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案例一

磨削装备关重件再制造技术研究及应用

本项目是朱协彬教授团队与芜湖鼎恒材料技术有限公司合作,通过长期坚持不懈的理论探索和实践应用,探索出的在磨削装备关重件修复领域的独创性再制造技术成果,20194月获批2018年度安徽省科学技术奖三等奖。

项目将最新的纳米技术运用到再制造技术中,创造性地开发出再制造纳米涂层技术和先进的再制造装备(包括涂层配方、纳米颗粒制备技术、纳米涂层制备技术、纳米增韧技术以及等离子超音速增材装备)。在世界上率先利用超音速火焰喷涂技术成功制备了高性能纳米陶瓷涂层。涂层结构均匀且具有高致密度和高韧性,与当前的涂层相比,这种新型的纳米涂层的气孔率在1%以下,绝缘性能提高了2倍,耐磨损性能提高了5倍,这些核心技术与装备的使用,保证了纳米涂层具有常规涂层所不具备的优异性能,能满足在高温、强腐蚀、高耐磨等极端条件下的使用要求。基于项目研究成果开发的高性能炉辊、高耐磨渣浆泵、半导体设备防护涂层等高性能产品,已在太原钢铁、上海中航光电子、沙钢集团等企业的生产线上得到了成功应用。这些产品的开发成功大大改善了我国目前在这些领域完全依赖进口的局面,填补了国内空白,为国家节约了大量外汇,解决了国内多年来一直未能解决的对在高温、强腐蚀、高耐磨等极端条件下使用的防护材料的难题,为中国磨削装备核心部件再制造产业做出了重要贡献。

本项目共申请专利41项,含发明专利39项(已授权发明专利19项,其中核心发明10项)。20158月进行成果转化,正式投入市场应用,项目合作单位当年新增销售额594.4万元,新增利润77.82万元;2016年新增销售收入687.01万元,新增利润19.68万元;2017年新增销售收入713.7万元,新增利润45.23万元。市场转化,2015年应用单位合计新增销售收入超过15150万元,新增利润超过1600万元;2016年新增销售收入超过34300万元,新增利润超过3500万元;2017年新增销售收入超过58000万元,新增利润超过11100万元。

案例二

本质安全柔刚转动智能车库项目研发

黄仲佳、王刚等老师组成科研团队,进行材料学科的科研项目研究及应用项目开发,围绕先进焊接技术、3D打印、材料表面改性技术,先后完成多项产品开发。

其中2015.11月伊始,团队成员黄仲佳、王刚老师受聘为安徽春谷3D打印技术专家,负责安徽春谷3D打印研究院的产业技术规划,先后完成《芜湖市3D打印产业发展规划》、《制定芜湖3D打印标准发展规划》,申请并完成11项行业标准及2项安徽地方标准的制定工作;完成安徽春谷3D打印技术研究中心的实验室规划及建设。围绕3D打印的核心技术激光焊接应用技术,拓展开发激光熔敷产品,先后完成穿管顶头表面强化产品、高精密粉末冶金模具表面强化的开发,并获得规模应用。

发挥团队成员的先进焊接技术优势,团队负责安徽工程大学与宣诚市华菱精工科技股份有限公司联合开发的本质安全的柔刚转动智能车库项目。项目发挥安徽工程大学在材料优化设计、加工成型方面的优势;以及发挥华菱精工在升降设备配件、升降设备制造生产、销售方面的优势。研发了车库关键转动部件的耐磨材料设计、成型及安装调试;设计了及制备柔刚转动链;设计了曳引式垂直循环类立体车库结构,该结构具备升降横移式车库的低成本特性;通过将安全冗余措施引入车库设计中,获得本质安全的新型立体停车库;采用模块化生产技术,实现本项目的同层车库的价格接近升降横移类车库的价格,又优于其安全性、节能性,从而替代升降横移类停车库。项目与2017年在华菱精工进行投产,目前年产值1亿人民币的新型车库,获得安徽省科技进步3等奖。

案例三

大尺寸、复杂异型金属件的激光熔丝增材工艺研发

本项目是朱协彬教授团队与安徽隆源成型科技有限公司合作开展的,该项目基于机器人激光熔丝增材制造,结合同步超声微锻和车床铣削加工技术进行大尺寸、复杂异型金属件的成形工艺研发。具有柔性高、周期短、成本低和组织性能佳等特点;其制造过程为计算机设计、激光成形加工、同步超声冲击表面微锻,车床铣削后期处理等三步,相比传统的铸造、锻造工艺,省去了模具的设计及加工时间,缩短了生产周期,降低了成本。与激光熔丝增材制造技术相比,同步超声微锻工艺的引入可进一步提升工件表面成形质量和力学性能。

为进一步提高增材制造工件的表面质量/组织和性能,课题创新性的引入了大功率超声冲击表面微锻技术。该技术通过超声表面加工执行机构将静压力和超声频机械振动施加到高温初步凝固表面进行微锻,破坏其熔覆层凝固组织形态,细化晶粒,消除热应力,并大大提高表面质量。

课题开创性的将机器人激光熔丝增材制造、超声冲击表面微锻和车床铣削加工技术融合为一,为大尺寸、复杂异型金属件高效率/高质量的生产提供了良好的技术方案。课题解决了如下问题:

1、丝材熔化沉积过程的稳定性问题,激光熔丝沉积是一个动态的复杂过程,其过程稳定性直接决定了整个熔丝增材制造成形质量的好坏。

2、焊接点与微锻点的距离控制问题,超声微锻点需与激光焊接点保持合理距离,过近或过远均不利于超声冲击微锻的表面强化效果。

3、设计合理的惰性气氛保护装置和冷却方式。激光焊丝增材制造及微锻造装置在工作过程中高温熔融区域存在开放环境下气氛保护不到位、工作温度高导致超声冲击头寿命低、工件整体冷却速度慢易氧化等问题。

案例四

智能燃油系统铝和钢异种材料焊接性研究

新能源汽车是国家政策导向,也是汽车产业未来的发展方向。相比于国内外燃油系统产品,智能控制燃油系统实现了燃油附件的集成一体化,能够智能控制并精确调节燃油质量和流量。智能控制燃油系统利用团队资源优势,将先进的燃油箱制造技术使用到汽车动力系统中,使得燃油系统在任何工况下都能安全存贮燃油、智能管理燃油蒸汽及内部压力、精准控制加油容积、实时测量和指示油箱内燃油量、降低燃油晃动噪声并控制其蒸发污染物排放。产品整体相较于其他同类产品均具有较大的技术和设计上的领先。本学科王刚老师和安徽尼威汽车动力系统有限公司就智能燃油系统中涉及到的铝和钢的异种材料焊接性开展了产学研研究,合作申报专利8项,发表学术论文2篇,培养研究生1名,并于20195月合作申报芜湖市高层次人才团队项目获批A类资助。


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