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龙图腾网获悉南京航空航天大学;南京航空航天大学无锡研究院申请的专利一种复杂构件搅拌摩擦增材制造精准冷却控温装置及方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116423036B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-30发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310574475.0，技术领域涉及：B23K20/26；该发明授权一种复杂构件搅拌摩擦增材制造精准冷却控温装置及方法是由郭训忠;沈一洲;吕万程;韦桂;周泽星;陈晓荻;王笑设计研发完成，并于2023-05-22向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种复杂构件搅拌摩擦增材制造精准冷却控温装置及方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种复杂构件搅拌摩擦增材制造精准冷却控温装置及方法，一种复杂构件搅拌摩擦增材制造精准冷却控温装置，包括：增材系统、温度采集系统、冷却系统、控制系统；本发明设计的复杂构件搅拌摩擦增材制造精准冷却控温装置与方法采用金属钢球和冷却液相结合的方式，弥补了纯冷却液相比于纯金属导热系数低的缺点，提高了构件组织在冷却过程的过冷度，使得金属构件在逐层增材过程中热积累更加快速地导出，可大幅提升成形速度和组织均匀性。采用温度采集钢球进行冷却液面上下温度的采集，实现了增材构件温度梯度的精准表征，并结合时间敏感因子和控制系统，达到了精准冷却控温的目的。

本发明授权一种复杂构件搅拌摩擦增材制造精准冷却控温装置及方法在权利要求书中公布了：1.一种基于复杂构件搅拌摩擦增材制造精准冷却控温装置进行搅拌摩擦增材制造的方法，其特征在于，所述的复杂构件搅拌摩擦增材制造精准冷却控温装置包括：增材系统、温度采集系统、冷却系统、控制系统； 所述增材系统包括增材系统主轴工具头、夹具、基板，所述基板通过夹具固定在加工缸的基座上； 所述温度采集系统包括装有热电偶的温度采集钢球，多个温度采集钢球等间距排布在增材构件周围的普通钢球中，负责采集增材构件不同部位的实时温度，通过耐高温数据线与数据采集卡相连；随着增材高度的增加，在增材构件周围会布置多层相互平行的温度采集钢球，同时伴随着冷却液的注入，会形成位于液面上的一层温度采集钢球和位于液面下的一层温度采集钢球； 所述冷却系统包括加工缸、普通钢球、冷却液、注入阀、输出阀、导流器、金属丝网，冷却液通过注入阀注入到加工缸中，并通过输出阀流出加工缸；导流器通过螺纹连接到加工缸底部的带螺纹的出液孔上，根据增材高度设置导流器高度，可将冷却液自下而上送入到复杂构件封闭、拐角等液体流动不畅的部位；金属丝网铺设于加工缸底面，防止普通钢球堵住加工缸底面的出液孔； 所述方法包括以下步骤： 步骤一：根据所要增材成形的复杂构件形状特征，选择合适的基座板组合，并在加工缸中安装成基座，将表面打磨清理好的厚度为d的基板用夹具固定在基座上，然后根据复杂构件封闭、拐角处的平面位置，将导流器一端连接到加工缸底板上，导流器能够将冷却液自下而上送入到复杂构件封闭、拐角处液体流动不畅的部位，然后将金属丝网铺设于加工缸底面，启动计算机控制系统与搅拌摩擦增材系统，完成程序初始化；将普通钢球铺入到加工缸中，直到普通钢球层高度达到基座顶面高度，同时将装有热电偶的温度采集钢球按成形路径等距铺设于基座板背面，打开注入阀，冷却液通过加工缸底板的流道注入到加工缸中，直到冷却液高度达到基座顶面高度后关闭注入阀；随后将增材系统主轴工具头移动至基板的初始增材点上方，主轴以ω0的转速开始旋转； 步骤二：增材系统主轴工具头接触基板，按预设路径逐层进行增材，温度采集钢球实时获取基座底面峰值温度T，并将该参数转化为电压信号通过数据采集卡传入计算机控制系统中，控制系统通过比较基座底面峰值温度T和初始预设温度T0，当T=T0时，显示或输出控制信号，向加工缸中额外铺设高度为Δh1的金属钢球，再沿着增材层周围间隔铺设温度采集钢球，此过程中搅拌摩擦增材不停止； 步骤三：控制系统实时获取并截取稳定冷却阶段液面上下最相近两圈温度采集钢球平均温度T2、T1T2T1，并计算出T2和T1的差值ΔT，并计算ΔT与Δt的比值大小，Δt为预先设定的时间敏感因子,时间敏感因子和不同增材阶段的时间间隔相关；当ΔTΔta时，输出控制信号打开注入阀，向加工缸中注入高度为Δh1的冷却液，并同时铺设高度为Δh1的金属钢球，同时沿着增材层周围间隔铺设温度采集钢球，当ΔTΔt≥a时，输出控制信号关闭注入阀，a为预先设定值；当T1＞T*时，输出控制信号同时打开注入阀和输出阀，进行冷却液的部分或全部更换,直到T1≤T*时，关闭注入阀和输出阀，T*为预先设定的参考温度； 步骤四：每当加工缸内冷却液的高度与导流器总长度相差一个导流器长度时，就在原有的导流器末端再连接一节新的导流器； 步骤五：增材系统主轴工具头继续按预设路径逐层增材，重复步骤三、步骤四，直到完成复杂构件的成形； 步骤六：复杂构件成形完成后，计算机控制系统输出控制信号，输出阀打开，排出加工缸中的冷却液，待冷却液完全排空后，取出普通钢球以及温度采集钢球，关闭输出阀，松开夹具，取出复杂构件。

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