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[发明专利]电子束多熔丝原位增材制造冶金时长闭环控制方法及系统-CN202211001367.6有效
发明人：都东;李自祥;常保华;王力 -专利权人：清华大学
申请日： 2022-08-19 - 公布日： 2023-09-29 - 主分类号： B23K15/00 文献下载
摘要：本发明提供一种电子束多熔丝原位增材制造冶金时长闭环控制方法及系统。该方法包括：获取电子束作用下多熔丝原位增材制造过程对应的熔池图像；电子束包括通过偏转电压信号形成的交替工作的电子束主束和电子束分束；基于熔池图像得到相应的熔池长度，并基于熔池长度及预设的工作台移动速度确定当前实际冶金时长；确定当前实际冶金时长与目标冶金时长之间的冶金时长差值，并根据冶金时长差值对电子束分束的参数进行调整，以实现对冶金时长的闭环控制。本发明提供的方法，能够有效提高了原位增材制造过程中冶金时长的稳定性，避免了因冶金反应过长而导致的熔池流淌的问题，同时改善了因冶金反应时长不足而导致的冶金缺陷，从而提升了原位成形质量。
电子束多熔丝原位制造冶金闭环控制方法系统

[发明专利]一种钛/铝异种合金材料及其制备方法-CN202310428032.0在审
发明人：常保华;张东起;都东;刘冠;蒲泽;薛帅 -专利权人：清华大学
申请日： 2023-04-20 - 公布日： 2023-07-14 - 主分类号： B32B15/01 文献下载
摘要：本发明涉及金属加工技术领域，尤其涉及一种钛/铝异种合金材料及其制备方法。所述钛/铝异种合金材料包括依次层叠设置的：1)一层以上钛合金层；2)一层以上交织层；3)一层以上铝合金层；每层所述交织层由选自钛合金、铝合金和过渡材料中的两种以上贴合设置的条状材料交替构成，相邻两个所述条状材料的边缘相互平齐；其中，所述过渡材料选自金属单质和合金材料；在每层所述交织层中，每个所述条状材料的宽度占交织层总宽度的2～7％。本发明提供的钛/铝异种合金材料，可以解决目前钛/铝异种金属接头力学性能差、界面产生大量金属间化合物的问题。
一种铝异种合金材料及其制备方法

[发明专利]基于电子束熔丝沉积大滴过渡的点阵结构零件制备方法-CN202211610969.1在审
发明人：都东;梁志跃;王力;张昊宇;李自祥;廖振宇;常保华 -专利权人：清华大学
申请日： 2022-12-14 - 公布日： 2023-06-06 - 主分类号： B22F10/28 文献下载
摘要：本发明提供一种基于电子束熔丝沉积大滴过渡的点阵结构零件制备方法，包括：沉积开始前，设定合适的熔滴过渡距离；确定所述熔滴过渡距离后设定电子束能量参数和偏转参数，使电子束熔化丝材；先选择熔滴脱离模式后所述丝材熔化形成熔滴执行单层结构熔丝沉积；在单层结构熔丝沉积完成后停止电子束流及丝材传送，冷却已沉积层至顶部温度低于阈值温度；按照零件设计要求调节相对位置，执行下一层沉积。本发明解决了现有点阵结构零件制造难度大、质量不佳的问题。
基于电子束沉积过渡点阵结构零件制备方法

[发明专利]电子束熔丝沉积中丝材与电子束相对位置的在线控制方法-CN202211612547.8在审
发明人：都东;梁志跃;廖振宇;王力;张昊宇;李自祥;常保华 -专利权人：清华大学
申请日： 2022-12-14 - 公布日： 2023-06-06 - 主分类号： B22F10/20 文献下载
摘要：本发明提供一种电子束熔丝沉积中丝材与电子束相对位置的在线控制方法，该方法包括：获取丝材与电子束的实时相对位置；根据预先标定的丝材与电子束的目标相对位置，确定丝材与电子束的实时相对位置与目标相对位置之间的偏差量；根据偏差量，确定丝材的控制参数；根据丝材的控制参数，在线调整丝材与电子束的实时相对位置。该方法通过对电子束熔丝沉积过程中丝材与电子束相对位置进行实时监测和调节，能够保证丝材和电子束相对位置不偏离理想值，从而有效提升制造过程的稳定性和连续性。
电子束沉积中丝材相对位置在线控制方法

[发明专利]一种用于直缝钢管多丝埋弧内/外焊的侧向导电装置及方法-CN202211690127.1在审
发明人：杨战利;都东;张善保;徐锴;杜兵;吴亚军;唐麒龙;巩忠旺;白德滨;杨泽坤;肖秀程;费大奎;赵光楠;李巍;杨永波 -专利权人：中国机械总院集团哈尔滨焊接研究所有限公司
申请日： 2022-12-27 - 公布日： 2023-05-23 - 主分类号： B23K9/32 文献下载
摘要：本发明的一种用于直缝钢管多丝埋弧内/外焊的侧向导电装置及方法，涉及一种直缝钢管埋弧焊接的导电装置和方法。目的是为了克服由于现有的负极导电机构引起的电磁场不良闭合问题和钢管焊接过程弯曲变形引起的焊接过程不稳定的问题，其中装置包括：浮动面接触导电装置，能够与直缝钢管的外表面形成面接触；侧向导电刷装置包括多个导电刷；且侧向导电刷装置与浮动面接触导电装置电气连接；侧向导电金属板与焊机的负极把线电气连接；侧向导电刷装置的导电刷与侧向导电金属板电气连接；使得负极把线、侧向导电金属板、侧向导电刷装置、浮动面接触导电装置、直缝钢管以及焊丝电极形成导电回路。
一种用于钢管多丝埋弧内侧向导电装置方法

[发明专利]基于激光电弧共熔池非耦合的高速焊驼峰缺陷抑制方法-CN202210114591.X有效
发明人：都东;薛博策;常保华 -专利权人：清华大学
申请日： 2022-01-30 - 公布日： 2023-03-28 - 主分类号： B23K26/348 文献下载
摘要：本发明涉及焊接领域，提供一种基于激光电弧共熔池非耦合的高速焊驼峰缺陷抑制方法，沿焊接方向在激光焊枪的后方串联钨极氩弧焊枪，然后调整钨极氩弧焊枪与激光焊枪之间的距离，以及调整钨极氩弧焊枪的电弧。钨极氩弧焊枪的电弧与激光焊枪的激光束保持一定的距离，可以避免电弧与激光束导致的金属蒸气发生耦合作用，电弧只对激光束产生的熔池的行为进行调控。调整电弧可以改变电弧的电弧力和电弧热，保证熔池的最高点与待焊工件表面的最大距离Z小于或等于预设高度。如此，在电弧力的作用下，熔池中的高速液流减速，且在电弧热的作用下，熔池宽度增大，因而熔池中液流的稳定性增强，驼峰缺陷被抑制。
基于激光电弧熔池耦合高速驼峰缺陷抑制方法

[发明专利]基于电子束扫描辅助双丝增材原位合成NiTi形状记忆合金的方法-CN202110982201.6有效
发明人：常保华;蒲泽;都东;王开明;刘冠;张东起 -专利权人：清华大学
申请日： 2021-08-25 - 公布日： 2022-11-22 - 主分类号： B22F10/20 文献下载
摘要：本发明提供一种基于电子束扫描辅助双丝增材原位合成NiTi形状记忆合金的方法。包括：确定目标NiTi合金构件的沉积路径；以纯Ni丝、纯Ti丝为打印丝材，NiTi合金板为增材基板，并进行固定；确定纯Ni丝和纯Ti丝在真空室内的空间位置；启动真空泵组；设定电子束熔丝增材制造参数，控制电子束偏转扫描；根据目标NiTi合金成分确定纯Ni丝和纯Ti丝的送丝速度，按照设定的沉积路径逐层打印，完成所有层数即获得目标NiTi合金构件。本发明可实现按成分所需，灵活高效地制备高纯度、均质、致密和性能优良的NiTi合金构件。
基于电子束扫描辅助双丝增材原位合成 niti 形状记忆合金方法

[发明专利]双通道电子束熔丝沉积熔滴过渡状态监测方法及装置-CN202111416046.8有效
发明人：都东;梁志跃;王力;张昊宇;李自祥;常保华 -专利权人：清华大学
申请日： 2021-11-25 - 公布日： 2022-11-01 - 主分类号： B22F10/20 文献下载
摘要：本发明提供一种双通道电子束熔丝沉积熔滴过渡状态监测方法及装置，该方法包括：在电子束熔丝沉积过程中，通过第一通道获取由基板/工件吸收电子束流而形成的第一电流信号，以及通过第二通道同步获取由金属丝吸收电子束流而形成的第二电流信号；根据第一电流信号和第二电流信号的波形特征，确定熔丝沉积过程的熔滴过渡状态。该方法充分利用了电子束与物质相互作用后的特性，无需在真空室内引入额外的信号源即可实现在线监测，同时不仅可监测熔滴过渡状态，还可增强监测系统的鲁棒性，且该方法实时性好、采样频率可调，不易受成形过程中金属蒸汽、飞溅及真空环境的影响，也不会干扰成形过程。
双通道电子束沉积过渡状态监测方法装置

[发明专利]直缝钢管合缝焊接闭环控制方法、装置及电子设备-CN202210833769.6在审
发明人：都东;杨战利;彭国栋;薛博策;周亦丰 -专利权人：清华大学
申请日： 2022-07-14 - 公布日： 2022-10-11 - 主分类号： B23K37/02 文献下载
摘要：本发明公开一种直缝钢管合缝焊接闭环控制方法、装置及电子设备，属于焊接质量控制技术领域。在直缝钢管合缝焊接中，由于焊接处与合缝处相距较远，在管筒刚度和焊接应力作用下，钢管开口在合缝处校正好的错边量和间隙宽度到焊接处可能发生变化、不满足要求。对此，本发明对原用于焊缝跟踪的第一结构光传感器进行复用，实时检测焊接处的错边量和间隙宽度，同步使用第二结构光传感器检测合缝处的错边量和间隙宽度，根据焊接处、合缝处的检测值调节合缝机的第一压辊和第二压辊的位移均值和位移差，从而实现对焊接处错边量和间隙宽度的分别准确控制。本发明通过合缝处的轧辊使焊接处的坡口形状达到期望状态，可实现厚壁直缝钢管的自动合缝与焊接。
钢管合缝焊接闭环控制方法装置电子设备

[发明专利]适用于厚板多弧共熔池焊接的电弧稳定方法-CN202110175270.6有效
发明人：杨战利;都东;周亦丰;彭国栋;张善保;杜兵;徐锴 -专利权人：哈尔滨焊接研究院有限公司
申请日： 2021-02-07 - 公布日： 2022-08-12 - 主分类号： B23K9/073 文献下载
摘要：适用于厚板多弧共熔池焊接的电弧稳定方法，属于焊接技术领域。解决了现有多弧共熔池焊接过程中存在因复杂电磁作用导致电弧稳定性差的问题。本发明方法涉及3至6根焊丝和相同数量焊接电源，每台焊接电源的一个输出端与一支连续送进焊丝的焊枪相连，另一个输出端皆与焊接前方的被焊工件端部固连。每根焊丝与被焊工件间形成一个独立电弧，所有电弧在工件上共同形成一个熔池。首根焊丝以直流反接方式供电，其他焊丝通同频交流矩形波电流，各焊丝电流幅值依次递减。确定焊接电源与被焊工件的连接位置，提供各根焊丝焊接电流的最优相位配置、各根焊丝的最优自由端位置，以减小各电弧受复杂电磁力的干扰。本发明主要应用于厚板连接的多弧共熔池焊接中。
适用于厚板多弧共熔池焊接电弧稳定方法

[发明专利]电子束多丝原位增材制造成分均匀性控制方法-CN202110413547.4有效
发明人：都东;李自祥;张昊宇;梁志跃 -专利权人：清华大学
申请日： 2021-04-16 - 公布日： 2022-03-11 - 主分类号： B23K15/00 文献下载
摘要：本发明涉及增材制造技术领域，提供了一种电子束多丝原位增材制造成分均匀性控制方法，包括以下步骤：对电子枪中X轴偏转线圈及Y轴偏转线圈施加偏转电压信号，以将整个电子束进行偏转形成交替工作的电子束主束和电子束分束；通过控制偏转电压信号以调节电子束分束参数，使TR≥TK；其中，电子束分束参数包括分束数量N、各分束偏转距离D及各分束能量W，TR为增材制造过程中位于所制备合金熔点以上的时间，TK为所制备合金用各丝材的金属液滴自相互开始接触至完全扩散均匀所需的扩散时间。本发明有效保证了各丝材金属液滴之间的充分扩散，消除了成分宏观不均匀现象，提高了所制备零件的成形质量和力学性能。
电子束原位制造成分均匀控制方法

[发明专利]激光金属沉积一次枝晶间距预测方法和系统-CN202110328383.5有效
发明人：常保华;刘冠;都东;王开明;蒲泽;张东起 -专利权人：清华大学
申请日： 2021-03-26 - 公布日： 2022-02-18 - 主分类号： G06F30/27 文献下载
摘要：本发明提供一种激光金属沉积一次枝晶间距预测方法和系统，其中预测方法包括：采集激光金属沉积过程中的激光特征数据，所述激光特征数据包括激光功率和激光扫描速度；将所述激光特征数据输入间距预测模型，输出一次枝晶间距预测结果；其中，所述间距预测模型是基于激光特征样本数据以及预先确定的一次枝晶间距标签进行训练后得到。本发明通过将激光功率和激光扫描速度输入间距预测模型，可以得到一次枝晶间距预测数据，间距预测模型是基于激光特征样本数据以及预先确定的一次枝晶间距标签进行训练后得到，本发明提供的方法精度高，时效性好，有利于实现工业应用上微观组织实时控制。
激光金属沉积一次间距预测方法系统

[发明专利]用于电子束熔丝沉积过程的丝件相对高度控制装置及方法-CN202011449675.6有效
发明人：都东;张昊宇;常树鹤;梁志跃 -专利权人：清华大学
申请日： 2020-12-09 - 公布日： 2022-02-15 - 主分类号： B22F12/90 文献下载
摘要：本发明提供一种用于电子束熔丝沉积过程的丝件相对高度控制装置及方法，该装置包括图像采集模块、前置束斑生成模块和处理模块，其中：图像采集模块，用于在电子束熔丝沉积过程中，实时采集前置束斑生成模块生成的前置束斑；前置束斑生成模块，用于生成与电子束沿预设行进路径同步移动的前置束斑，其中，前置束斑设置于电子束的前方；处理模块，用于对前置束斑图像进行处理，获取采集位置的实际相对高度数据，并将实际相对高度数据和预设相对高度数据进行对比，获取差值数据，以根据差值数据对丝材和零件之间的距离进行调整。本发明克服了图像处理带来的时间滞后和机械系统执行延迟，保障了控制的实时性，提高成形质量和效率。
用于电子束沉积过程相对高度控制装置方法

[发明专利]基于电子束熔丝增材制备NiTi形状记忆合金构件的方法-CN202010664885.0有效
发明人：常保华;蒲泽;都东;王开明;刘冠 -专利权人：清华大学
申请日： 2020-07-10 - 公布日： 2021-09-21 - 主分类号： B23K15/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于电子束熔丝增材制备NiTi形状记忆合金构件的方法，包括，基于目标NiTi形状记忆合金构件建立三维实体模型，切片处理并确定各层的沉积路径；以NiTi合金板作为增材基板，以NiTi合金丝作为打印丝材；开启设备并抽真空至真空度小于4*10‑2Pa，设定制造参数后逐层打印。本发明的方法采用丝材作为打印材料，成本低且效率高，可快速直接成形复杂的NiTi形状记忆合金构件；制备过程在真空中进行，所制得的构件无氧化和其他杂质气体的拾取；所制得构件的力学性能优异，致密度高，无明显缺陷；可打印出兼具优异功能特性和大拉伸应变的NiTi合金构件，经固溶退火和时效处理后功能特性得到显著提升。
基于电子束熔丝增材制备 niti 形状记忆合金构件方法

[发明专利]一种用于多丝增材制造的窄间距平行送丝装置-CN202110413524.3在审
发明人：都东;李自祥;蒲泽;张昊宇 -专利权人：清华大学
申请日： 2021-04-16 - 公布日： 2021-09-03 - 主分类号： B23K26/342 文献下载
摘要：本发明涉及增材制造技术领域，提供了一种用于多丝增材制造的窄间距平行送丝装置，包括外壳套筒，外壳套筒内设有多根沿轴向设置的送丝管，多根送丝管绕外壳套筒的中轴线环布；过渡接头，设置于外壳套筒的底端，过渡接头的主体内设有多个沿轴向延伸的过渡通道，每根送丝管的出口端连通有过渡通道，多个过渡通道的下部均向内收窄，以缩小多个过渡通道的出丝口端间距，且多个过渡通道的出丝口端平行设置；送丝嘴，设置于过渡接头的底端，且送丝嘴内设有多个沿轴向平行设置的送丝通道，每个过渡通道的出丝口端连通有送丝通道。本发明装置结构简单，对于减少多丝增材制造过程中液滴飞溅和提高成形零件的质量与性能具有明显效果。
一种用于多丝增材制造间距平行装置

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