南京航空航天大学
申请日： 2023-05-30 - 公布日： 2023-09-08 - 主分类号： B22C19/00 文献下载
摘要：本发明提供了一种冷冻砂型增材制造矩阵分级制冷装置，包括支撑板、升降导柱、电动缸、集成式梯度制冷装置、铺砂装置、辊轮、打印喷头、机架、真空泵、导轨、成型平台和电机。该装置及方法以水为粘结剂，通过可视化、阵列式的调温界面，在打印前设置宽幅面分区域制冷策略，由上位机控制系统内集成的冷却装置，对水基粘接剂喷射区域进行精确及梯度制冷，实现砂型冷冻打印过程中各区域位置的精确控制与调节，提高砂型成形精度与力学性能，同时实现不同砂型区域具有差异化的热物性参数，对铸件精确凝固过程进行主动调控。通过辊轮压实与负压吸附一体化设计，能够增加型砂铺设时表面的平整度及内部的紧实度，提升铸型强度，实现高质量制造。
一种冷冻砂型制造矩阵分级制冷装置及其方法

[发明专利]一种砂型增材制造高频低幅体积控制定量铺砂装置及方法-CN202310706347.7在审
发明人： 杨浩秦;单忠德;胡央央 -专利权人：南京航空航天大学
申请日： 2023-06-15 - 公布日： 2023-09-08 - 主分类号： B22C9/02 文献下载
摘要：本发明提供了一种砂型增材制造高频低幅体积控制定量铺砂装置及方法，包括落砂机构、铺砂机构和挡板机构，落砂机构通过超声脉冲振动实现型砂均匀落在传送带上，铺砂机构通过调速器调节传送带速度，挡板机构通过挡板控制砂层厚度并使型砂颗粒向下移动。本发明可以有效的实现型砂的定量可控可调铺砂，提高铺砂整体铺砂质量及节约材料，可以进一步推动砂型打印铺砂向定量可控可调方向发展。
一种砂型制造高频体积控制定量装置方法

[发明专利]一种镂空砂型复杂轮廓提取和自适应层厚复合打印的方法-CN202310194165.6有效
发明人：单忠德;任洪稳;杨浩秦;罗磊 -专利权人：南京航空航天大学
申请日： 2023-03-03 - 公布日： 2023-09-08 - 主分类号： B22C9/02 文献下载
摘要：本发明属于3D砂型打印领域，公开了一种镂空砂型复杂轮廓提取和自适应层厚复合打印的方法，对打印的STL文件，提取其每个三角面片的单位法向量及其坐标（），利用STL三角面片法向量与三角面片坐标值的相对大小来识别镂空结构与砂型轮廓，内部轮廓由每相邻的三角面片的最小二面角为判定依据，并以作为分层厚度，对曲率变化不同的内部轮廓，按照统一切平面中，其的镂空砂型内轮廓曲率变化最大的进行识别与变厚度分层，镂空砂型的变厚度打印减少了树脂和固化剂的用量，节约了原砂，并采用自适应分层，降低砂型表面精度和体积随着曲率变化而产生的台阶效应的影响，提高了砂型打印精度。
一种镂空砂型复杂轮廓提取自适应复合打印方法

[发明专利]陶瓷增材制造光源柔性调制固化方法和装置-CN202310088777.7有效
发明人： 杨浩秦;单忠德;黄睿涛;施建培 -专利权人：南京航空航天大学
申请日： 2023-02-09 - 公布日： 2023-09-08 - 主分类号： B28B1/00 文献下载
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。
陶瓷制造光源柔性调制固化方法装置

[发明专利]一种石墨套管的冷冻砂型绿色铸造钛合金构件成形方法-CN202310185576.9有效
发明人：单忠德;杨浩秦;宋魏飞;刘亲将;施建培 -专利权人：南京航空航天大学
申请日： 2023-03-01 - 公布日： 2023-09-08 - 主分类号： B22D18/06 文献下载
摘要：本发明属于钛合金铸造技术领域，具体涉及一种石墨套管的冷冻砂型绿色铸造钛合金构件成形方法。该方法通过切削得到石墨套管铸型并外裹覆冷冻砂型，得到石墨套管冷冻砂型，在密闭环境下通入保护气，通过密闭式排气系统使铸型处于负压环境中，室温下完成浇注获得最终钛合金铸件。冷冻砂型具有优异的蓄热性能，石墨套管具有优异的导热性能和较高的化学稳定性，该方法利用复合铸型良好的蓄热、导热性能，较大的温度梯度，同时引导砂型中水蒸气向外排出，有利于制备组织致密、成本较低、综合性能优良的钛合金铸件，对于钛合金产品的应用与推广，具有非常重要的意义。
一种石墨套管冷冻砂型绿色铸造钛合金构件成形方法

[发明专利]冷冻砂型镂空随形设计与低温介质传输冻结成形方法-CN202310189428.4在审
发明人： 杨浩秦;单忠德;刘亲将 -专利权人：南京航空航天大学
申请日： 2023-03-02 - 公布日： 2023-09-05 - 主分类号： B22C9/02 文献下载
摘要：本发明提供了冷冻砂型镂空随形设计与低温介质传输冻结成形方法，通过增材制造技术一体化成形具有随形冷却通道的镂空砂型，利用低温介质与常温砂型在冷却管道中以热传导及热对流为主的有效热交换形式带走热量，形成对冷冻砂型的强冷进行快速冻结。本发明一体化设计砂型有效防止砂块组装带来的精度损失问题，通过设置随形冷却通道，进行水粘接剂砂型的离线冻结，提高冻结效率的同时提升打印设备的使用寿命，充分发挥砂型增材制造的特点和优势，通过镂空设计和传输低温介质实现砂型的快速冷却。本发明操作简单，成本低廉，适用于冷冻砂型的快速生产和低温能源的有效利用。
冷冻砂型镂空设计低温介质传输冻结成形方法

[发明专利]混杂相变蓄冷材料的冷冻砂型灰度打印成形方法-CN202310226929.5在审
发明人： 杨浩秦;单忠德;施建培 -专利权人：南京航空航天大学
申请日： 2023-03-10 - 公布日： 2023-09-05 - 主分类号： B22C9/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种混杂相变蓄冷材料的冷冻砂型灰度打印成形方法，包括相变蓄冷材料的制备工艺和砂型多梯度冷冻打印成形工艺，本发明涉及砂型铸造领域。所述水粘接剂中去离子水质量分数73～77%，蓄冷材料储能剂NaCl质量分数为20%，降温剂质量分数3%～7%。该种混杂相变蓄冷材料的冷冻砂型灰度打印成形方法，针对不同壁厚铸件对应的冷冻砂型，可以选择性灰度喷射混杂蓄冷材料的水基粘接剂，从而实现大型复杂铸件的顺序凝固。本发明适用于冷冻砂型的蓄冷运输，单位质量蓄冷密度高，适合产业化推广。
混杂相变材料冷冻砂型灰度打印成形方法

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