1 江苏大学机械工程学院,江苏 镇江 212013
2 南通大学 机械工程学院,江苏 南通 226019
提出了涂层-基体界面结合强度的单脉冲激光离散划痕快速检测的新方法,针对该方法设计了一种实现离散划痕的自动化装置。通过检测典型涂层失效建立失效数据库;激光器系统采用优选算法逼近使涂层失效的激光功率密度范围;检测系统通过功率计检测涂层表面红外光束反射得出涂层表面形貌的特征参数;将检测系统得出的参数与失效数据库进行比较,得出激光器下一点激光输出功率。逐步逼近,最终实现对涂层失效阈值的确定,智能化地实现了离散划痕任务。
激光技术 优选算法 划痕装置 激光划痕
通过对涂层进行单脉冲激光加载时产生的冲击应力与温度场的理论分析,提出以二分法迅速逼近涂层失效的激光功率密度范围,单脉冲激光离散划痕路径的优化方法。对激光能量的稳定性进行标定,并得出电压与激光实际加载能量的拟合关系式;采用二分法逼近激光功率密度范围并通过功率计在线检测确定涂层的失效阈值,对相关实验结果进行拟合处理,获得实际失效功率密度范围为0.328-0.391 GW/cm2,实际失效阈值分别为0.359 GW/cm2,0.348 GW/cm2,0.381 GW/cm2。经分析比较相关实验数据,验证了该方法的可行性和可靠性。
激光技术 激光划痕 路径优化 二分法 脉冲激光 失效阈值
根据红外激光划痕时在涂层表面产生的温度场的理论分析，找出涂层界面失效破坏的临界位置。在实验研究中，分析红外热成像仪对激光划痕涂层的实时温度检测结果，表明在涂层逐渐失效破坏的过程中，其表面的温度状况呈现出与理论分析结果相一致的两阶段的变化，进而说明了温度变化的转折点即是该涂层从基体脱落下来的临界位置; 并通过计算得知，该涂层临界脱落点对应的激光辐射功率大约为31.92 W，这一结果直接反映了该涂层与基体结合强度的情况。
激光技术 激光划痕 涂层临界破坏点 热成像仪 温度场 结合强度
为研究涂层的热应力和应变与涂层结合强度之间的关系,对红外激光划痕后的涂层的热应力应变进行了理论分析,建立了涂层的热应力理论模型和应变公式。红外激光划痕涂层的试验结果表明,激光划痕后涂层在沿其厚度方向上的应变量有明显的突变过程,突变点的位置即是涂层从基体脱离下来的临界位置; 激光划痕时涂层的剥离应力随涂层的温度增大而增大,并会呈现出两个阶段过程变化,进而说明了两个阶段之间的转折点反映了涂层结合强度的大小。
激光技术 激光划痕 应力应变 热应力模型 涂层 结合强度
