CN101403685B - 涂层-基体界面激光预处理质量的无损检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种涂层-基体界面激光预处理质量的无损检测方法，其具体步骤为：用激光束对基体表面进行微熔处理，建立指定激光工艺条件下的基体表面微熔状态的标准图谱以及基体表面微熔区宽度与激光硬化区深度之关系，不同工件激光处理效果及其一致性通过与标准图谱的实时对比加以控制，基体最大激光硬化深度则通过测定表面微熔区宽度并根据其与激光硬化区深度的关系予以确定。本发明涂层基体界面激光预处理质量无损检测方法，可以通过对表面激光预处理状态的控制和测量及其与标准图谱的对比，直接评价基体激光预处理效果和质量，无需破坏工件对激光处理区域进行解剖和制作金相试样。
Description
技术领域
本发明涉及一种涂层和基体之间的界面激光预处理质量的检测方法。
背景技术
在金属工件表面涂镀金属或陶瓷防护层，是提高工件在强载如高温、高压、强烧蚀、强磨损等工况条件下使用寿命的有效措施。由于涂镀层材料与金属基体材料在物理性能方面往往存在明显差异，其界面强韧性往往成为涂镀层材料能否有效发挥作用的关键所在。因此出现了采用激光微熔预处理金属基体表层的方法来提高界面的强韧性目前，对于如何判断此种激光微熔预处理后的界面是否符合强韧性要求一般有两种方法，第一种基于对激光离散处理的效果判断，传统的方法是将处理区域进行解剖制作金相观察试样，观察处理区组织形貌，测试其力学性能。该方法既需要对处理区域解剖又需要制作金相试样才能观察出处理区组织形貌，检测效率很低，同时造成了样品浪费。第二种是实弹射击试样来检测界面激光强韧化效果的方法，该方法虽然无须解剖对象结构和制作金相样品就可以有效检测出界面的强韧度，但是该方法代价过于昂贵，大大提高了检测的成本。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种检测效率高、成本低的无损检测涂层-基体界面激光微熔预处理质量的方法。
为实现上述目的，本发明一种涂层-基体界面激光预处理质量的无损检测方法，具体步骤为：建立指定激光工艺条件下的基体表面微熔状态的标准图谱，然后对待测基体的表面进行激光预处理，对激光预处理过程实时监测并记录下图谱，激光预处理过程中的图谱与标准图谱比对来控制基体表面的处理区域为微熔状态，经激光预处理后的区域呈现规则的月牙形，根据月牙形区域的弦长计算出处理区域的深度，建立基体表面微熔区宽度与激光硬化区深度之关系，根据激光硬化区深度判断经激光预处理后的金属基体与其上沉积的后续涂镀层之间界面的强韧性。
进一步，激光预处理过程采用一CCD实时光测监控系统实时监测并记录下处理过程中的图谱，将处理过程中监测到的图谱与计算机系统上的标准图谱进行比较得出激光预处理区域是否达到微熔状态。
进一步，激光预处理后对金属基体表面冷却。
进一步，激光预处理过程的各项指标由所述计算机系统控制。本发明涂层-基体界面激光预处理质量的无损检测方法，无需对预处理区域解剖和制作金相试样，采用控制激光预处理区域为微熔状态，并计算出微熔状态下形成的规则月牙形区域的深度，从而可以很简单、方便的判断出涂层-基体界面激光微熔预处理质量。
附图说明
附图为实施例中本发明的检测方法待检测的枪管示意图。
具体实施方式
本发明涂层-基体与界面激光预处理质量的无损检测方法待检测的样品如图所示为一管状工件，该管状工件可为高射机枪的枪管，包括枪管基体1，枪管基体1与金属镀层之间的界面2为激光离散强化层，激光离散强化层包括熔凝层、相变硬化层、热影响层；所述熔凝层、相变硬化层、热影响层在界面中呈连续或不连续分布；在界面2上还沉积涂镀有镀铬3。
上述枪管中的界面激光预处理质量的无损检测方法包括下述步骤：
对枪管进行常规的除油和清洗，枪管工作面涂吸光涂层，在计算机系统上建立指定激光工艺条件下的基体表面微熔状态的标准图谱，然后对枪管工作面进行激光微熔急冷强化处理：即采用YAG激光器，其激光输出功率为310W±4％，激光焦斑直径约0.5mm，激光扫描速度为3-5rpm，激光螺旋进给速度为0.6mm/r-1.0mm/r；同时用一CCD实时光测监控系统实时监测激光预处理区域的图谱并将图谱信息传送给计算机系统，将激光预处理过程中的图谱与计算机系统上的标准图谱比对，通过计算机系统对上述参数的调整使激光处理过程中的图谱与标准图谱一致，来保证激光预处理区域处于微熔状态，同时在枪管内通入N2或Ar保护气进行冷却，并在枪管外采用水冷，使枪管快速冷却，也可以不采用急冷的冷却方式使枪管自然冷却，此时激光预处理区域出现规则月牙形，测量月牙形区域的弦长从而计算出激光预处理深度。枪管基体与在其工作面上涂镀的铬层之间的界面强韧性主要受对基体表面进行的激光预处理的影响，因此通过判断激光预处理的深度即可以很容易的判断出涂层与基体之间界面的激光预处理质量。本发明的涂层-基体界面激光预处理质量的无损检测方法，检测方便，无需切割管状样品即可检测出管内表面基体激光预处理质量，使得检测效率大大提高，并且采用此种方法检测的样品检测后还可以继续使用。
Claims (4)
1.一种涂层-基体界面激光预处理质量的无损检测方法，具体步骤为：建立指定激光工艺条件下的基体表面微熔状态的标准图谱，然后对待测基体的表面进行激光预处理，对激光预处理过程实时监测并记录下图谱，激光预处理过程中的图谱与标准图谱比对来控制基体表面的处理区域为微熔状态，经激光预处理后的区域呈现规则的月牙形，根据月牙形区域的弦长计算出处理区域的深度，建立基体表面微熔区宽度与激光硬化区深度之关系，根据激光硬化区深度判断经激光预处理后的金属基体与其上沉积的后续涂镀层之间界面的强韧性。
2.如权利要求1所述的涂层-基体界面激光预处理质量的无损检测方法，其特征在于，激光预处理过程采用一CCD实时光测监控系统实时监测并记录下处理过程中的图谱，将处理过程中监测到的图谱与计算机系统上的标准图谱进行比较得出激光预处理区域是否达到微熔状态。
3.如权利要求1所述的涂层-基体界面激光预处理质量的无损检测方法，其特征在于，激光预处理后对金属基体表面冷却。
4.如权利要求2所述的涂层-基体界面激光预处理质量的无损检测方法，其特征在于，激光预处理过程的各项指标由所述计算机系统控制。
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