[發明專利]激光熔覆層與基體間結合強度測試方法

有效

• 申請號: 201811590162.X
• 申請日: 2018-12-25
• 公開（公告）號: CN109520925B
• 公開（公告）日: 2020-03-03
• 發明（設計）人: 付宇明;付晨;趙俊召;苑曉斌;鄭麗娟
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G01N19/04
• 分類號: G01N19/04;G01N29/04;C23C24/10
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產權代理事務所(普通合伙) 11474
• 代理人: 曹珂瓊

本發明提供一種激光熔覆層與基體間結合強度測試方法，其具體包括以下步驟：S1、車削：車削出直徑50mm、長度35mm的45鋼或40Cr材質的圓棒做為試樣；S2、熔覆：采用激光熔覆數控機床，將合金粉末熔覆在圓棒一端，采用多層熔覆，熔覆合金層厚度為5.5mm，圓棒作為基體；S3、磨削：在磨床上將熔覆層表面加工平整，磨削后圓棒長度為40mm；S4、探傷：采用著色及超聲波檢測方法，對熔覆層進行探傷檢測；S5、銑削：在銑床上，從熔覆層方向沿著圓棒軸向進刀，通過銑刀加工出直徑30mm的盲孔，盲孔深度為20mm；S6、車削：從未熔覆的圓棒端面開始，通過車削將圓棒外圓加工到直徑35mm、加工長度37mm，在與熔覆合金層過渡處加工出半徑2mm的過渡圓角；S7、壓縮實驗，得到結合強度值。

技術領域

本發明涉及金屬表面工程技術領域，具體涉及一種激光熔覆層與基體間結合強度測試方法。

背景技術

激光熔覆是一種重要的材料表面改性技術，是利用高能量激光束輻射在金屬表面，使合金粉末與基體表面迅速熔化、擴展和迅速凝固，冷卻速度通常達到10²～10⁶℃/min，在基體表面熔覆一層具有特殊物理、化學或力學性能的材料，從而構成一種新的復合材料，以彌補機體所缺少的高性能或恢復尺寸，這種復合材料能充分發揮兩者的優勢，彌補相互間的不足，激光熔覆實現了熔覆層與基體間冶金結合。

激光熔覆層與基體間的結合強度是測定熔覆層與基體界面之間結合性能的一個最基本量，是考核激光熔覆強化與再制造性能的重要技術指標，結合強度的大小直接影響著熔覆后試件的使用性能，且對于激光加工工藝參數也是一個重要的數據反饋。實際生產中，諸如激光熔覆高等級軋機襯板，需要承受復雜的動載荷，熔覆合金層與襯板基體間的結合強度直接影響軋機工作的可靠性；激光熔覆后的軋輥，需要在工作中承受巨大的機械沖擊力、熱應力、軋制力等，其熔覆合金層與基體間的結合強度直接影響軋輥的使用壽命。目前由于測試方法和手段的限制，對于激光熔覆層與基體間結合強度的測試存在很大困難。由于激光熔覆與熱噴涂的差異，不能直接應用熱噴涂層結合強度的測定方法，因此選擇一種定量、準確、簡便、易加工、操作性好的激光熔覆層與基體界面結合強度的測試方法，對于激光熔覆層的力學性能測試研究有著重要的工程價值。

申請號為201810172378.8的專利申請公開了一種激光熔覆層結合強度測試方法，其公開的激光熔覆方法是在金屬棒材的圓頂面上熔覆不小于200層熔覆層，每層熔覆厚度為0.4～0.5mm，即熔覆層最小為80～100mm，這在實際生產和加工中是難以實現的，而且其采用拉伸試樣的方法得到熔覆層與基體金屬材料的結合強度數據，拉伸的方法并不適用于脆性和硬度較高的材料，具有局限性。

發明內容

本發明的目的是提供一種激光熔覆層與基體間結合強度測試方法，采用圓棒試樣，在試棒端面上激光熔覆合金粉末，熔覆后將熔覆層表面用磨床加工平整，對熔覆層進行無損檢測，接著用銑床加工出盲孔，在液壓機上通過模具壓縮測試熔覆層與基體間的結合強度，并可通過公式計算出具體結合強度值。該方法工藝簡單、測試數據可靠、成本低廉、且節能環保。

本發明采用的技術方案如下：

一種激光熔覆層與基體間結合強度測試方法，其具體包括以下步驟：

S1、車削：車削出直徑50mm、長度35mm的45鋼或40Cr材質的圓棒做為試樣；

S2、熔覆：采用激光熔覆數控機床，將合金粉末熔覆在圓棒一端，采用多層熔覆，熔覆合金層厚度為5.5mm，圓棒作為基體；

S3、磨削：在磨床上將熔覆層表面加工平整，磨削后圓棒長度為40mm；

S4、探傷：采用著色及超聲波檢測方法，對熔覆層進行探傷檢測；

S5、銑削：在銑床上，從熔覆層方向沿著圓棒軸向進刀，通過銑刀加工出直徑30mm的盲孔，盲孔深度為20mm；