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日前，第十三届中国国际专利技术与产品交易会开幕式暨第二十四届中国专利奖颁奖大会在大连举办，29个项目获得中国专利金奖。江苏大学教授鲁金忠团队“一种用于多种叶片激光冲击的变形抑制夹具”斩获金奖，现场领取了奖牌。
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变形抑制夹具。 受访者供图
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鲁金忠（左一）指导学生。 受访者供图
航空发动机是飞机的“心脏”，被称为“工业皇冠上的明珠”，同时也是衡量一个国家高端制造集成技术的标准。其中，叶片作为航空发动机的核心构件，其价值约占航空发动机的29%，在极端恶劣环境下，叶片承受交变载荷，极易产生疲劳失效和断裂。
“装夹装置作为叶片激光冲击强化过程中不可替代的环节，欧美国家对我国进行封锁，我们必须自主研发。”鲁金忠介绍，当前航空发动机涡轮叶片激光冲击强化装夹主要面临四个难题：叶身强化容易产生震颤和变形，叶片型面冲击轨迹规划难，表面加工精度要求高，尺寸形状差异大。
针对四个难题，团队提出发明一种用于多种叶片激光冲击的变形抑制装夹方法和夹具，可以根据叶片几何特征，进行叶根定位、叶身夹紧，同时又能抑制叶片变形。
基于这样的想法，团队最终采用磁吸式和组合设计，实现多种叶片快速装夹、灵活切换；多点感应柔性支撑，自适应叶片形状，抑制了强化过程中的叶片变形；叶身则采用柔带式夹紧，约束叶片悬垂末端，提升叶片的夹持刚度。
采用该发明技术强化的涡轮截面位置度、变形扭转角、表面粗糙度、疲劳寿命均达到或超过国际上最先进的LSPT公司的同类产品；对损伤涡轮叶片进行激光冲击绿色再制造，性能指标超过新的叶片，并节约生产成本75%至80%。
由多名院士和航空制造专家组成的专家组给出鉴定意见：该发明专利攻克了航空发动机涡轮叶片等关键件表面改性与保形控制难题，技术原创性强，具有自主知识产权，整体技术达到国际先进水平，其中形性调控技术达到国际领先水平。
目前，应用该发明技术的项目已经实现产业化实施，在多家行业头部企业得到应用和推广，产生了显著的经济效益。2020年1月至2021年12月底，合计应用单位6家，新增销售额6.25亿元，新增利润2.42亿元。
“以一个装置获评中国专利金奖，并不多见。”鲁金忠表示，团队为解决国家重大战略需求而设计的夹具，不仅仅是装置，还包括了快速定位、多点感应自适应和柔性装夹等方法。
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