[發(fā)明專利]基于增材制造的構(gòu)件原位傳感器制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111521836.2
• 申請(qǐng)日: 2021-12-13
• 公開（公告）號(hào): CN114850492A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王克鴻;周琦;彭勇;唐凱;李鵬一
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京聯(lián)空智能增材研究院有限公司
• 主分類號(hào): B22F10/28
• 分類號(hào): B22F10/28;B22F10/38;B22F7/08;B33Y10/00;G01D11/00
• 代理公司: 南京泰普專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32360
• 代理人: 張超杰

本發(fā)明涉及基于增材制造的構(gòu)件原位傳感器制備方法，包括提供容量?jī)?nèi)部中空的構(gòu)件，沿構(gòu)件內(nèi)部預(yù)定距離排列的原位傳感器，以及填充構(gòu)件空間的金屬粉末。通過增材工藝對(duì)構(gòu)件內(nèi)部逐層填入多種金屬粉末，原位傳感器固定與構(gòu)件內(nèi)部形成一體，實(shí)現(xiàn)原位傳感器植入，金屬粉末填充保證構(gòu)件的完整性，進(jìn)行提高構(gòu)件加工效率，同時(shí)金屬粉末的可塑性保證原位傳感器的完整性，提高原位傳感器植入穩(wěn)固性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及原位傳感器制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于增材制造的構(gòu)件原位傳感器制備方法。

背景技術(shù)

隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展，設(shè)備智能化程度不斷提升，傳感器得到廣泛的應(yīng)用，用于監(jiān)控環(huán)境變化、自身設(shè)備狀態(tài)改變等。一般的，傳感器大都采用表面粘連、內(nèi)部打孔植入等方法實(shí)現(xiàn)傳感器與設(shè)備的連接。

公開號(hào)CN103567582A的發(fā)明專利公開了一種構(gòu)件外表面安裝應(yīng)變傳感器的方法，在傳感器端頭焊接預(yù)制焊接頭，預(yù)制焊接頭的一部分包覆于傳感器端頭上，另一部分突出于傳感器端頭的外面；其次，將傳感器固定支座固定安裝在構(gòu)件外表面上；然后，再將預(yù)制焊接頭焊接至傳感器固定支座上。

公開號(hào)CN201611044760.8的發(fā)明專利公開了內(nèi)置式次聲波傳感器安裝方法，通過在管道上開孔的方法安裝傳感器的方法實(shí)現(xiàn)了傳感器安裝。

公開號(hào)為CN201710089643.1的發(fā)明專利公開了裝配式傳感器支架及安裝方法，也是通過打孔的方式實(shí)現(xiàn)了傳感器的安裝。

公開號(hào)為CN201410247899.7的發(fā)明專利公開了在輪胎中安裝胎面磨損傳感器的方法，將來自連接器組件中每個(gè)的針狀凸起沿徑向向外插入穿過輪胎，承載引線，其與電阻傳感器元件的相應(yīng)層疊體接合并建立電接觸。

在傳感器安裝過程中就存在以下幾個(gè)問題：1）傳感器表面粘連容易脫落，無法實(shí)現(xiàn)與設(shè)備的緊密連接，僅能夠?qū)Νh(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，難以實(shí)現(xiàn)自身狀況的監(jiān)控；2）外部粘連的傳感器極易在外界復(fù)雜的環(huán)境下產(chǎn)生損壞，從而無法完成傳感工作；3）內(nèi)部打孔植入的方法雖然能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備內(nèi)部監(jiān)控、避免傳感器的損壞，但是打孔破壞了設(shè)備本身的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，面對(duì)復(fù)雜環(huán)境，以及產(chǎn)生失效和斷裂等問題。因此，傳感器植入問題成為了限制設(shè)備進(jìn)一步智能化發(fā)展的重要難題。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：提供基于增材制造的構(gòu)件原位傳感器制備方法，利用增材工藝技術(shù)植入原位傳感器，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題。

技術(shù)方案：基于增材制造的構(gòu)件原位傳感器制備方法，包括以下步驟：

S1、構(gòu)件內(nèi)部沿預(yù)定距離放置多個(gè)原位傳感器；

原位傳感器間隔放置在構(gòu)件的中部和非承力位置，以避免后續(xù)加工導(dǎo)致的傳感器被切除和傳感器植入導(dǎo)致的構(gòu)件失效。

S2、采用增材方法向構(gòu)件內(nèi)部植入異種材料，并與外部信號(hào)發(fā)射及采集裝置電性連接，對(duì)構(gòu)件內(nèi)部信息進(jìn)行采集；

S3、原位傳感器植入后，對(duì)其內(nèi)部信號(hào)衰減進(jìn)行校準(zhǔn)，并設(shè)定基值，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控信號(hào)。

異種材料根據(jù)原位傳感器設(shè)計(jì)逐層沉積，采用與構(gòu)件形成物理屬性差異；內(nèi)部異種材料植入主要是通過兩種或者多種材料物理屬性差異來放大信號(hào)，并進(jìn)行信號(hào)反饋；外部的信號(hào)發(fā)射裝置與采集裝置則是通過信號(hào)輸入和輸出差異，對(duì)構(gòu)件內(nèi)部信息等進(jìn)行采集。而用于構(gòu)件植入的原位傳感器材料與構(gòu)件本體材料的物理屬性對(duì)外部信號(hào)產(chǎn)生不同的衰減作用，從而有效實(shí)現(xiàn)與外部信號(hào)發(fā)射與采集裝置的匹配。

在進(jìn)一步實(shí)施例中，所述增材方法包括如下步驟:

S201、將不同的金屬粉末置于對(duì)應(yīng)的料桶內(nèi)，采用電子束或者激光沉積所述金屬粉末；

S202、重復(fù)交疊鋪墊不同的粉末層，并依次進(jìn)行沉積工作；

S203、完成原位傳感器植入及構(gòu)件的整體制備。