[發明專利]一種冷噴涂層及其界面缺陷的實時監測裝置與方法

在審

• 申請號: 202210202308.9
• 申請日: 2022-03-03
• 公開（公告）號: CN114544755A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 錢正春;王杰;劉驊毅;葛英飛;曾恒煒;成煥波
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: G01N27/84
• 分類號: G01N27/84;G01N27/72
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 鄧麗;王偉

本發明公開了一種冷噴涂層及其界面缺陷的實時監測裝置與方法，屬于電磁無損檢測技術和表面工程領域。該實時監測裝置主要包括：信號發生模塊、磁場激勵模塊、運動控制模塊、數據采集模塊以及裝置固定模塊。所述信號發生模塊包括信號發生器和功率放大器；所述磁場激勵模塊包括U型磁軛、勵磁線圈和信號接收器；所述運動控制模塊主要由機械臂構成；所述數據采集模塊包括電壓放大器、數據采集卡和上位機；所述裝置固定模塊包括支架、底座和夾具。所述磁場激勵模塊與冷噴涂裝置在監測過程中同步運動，本發明實現了在冷噴涂過程中對鐵磁性材料的基體及涂層缺陷的實時監測，避免再制造零件出現強度失效、涂層剝落等意外情況。

技術領域

本發明屬于電磁無損檢測技術和表面工程領域，尤其涉及一種冷噴涂層及其界面缺陷的實時監測裝置與方法。

背景技術

再制造工程技術是采用表面工程技術在報廢零件失效位置生成強化涂覆層，恢復失效零件的尺寸并提升其性能，金屬零件再制造現已成為國家大力發展戰略性新興產業的核心內容之一。冷噴涂技術作為一種新型表面涂層制備技術，通過噴涂成形在廢舊部件表面進行修復強化。相較于傳統熱噴涂技術，冷噴涂技術具有噴涂速率高、沉積效率高、對基體影響小、涂層結合強度高等優點。通過冷噴涂再制造修復技術，形成再制造零件，其質量可以達到甚至超過原部件的性能。該技術在航天航空工業、造船工業、汽車工業等機械制造行業有著巨大應用潛力。

然而再制造對象的特殊性，決定了冷噴涂技術依然存在不確定性。再制造產品服役工況、損傷程度及失效模式具有隨機性和個體差異性，使得冷噴涂的環境狀況十分復雜。同時冷噴涂涂層與基體間的機械結合也存在不穩定性，再制造零件可能會出現強度失效、涂層剝落等情況，從而造成很大損失并對生命和財產安全構成威脅。因此在開展再制造生產時，為保證再制造產品質量，必須建立相應的質量評價方法體系。

發明內容

針對冷噴涂技術中存在的問題，本發明提供了一種冷噴涂層及其界面缺陷的實時監測裝置與方法，本裝置及方法實現了在冷噴涂過程中對鐵磁性材料的基體及涂層缺陷的實時監測，避免再制造零件出現強度失效、涂層剝落等意外情況。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種冷噴涂層及其界面缺陷的實時監測裝置包括：信號發生模塊、磁場激勵模塊、運動控制模塊、數據采集模塊以及裝置固定模塊；所述信號發生模塊包括信號發生器和功率放大器，用于產生周期性電信號，并將電信號放大后傳遞給磁場激勵模塊；所述磁場激勵模塊包括U型磁軛、勵磁線圈和信號接收器，為待噴涂鐵磁性材料提供連續變化的周期性外加激勵磁場；所述運動控制模塊主要由機械臂和冷噴涂裝置構成，用于控制磁場激勵模塊以及冷噴涂裝置運動；所述數據采集模塊包括電壓放大器、數據采集卡和上位機，用于采集磁巴克豪森信號；所述裝置固定模塊包括支架、底座和夾具，用于固定磁場激勵模塊。

所述信號發生器發出的周期性電信號傳遞給功率放大器，由功率放大器放大電信號功率，所述功率放大器與信號發生器和勵磁線圈相連接，所述勵磁線圈纏繞在U型磁軛的底部，所述U型磁軛倒置固定在支架內，所述信號接收器由鐵氧體鐵芯纏繞線圈組合固定于支架內，所述信號接收器與電壓放大器連接，所述電壓放大器用于放大采集到的磁巴克豪森電信號，所述數據采集卡分別與電壓放大器和上位機相連。

所述磁場激勵模塊固定于支架內，所述支架置于底座上，所述底座兩側安裝有夾具，所述夾具用于固定鐵磁性材料，所述冷噴涂裝置位于鐵磁性材料上方，所述上位機分別與運動控制模塊和數據采集卡相連。

進一步地，所述勵磁線圈的線圈匝數為600-1200匝，橫截面積為0.01-1mm²。所述信號發生器發出的周期性電信號頻率范圍為0.1-200Hz，幅值范圍為0.1-20V。

進一步地，所述運動控制模塊包括：機械臂和冷噴涂裝置；所述機械臂與支架連接，可以在X軸，Y軸方向自由運動，所述冷噴涂裝置可以在X軸、Y軸、Z軸方向自由移動，所述機械臂、冷噴涂裝置均與上位機連接。