一种激光熔覆层与基体结合强度的测试方法技术

本公开提出一种激光熔覆层与基体结合强度的测试方法，包括：制作圆形试样，试样包括基体及基体上的激光熔覆层；在基体上形成一第一孔，第一孔为圆孔，与圆形试样同轴，圆孔深度等于基体厚度；在基体上形成多个第二孔，多个第二孔关于第一孔对称，且各第二孔与第一孔的中心距均为△；通过管路将泵连接到圆孔，启动泵，开始加压，当压力加载到一定值时，压力发生震荡，激光熔覆层与基体开始分离，确定此时压力P1；当激光熔覆层与基体分离至多个第二孔处时，压力瞬时下降，确定此时压力P2；以及根据压力P1、压力P2、圆孔直径、圆形试样直径及中心距△计算激光熔覆层与基体结合强度。采用本方法可以定量地获得基体与结合强度的结合强度。

A Method for Testing the Bonding Strength of Laser Cladding Layer and Matrix

A method for measuring the bonding strength between laser cladding layer and matrix is proposed, which includes: making circular samples, including laser cladding layer on matrix and matrix; forming a first hole on the matrix, the first hole is a circular hole, coaxial with the circular sample, the depth of the hole is equal to the thickness of the matrix; forming multiple second holes on the matrix. Holes, many second holes are symmetrical about the first hole, and the center distance between each second hole and the first hole is Delta. Pump is connected to the circular hole through pipeline, and the pump is started to pressurize. When the pressure is loaded to a certain value, the pressure oscillates, and the laser cladding layer and the matrix begin to separate, then the pressure P1 is determined; when the laser cladding layer and the substrate are loaded to a certain value, the pressure P1 is determined. When the body is separated into several second holes, the pressure decreases instantaneously, and the bonding strength between the laser cladding layer and the matrix is calculated according to the pressure P1, pressure P2, hole diameter, sample diameter and center distance. The bonding strength between matrix and bonding strength can be obtained quantitatively by this method.

【技术实现步骤摘要】
一种激光熔覆层与基体结合强度的测试方法
本公开属于激光加工
，特别涉及一种激光熔覆层与基体结合强度的测试方法。
技术介绍
激光熔覆技术作为一种表面改性技术，越来越多地应用于零部件表面强化和再制造。相对于热喷涂方法，激光熔覆获得的熔覆层与基体结合强度高，不能采用胶粘的方法测试抗拉强度，通常采用金相观测方法，来判断熔覆层与基体是否冶金结合，不能定量测试结合强度数值。文献(刘璐钊，激光修复中溶池形态对结合性能的影响研究[D]，中国科学院大学，2013)公开了一种激光熔覆层结合强度测试方法，将激光熔覆层与基体切割成拉伸哑铃型拉伸试样，进行原位拉伸试验，获得了界面抗拉强度。但是，由于拉伸试样有最小尺寸要求，需要多层激光熔覆，该文献激光熔覆40层，这对于常规的激光单层或数层熔覆不可行。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本公开提供了一种激光熔覆层与基体结合强度的测试方法，以至少部分解决以上所存在的技术问题。(二)技术方案根据本公开的一个方面，提供了一种激光熔覆层与基体结合强度的测试方法，包括：制作圆形试样，该试样包括基体及基体上的激光熔覆层；在所述基体上形成一第一孔，该第一孔为圆孔，与所述圆形试样同轴，圆孔深度等于基体厚度；在所述基体上形成多个第二孔，该多个第二孔关于所述第一孔对称，且各第二孔与所述第一孔的中心距均为△；通过管路将泵连接到所述圆孔，启动泵，开始加压，当压力加载到一定值时，压力发生震荡，激光熔覆层与基体开始分离，确定此时的压力P1；当激光熔覆层与基体分离至所述多个第二孔处时，压力瞬时下降，确定此时的压力P2；以及根据压力P1、压力P2、圆孔直径、圆形试样直径及中心距△计算激光熔覆层与基体结合强度。在一些实施例中，所述激光熔覆层与基体结合强度的计算公式如下：其中，Pa为P1和P2的平均值，Pa＝(P1+P2)/2；d为圆孔直径，D为圆形试样直径。在一些实施例中，d/D≤1/2，d为圆孔直径，D为圆形试样直径，10mm≤d≤50mm。在一些实施例中，所述圆形试样直径介于20～100mm之间。在一些实施例中，0.65≤d/D+2Δ/D≤0.75，d为圆孔直径，D为圆形试样直径。在一些实施例中，所述第二孔为圆孔，其孔径介于1～2mm之间，孔深大于或等于基体厚度。在一些实施例中，若一激光熔覆层与基体结合强度为Pm，对应的圆孔直径为dm，圆形试样直径Dm；一激光熔覆层与基体结合强度为Pn，对应的圆孔直径为dn，圆形试样直径Dn；Pm＞Pn，则dm/Dm＞dn/Dn。在一些实施例中，在圆孔上加工管螺纹，通过管路将泵连接到所述圆孔，在管路上连接压力表，通过压力表确定压力P1、P2。在一些实施例中，所述泵为水泵或油泵，当激光熔覆层与基体分离至所述多个第二孔处时，水或油通过所述多个第二孔流出，从而使压力瞬时下降。在一些实施例中，通过切割一带有激光熔覆层的基体，制作所述圆形试样。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本公开激光熔覆层与基体结合强度的测试方法至少具有以下有益效果其中之一：(1)本公开测试方法，无需多层激光熔覆，操作方便，易于实现，可以定量地获得激光熔覆层与基体的结合强度。(2)采用本方法可以定量地获得基体与结合强度的结合强度，可以明确地对比不同类型激光熔覆层与基体结合强度的差异。附图说明图1为本公开测试原理示意图。图2为本公开在测试过程中激光熔覆层与基体分离示意图。具体实施方式为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。本公开提供了一种激光熔覆层与基体结合强度的测试方法，包括：制作圆形试样，该试样包括基体及基体上的激光熔覆层；在所述基体上形成一第一孔，该第一孔为圆孔，与所述圆形试样同轴，圆孔深度等于基体厚度；在所述基体上形成多个第二孔，该多个第二孔关于所述第一孔对称，且各第二孔与所述第一孔的中心距均为△；通过管路将泵连接到所述圆孔，启动泵，开始加压，当压力加载到一定值时，压力发生震荡，激光熔覆层与基体开始分离，确定此时的压力P1；当激光熔覆层与基体分离至所述多个第二孔处时，压力瞬时下降，确定此时的压力P2；以及根据压力P1、压力P2、圆孔直径、圆形试样直径及中心距△计算激光熔覆层与基体结合强度。采用本公开方法无需多层激光熔覆，可以定量地获得基体与结合强度的结合强度，可以明确地对比不同类型激光熔覆层与基体结合强度的差异。在一具体实施例中，请结合图1-2所示，所述激光熔覆层与基体结合强度的测试方法包括以下步骤：为保证激光熔覆层在压力作用下不被破坏，激光熔覆层厚度优选大于0.5mm，为保证基体上的圆孔能够固定油管，基体的厚度优选大于2mm，均为已知。S1，将带有激光熔覆层1的基体2，通过切割，制成直径为D的圆形试样。S2，在基体2上加工平底圆孔，圆孔与试样外圆同轴。圆孔直径为d，深度等于基体厚度。S3，在圆孔上加工管螺纹，通过高压管路4连接到水泵或油泵5，在高压管路上连接压力表3，记录压力值时间历程。S4，在距离圆孔中心△的位置，如图2所示，对称加工2个小孔(各小孔中心与圆孔的中心距离均为△)，孔径1～2mm，孔深大于等于基体厚度，也可穿透激光熔覆层。当然，本测试方法中，小孔的数量可以是多个，并不限于两个。(此外，可在加工平底圆孔之后，连接管路之前，加工所述小孔。)S5，启动水泵或油泵5，开始加压，通过压力表3记录压力变化。S6，当压力加载到一定值时，压力发生突然一个小幅震荡，此时激光熔覆层1与基体2开始分离，记录此时的压力P1，控制压力缓慢上升。S7，激光熔覆层1在水压或油压作用下，逐渐与基体2分离，当分离一旦到达距离圆孔中心距△位置时，高压水或油通过熔覆层与基体间隙到达△位置，并顺着小孔喷出，压力瞬时下降，记录下此时压力P2。S8，将P1和P2取平均值Pa＝(P1+P2)/2。S9，通过公式计算激光熔覆层与基体结合强度：本实施例采用高压水或高压油对激光熔覆层截面施加压力，从而使激光熔覆层与基体脱离，通过测试水压或油压数值并简单计算即可获得激光熔覆层与基体结合强度。当高压水或高压油作用面积等于熔覆层与基体结合面积时，可得如下关系：时，其中，D，d，△满足以下关系式：d/D+2Δ/D数值在0.65～0.75范围内。考虑到安装方便，D通常选择范围为20～100mm，d通常选择范围为10～50mm，d/D≤1/2，在测试时可预先根据激光熔覆层材质特性估算结合强度大概范围，在估算激光熔覆层与基体结合强度较大时，d/D取值较大，估算结合强度较小时，d/D取值较小，根据d/D确定△取值。以下介绍本公开测试方法实例。本实例激光熔覆层与基体结合强度的测试方法包括如下步骤：将待测试样加工，制成直径为50mm的圆形试样，待测试样基体2厚度为10mm，激光熔覆层1厚1mm。在基体上加工平底圆孔，圆孔与试样外圆同轴。圆孔直径为20mm，深度等于基体厚度10mm。在圆孔上加工管螺纹，通过高压管路4连接到高压水泵5，在高压管路上连接电子压力表3，电子压力表连接到电脑对压力数据进行全程记录。选取d/D+2△/D＝0.7，计算得到Δ＝7.5mm。相应的，在距离圆孔中心7.5mm的位置，对称加工2个小孔，孔径2mm，孔深为贯穿整个试样。启动高压水泵，开始加压。当压力加载本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光熔覆层与基体结合强度的测试方法，包括：制作圆形试样，该试样包括基体及基体上的激光熔覆层；在所述基体上形成一第一孔，该第一孔为圆孔，与所述圆形试样同轴，圆孔深度等于基体厚度；在所述基体上形成多个第二孔，该多个第二孔关于所述第一孔对称，且各第二孔与所述第一孔的中心距均为△；通过管路将泵连接到所述圆孔，启动泵，开始加压，当压力加载到一定值时，压力发生震荡，激光熔覆层与基体开始分离，确定此时的压力P1；当激光熔覆层与基体分离至所述多个第二孔处时，压力瞬时下降，确定此时的压力P2；以及根据压力P1、压力P2、圆孔直径、圆形试样直径及中心距△计算激光熔覆层与基体结合强度。

【技术特征摘要】
1.一种激光熔覆层与基体结合强度的测试方法，包括：制作圆形试样，该试样包括基体及基体上的激光熔覆层；在所述基体上形成一第一孔，该第一孔为圆孔，与所述圆形试样同轴，圆孔深度等于基体厚度；在所述基体上形成多个第二孔，该多个第二孔关于所述第一孔对称，且各第二孔与所述第一孔的中心距均为△；通过管路将泵连接到所述圆孔，启动泵，开始加压，当压力加载到一定值时，压力发生震荡，激光熔覆层与基体开始分离，确定此时的压力P1；当激光熔覆层与基体分离至所述多个第二孔处时，压力瞬时下降，确定此时的压力P2；以及根据压力P1、压力P2、圆孔直径、圆形试样直径及中心距△计算激光熔覆层与基体结合强度。2.根据权利要求1所述的测试方法，其中，所述激光熔覆层与基体结合强度的计算公式如下：其中，Pa为P1和P2的平均值，Pa＝(P1+P2)/2；d为圆孔直径，D为圆形试样直径。3.根据权利要求1所述的测试方法，其中，d/D≤1/2，d为圆孔直径，D为圆形试样直径，10mm≤d≤50mm。4.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵树森，林学春，李达，张志研，王奕博，梁浩，刘燕楠，马文浩，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11