一种超音速激光沉积涂层结合强度测试机的制作方法

1.本发明涉及超音速激光沉积涂层样件技术领域，具体为一种超音速激光沉积涂层结合强度测试机。


背景技术：

2.超音速激光沉积技术是一种新型的喷涂和再制造技术，是冷加工技术的革新，其原理是在冷喷涂的过程中引入激光对粉末颗粒和基体进行同步激光辐照，改变材料沉积特性，降低粉末临界沉积速度，不但克服了冷喷涂涂层结合不紧密、低效率和高孔隙率等缺点，而且能够实现高硬度材料涂层的制备，扩大了材料和基体的使用范围。
3.超音速激光沉积技术常被应用于零件表面的修复和强化工作，以此来增加零件的服役寿命，其中涂层与零件表面的结合强度是衡量涂层性能一个很重要的性能指标，我们通常会利用线切割来切割出样品进行结合强度测试，目前的涂层结合强度测试机样品测试费用高，且目前的涂层结合国家标准是针对于热喷涂涂层设定的，因此亟需一种针对于超音速激光沉积涂层的结合强度测试机，就目前的热喷涂涂层结合强度测试而言，对样品尺寸要求严格，对制样水平要求高，而且进行测试时都是采用环氧树脂对涂层和基体进行粘接，单个样品所需要等待的时间长达4小时以上，因此效率不高，不利于大规模生产应用，因此亟需一项新型的涂层测试技术可以快速高效精确的进行涂层结合强度测试，特别是对于超音速激光沉积涂层。


技术实现要素：

4.为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种超音速激光沉积涂层结合强度测试机。该装置能够实现超音速激光沉积涂层结合强度测试，可以实现结合强度的精确测量，且能实现不同面积规则形状的样品结合强度测试，对样品的涂层表面形貌要求不高，无需粘接剂固话，测试过程等待时间断，能够满足实验需求和大规模工业应用。
5.为达到上述的目的，本发明采用了以下技术方案：
6.本发明所述的一种超音速激光沉积涂层结合强度测试机，其特征在于，包括：
7.外围总框架，内设一测试腔，且所述测试腔的顶面与底面为彼此正对的水平面；
8.测试装置，包括外施压机构、内测试机构以及拉力传感器，所述外施压机构固设于所述外围总框架的顶部，用于驱动所述内测试机构压紧或拉动样品基体；所述内测试机构包括上吸附部和设置于上吸附部正下方的下吸附部，所述上吸附部竖直悬装于所述测试腔的顶面上，并与所述外施压机构伸入所述测试腔中的施压端相连接，用于吸附于样品基体上表面；所述下吸附部竖直安装于所述测试腔的底面上，用于吸附在样品基体下表面；所述拉力传感器设置于所述外施压机构上，所述拉力传感器的信号输出端与所述控制装置的信号输入端电连接，用于将实时检测的外施压机构压力状态传输给控制装置；
9.以及控制装置，设置于所述外围总框架的顶部，包括控制装置和显示屏，所述控制装置的外壳上设置有控制按钮，并且所述控制按钮与所述控制装置相应的控制端口电连
接，所述控制装置的信号输入端通过第一总线与所述拉力传感器的信号输出端电连接，所述控制装置的控制信号输出端通过第二总线与所述外施压机构的控制端电连接；所述显示屏固设于所述外围总框架的顶部，所述显示屏的信号输入端与所述控制装置的数据信号输出端电连接。
10.进一步，所述外围总框架包括支撑腿架、承重板、围挡和承重盖板，所述承重板水平安装于所述支撑腿架上；所述围挡为三面空心框体，所述围挡的底部固定安装在所述承重板上；所述承重盖板安装在围挡的顶部，与所述围挡、承重板共同搭接成一带测试腔的框架结构，并且所述承重盖板的中间设有供外施压机构施压端通过的通孔。
11.进一步，所述外施压机构包括压力机和压力机移动杆，所述压力机设置于所述承重盖板上；所述压力机移动杆可活动地穿设于所述承重盖板中间的通孔中，所述压力机移动杆的顶部与所述压力机的施压部相连，底端作为外施压机构的施压端与所述上吸附部相连接。
12.进一步，所述下吸附部包括第一定位基板、第一紧固块、连接螺柱、第一真空吸附气体管道、第一水路管道以及第一真空吸盘，所述第一定位基板水平铺装于所述承重板上；所述第一紧固块通过紧固螺栓可拆卸地安装在第一定位基板上；所述第一紧固块内设中空腔，并在中空腔内设置第一气体口，所述连接螺柱的下端固定连接所述第一紧固块，上端固定连接所述第一真空吸附盘，所述第一真空吸附盘的吸附盘面朝上，并在所述第一真空吸附盘的吸附盘面表面布设第一细分水路扩散结构；所述第一真空吸附气体管道的底部入气口通过第一气体口与外部气源管路连通，所述第一真空吸附气体管道的顶部出气口延伸至所述第一真空吸附盘的吸附盘面，用于在吸附盘面与样品基体的下表面之间形成负压；所述第一水路管道的入水口连通至第一紧固块处，第一水路管道的出水口与所述第一细分水路扩散结构连通。
13.进一步，所述上吸附部包括第二定位基板、第二紧固块、第二真空吸附气体管道、第二水路管道以及第二真空吸盘，所述第二定位基板水平安装于所述承重盖板底面上；所述第二紧固块可拆卸地安装在第二定位基板的下方；所述第二紧固块内设中空腔，并在中空腔内设置第二气体口；所述第二紧固块底部安装于所述压力机移动杆上，所述压力机移动杆的下端固定连接所述第二真空吸附盘，所述第二真空吸附盘的吸附盘面朝下，并在第二真空吸附盘的吸附盘面表面布设第二细分水路扩散结构；所述第二真空吸附气体管道的顶部入气口通过第二气体口与外部气源管路连通，所述第二真空吸附气体管道的底部出气口延伸至所述第二真空吸附盘的吸附盘面，用于在吸附盘面与样品基体的上表面之间形成负压；所述第二水路管道的入水口连通至第二紧固块处，第二水路管道的出水口与所述第二细分水路扩散结构连通。
14.进一步，所述第一真空吸附盘和所述第二真空吸附盘为圆锥形状，且所述第一真空吸附盘和所述第二真空吸附盘同轴。
15.进一步，所述的第一细分水路扩散结构和第二细分水路扩散结构均为多道圆环形结构，用于在样品基体表面均匀布水以实现接触面之间的密闭。
16.进一步，所述控制按钮包括用于控制机器电源启动关闭的启闭控制开关、用于压力机拉/压动作的拉/压控制开关、用于控制压力机暂停/启动的暂停/启动控制开关以及真空吸附系统启闭控制开关，所述启闭控制开关、所述拉/压控制开关、所述暂停/启动控制开
关以及所述真空吸附系统启闭控制开关分别与所述控制装置相应的控制端口电连接。
17.进一步，所述的显示屏为共阴极led显示屏。
18.本发明的有益效果是：可以实现对超音速激光沉积涂层的精准可靠测试，测试准备工作简单易操作，所测试的结合强度准确可靠，摆脱传统涂层结合强度测试所用的环氧树脂胶结剂，大大缩短测试时间和成本，可以实现规格范围内多种规格的样品测试，设备性价比高，可广泛应用于实验室研究和工业生产中去。
附图说明
19.图1是本发明的整体结构示意图。
20.图2是本发明的结合强度测试模块结构示意图。
21.其中，100-外围总框架，200-测试装置，210-外施压机构，220-内测试机构，220a-上吸附部，220b-下吸附部，300-控制装置，1-启闭控制开关，2-控制机构，3-拉/压控制开关，4-真空吸附系统启闭控制开关，5-第一总线，6-拉力传感器，7-压力机，8-显示屏，9-承重盖板，10-第二定位基板，11-围挡，12-第二紧固块，13-第二气体口，14-第二水路管道系统，15-第二真空吸附气体管道，16-第二真空吸附盘，17-第二细分水路扩散结构，18-第一定位基板，19-支撑腿架，20-承重板，21-紧固螺栓，22-第一气体口，23-第一紧固块，24-第一真空吸附气体管道，25-第一水路管道系统，26-连接螺柱，27-第一真空吸附盘，28-第一细分水路扩散结构，29-样品基体，30-涂层，31-压力机移动杆，32-第二总线，33-压力机暂停/启动按钮。
具体实施方式
22.下面结合附图进一步说明本发明。
23.参照附图：
24.实施例1本发明所述的一种超音速激光沉积涂层结合强度测试机，包括：
25.外围总框架100，内设一测试腔，且所述测试腔的顶面与底面为彼此正对的水平面；
26.测试装置200，包括外施压机构210、内测试机构220以及拉力传感器6，所述外施压机构210固设于所述外围总框架100的顶部，用于驱动所述内测试机构220压紧或拉动样品基体29；所述内测试机构220包括上吸附部220a和设置于上吸附部正下方的下吸附部220b，所述上吸附部220a竖直悬装于所述测试腔的顶面上，并与所述外施压机构210伸入所述测试腔中的施压端相连接，用于吸附于样品基体上表面；所述下吸附部220b竖直安装于所述测试腔的底面上，用于吸附在样品基体下表面；所述拉力传感器6设置于所述外施压机构210上，所述拉力传感器6的信号输出端与所述控制装置300的信号输入端电连接，用于将实时检测的外施压机构压力状态传输给控制装置；
27.以及控制装置300，设置于所述外围总框架100的顶部，包括控制机构2和显示屏8，所述控制机构2的外壳上设置有控制按钮，并且所述控制按钮与所述控制装置2相应的控制端口电连接，所述控制装置2的信号输入端通过第一总线5与所述拉力传感器6的信号输出端电连接，所述控制装置2的控制信号输出端通过第二总线32与所述外施压机构210的控制端电连接；所述显示屏8固设于所述外围总框架100的顶部，所述显示屏8的信号输入端与所
述控制装置2的数据信号输出端电连接。
28.所述外围总框架100包括支撑腿架19、承重板20、围挡11和承重盖板9，所述承重板20水平安装于所述支撑腿架19上；所述围挡为三面空心框体，所述围挡11的底部固定安装在所述承重板20上；所述承重盖板9安装在围挡11的顶部，与所述围挡、承重板共同搭接成一带测试腔的框架结构，并且所述承重盖板9的中间设有供外施压机构施压端通过的通孔。
29.所述外施压机构210包括压力机7和压力机移动杆31，所述压力机7设置于所述承重盖板9上；所述压力机移动杆31可活动地穿设于所述承重盖板9中间的通孔中，所述压力机移动杆31的顶部与所述压力机7的施压部相连，底端作为外施压机构的施压端与所述上吸附部220a相连接。
30.所述下吸附部220b包括第一定位基板18、第一紧固块23、连接螺柱26、第一真空吸附气体管道24、第一水路管道25以及第一真空吸盘27，所述第一定位基板18水平铺装于所述承重板9上；所述第一紧固块23通过紧固螺栓21可拆卸地安装在第一定位基板18上；所述第一紧固块23内设中空腔，并在中空腔内设置第一气体口22，所述连接螺柱26的下端固定连接所述第一紧固块23，上端固定连接所述第一真空吸附盘27，所述第一真空吸附盘27的吸附盘面朝上，并在所述第一真空吸附盘27的吸附盘面表面布设第一细分水路扩散结构28；所述第一真空吸附气体管道24的底部入气口通过第一气体口22与外部气源管路连通，所述第一真空吸附气体管道24的顶部出气口延伸至所述第一真空吸附盘27的吸附盘面，用于在吸附盘面与样品基体的下表面之间形成负压；所述第一水路管道25的入水口连通至第一紧固块23处，第一水路管道25的出水口与所述第一细分水路扩散结构28连通。
31.所述上吸附部220a包括第二定位基板10、第二紧固块12、第二真空吸附气体管道15、第二水路管道14以及第二真空吸盘16，所述第二定位基板10水平安装于所述承重盖板9底面上；所述第二紧固块15可拆卸地安装在第二定位基板10的下方；所述第二紧固块12内设中空腔，并在中空腔内设置第二气体口13；所述第二紧固块12底部安装于伸入测试腔中的所述压力机移动杆31上，所述压力机移动杆31的下端固定连接所述第二真空吸附盘16，所述第二真空吸附盘16的吸附盘面朝下，并在第二真空吸附盘16的吸附盘面表面布设第二细分水路扩散结构17；所述第二真空吸附气体管道15的顶部入气口通过第二气体口13与外部气源管路连通，所述第二真空吸附气体管道15的底部出气口延伸至所述第二真空吸附盘16的吸附盘面，用于在吸附盘面与样品基体的上表面之间形成负压；所述第二水路管道14的入水口连通至第二紧固块12处，第二水路管道14的出水口与所述第二细分水路扩散结构17连通。
32.所述第一真空吸附盘27和所述第二真空吸附盘16为圆锥形状，且所述第一真空吸附盘27和所述第二真空吸附盘16同轴。
33.所述的第一细分水路扩散结构28和第二细分水路扩散结构17均为多道圆环形结构，用于在样品基体表面均匀布水以实现接触面之间的密闭。
34.所述控制按钮包括用于控制机器电源启动关闭的启闭控制开关1、用于压力机拉/压动作的拉/压控制开关3、用于控制压力机暂停/启动的暂停/启动控制开关33以及真空吸附系统启闭控制开关4，所述启闭控制开关1、所述拉/压控制开关3、所述暂停/启动控制开关33以及所述真空吸附系统启闭控制开关4分别与所述控制装置2相应的控制端口电连接。
35.所述的显示屏8为共阴极led显示屏。
36.样品基体29的上表面涂覆涂层30。
37.实施例2利用如图1所示的一种超音速激光沉积涂层结合强度测试机对样品基体表面涂层结合强度进行测试的方法，按照如下步骤进行：
38.将测试样品基体29夹在上吸附部和下吸附部之间，样品基体29下表面与第一真空吸附盘27的吸附盘面接触，样品基体29上表面的涂层30和第二真空吸附盘16的吸附盘面接触；
39.按下启闭控制开关1开启机器，再按下拉/压控制开关3通过第二总线32控制压力机7进行适当下压动作，使测试样品与真空吸附盘紧密结合；
40.开启真空吸附系统启闭控制开关4，水流通过第一水路管道系统和第一细分水路扩散结构、第二水路管道系统和第二细分水路扩散结构均匀分布在样品基体的上、下表面，使第一真空吸附盘27、第二真空吸附盘16与样品基体之间形成密闭空间，然后再通过第一气体口、第二气体口对形成的密闭空间抽真空，使样品基体与第一真空吸附盘27、第二真空吸附盘16紧紧结合；
41.按下拉/压控制开关3使压力机移动杆31回收上拉，拉力传感器6实时记录压力机7的压力状态，并将压力信息传输给控制装置2，控制装置2将信息进行转换后通过第一总线5显示在显示屏8上，并对照国家标准，将涂层剥离时的最大拉力值记录并显示在显示屏8上，再通过σ＝f/s，其中σ是结合强度(mpa)，f是压力机压力显示值(n)，s是涂层横截面面积(mm2)，计算出涂层的结合强度；
42.整个实验结束后，关闭真空吸附系统启闭控制开关4，取下样品基体，再关闭启闭控制开关1。
43.本实施例中的样品基体29可为圆柱形，样品基体29的直径范围10mm≤d≤50mm，涂层的厚度2mm≤h≤10mm。
44.本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。