一种涂层起裂韧度的检测装置的制作方法

本实用新型涉及一种涂层起裂韧度的检测装置，属涂层检测技术领域。

背景技术：

冲击性能是评价负载过程中安全性、可靠性和有效性的重要指标。涂层的冲击开裂行为一直是研究的难点，关于分析其开裂的损伤机制对制备使役性能优异的合金涂层至关重要。目前常见的冲击实验装置都是根据涂层样品表面和界面观察来评估其冲击韧性，不能实时监测界面开裂情况，存在分析成本高、检测周期长等缺点。

公开号cn109283085公开了一种涂层材料热冲击性能检测实验装置及其实验辅助装置，包括将涂覆涂层材料的工件在加热工位、水淬工位来回传递的传递装置；所述传递装置包括支撑架，安装于支撑架上的自动旋转装置，所述自动旋转装置的转动轴上安装夹持工件的夹持装置。但该装置不能对涂层的韧性及起裂状况进行检测。

技术实现要素：

本实用新型的目的是，为了快速监测涂层界面开裂情况，确定涂层起裂韧度，提出一种涂层起裂韧度的检测装置。

实现本实用新型的技术方案如下，一种涂层起裂韧度的检测装置，包括声发射处理模块和冲击试验模块。所述冲击试验模块执行涂层的冲击试验；所述声发射处理模块检测落锤冲击涂层的声发射能量检测。

所述声发射处理模块包括声发射传感器、前置放大器、数据采集处理器和显示器；所述声发射传感器连接前置放大器的输入端；所述前置放大器的输出端连接数据采集处理器的输入端；所述数据采集处理器的输出端连接显示器。

所述冲击试验模块包括顶板、钢丝绳、电磁铁、钢球压头、防护罩、支撑架、压板、载物台、底板、底座、横向移动按钮和纵向移动按钮；所述防护罩通过支撑架安装在底板上；所述防护罩为立式安装，其上端设有顶板，其壁上刻有量尺；所述顶板下方中央安装有钢丝绳，钢丝绳下方系有电磁铁；所述防护罩下方中心放置有载物台；所述载物台侧边设置有横向移动按钮和纵向移动按钮，载物台上设置有压板，声发射传感器也安装在载物台侧边；包括底板的整套冲击试验模块安放在底座上。

所述声发射传感器用于接收涂层样品因钢球压头冲击引起的应力波；所述前置放大器用于将声发射信号放大；所述数据采集处理器用于对声发射信号进行处理；显示器用于显示出检测的能量计数。

所述电磁铁用于吸住或释放钢球压头，对涂层样品进行冲击试验；横向移动按钮和纵向移动按钮用于调整载物台的水平位置，更换冲击位置，方便进行多次重复试验。

所述钢丝绳通过控制可进行伸缩，用于控制钢球压头并参照量尺调整高度，以改变冲击能。

所述防护罩被用于冲击实验时的安全保护；涂层样品通过压板固定在载物台上。

本实用新型的工作原理如下，冲击试验模块进行冲击试验，钢球压头被电磁铁吸引，当钢球压头被吸引到一定高度时，电磁铁失电，钢球压头落下进行冲击实验，实验后电磁铁3将钢球压头4再次吸引到设定高度。改变冲击能时需要借助量尺调整钢球压头高度。当样品受到冲击实验后，声发射传感器会接收到应力波引起的声发射信号，经过前置放大器放大信号，并由数据采集处理器对此声反射信号进行处理，最终由记录显示系统分析所检测的能量计数。每次落锤实验后，可通过横向移动按钮和纵向移动按钮改变下次落锤冲击实验的位置，方便进行多次重复试验。

本实用新型的有益效果是，本实用新型基于声发射在涂层完好和开裂情况下能量计的不同原理以达到确定涂层起裂韧度的目的，具有功能完善，检测效率高的显著优点。本实用新型装置，实施方便，操作简单，易于实现，还具有检测原理可靠，便于实验装置的推广应用。

附图说明

图1为本实用新型一种涂层起裂韧度检测装置的结构示意图；

图中，1是顶板；2是钢丝绳；3是电磁铁；4是钢球压头；5是防护罩；6是支撑架；7是样品；8是压板；9是载物台；10是底板；11是底座；12是量尺；13是横向移动按钮；14是纵向移动按钮；15是声发射传感器；16是导线；17是前置放大器；18是导线；19是数据采集处理器；20是导线；21是显示器。

具体实施方式

本实用新型的具体实施方式如图1所示。图1给出了本实用新型提供的实现涂层起裂韧度的实验装置的结构示意图，

本实施例一种涂层起裂韧度的检测装置，包括顶板1、钢丝绳2、电磁铁3、钢球压头4、防护罩5、支撑架6、样品7、压板8、载物台9、底板10、底座11、量尺12、横向移动按钮13、纵向移动按钮14、声发射传感器15、导线16、前置放大器17、导线18、数据采集处理器19、导线20、显示器21。

钢球压头4被电磁铁3吸引，当被电磁铁吸引到一定高度时，电磁铁断电，钢球压头落下进行冲击实验；冲击后释放能量产生弹性波，声发射传感器15把产生的弹性波信号接收下来并转换成电信号，输出到前置放大器17，经前置放大器17放大后，由信号采集处理器19做处理，最后由显示器21记录并显示分析获得的能量计数。每次上升到特定高度，都会显示一个能量计数字。能量计数反映的是涂层样品经冲击后发生弹塑性变形释放的能量。

改变冲击能时需要借助量尺12调整钢球压头高度；实验后电磁铁3将钢球压头4再次吸引到设定高度，再次实验。每次落锤实验后，可通过横向移动按钮13和纵向移动按钮14改变下次落锤冲击实验的位置，方便进行多次重复试验。

本实施例装置对涂层起裂韧度进行检测，具体操作如下：

（1）通过喷涂工艺制备各种涂层样品。

（2）在载物台上将压板固定好测试涂层，将质量为m的钢球压头从低高度进行落锤冲击试验，记载此时的声发射检测的能量计数。

（3）通过横向和纵向移动按钮改变冲击位置，升高落锤高度，再记录声发射检测的能量计数。

（4）当声发射检测的能量计先增大直至稳定不变，此时开始稳定状态下对应的落锤高度为h，再乘以下落钢球压头的质量m，以及钢球压头下落的加速度g，就可以得到起裂韧度值mgh。

（5）通过横向和纵向移动按钮改变冲击位置，重复多次，获得起裂韧度值。

上述步骤的设计构思是：涂层在完好和开裂情况下，声发射记录的能量计数不同，因此依据能量计数的变化可确定涂层的起裂韧度。

技术特征：

1.一种涂层起裂韧度的检测装置，其特征在于，所述装置包括声发射处理模块和冲击试验模块；所述冲击试验模块执行涂层的冲击试验；所述声发射处理模块检测落锤冲击涂层的声发射能量检测。

2.根据权利要求1所述的一种涂层起裂韧度的检测装置，其特征在于，所述声发射处理模块包括声发射传感器、前置放大器、数据采集处理器和显示器；所述声发射传感器连接前置放大器的输入端；所述前置放大器的输出端连接数据采集处理器的输入端；所述数据采集处理器的输出端连接显示器。

3.根据权利要求1所述的一种涂层起裂韧度的检测装置，其特征在于，所述冲击试验模块包括顶板、钢丝绳、电磁铁、钢球压头、防护罩、支撑架、压板、载物台、底板、底座、横向移动按钮和纵向移动按钮；所述防护罩通过支撑架安装在底板上；所述防护罩为立式安装，其上端设有顶板，其壁上刻有量尺；所述顶板下方中央安装有钢丝绳，钢丝绳下方系有电磁铁；所述防护罩下方中心放置有载物台；所述载物台侧边设置有横向移动按钮和纵向移动按钮，载物台上设置有压板，声发射传感器也安装在载物台侧边；包括底板的整套冲击试验模块安放在底座上。

4.根据权利要求1所述的一种涂层起裂韧度的检测装置，其特征在于，所述声发射处理模块采用计算机检测的能量计数实现涂层起裂韧度检测。

5.根据权利要求2所述的一种涂层起裂韧度的检测装置，其特征在于，所述声发射传感器用于接收涂层样品因钢球压头冲击引起的应力波；所述前置放大器用于将声发射信号放大；所述数据采集处理器用于对声发射信号进行处理；显示器用于显示出检测的能量计数。

6.根据权利要求3所述的一种涂层起裂韧度的检测装置，其特征在于，所述电磁铁用于吸住或释放钢球压头，对涂层样品进行冲击试验；横向移动按钮和纵向移动按钮用于调整载物台的水平位置，更换冲击位置，方便进行多次重复试验。

7.根据权利要求3所述的一种涂层起裂韧度的检测装置，其特征在于，所述钢丝绳用于控制钢球压头并参照量尺调整高度，以改变冲击能。

技术总结
一种涂层起裂韧度的检测装置，包括声发射处理模块和冲击试验模块；所述冲击试验模块执行涂层的冲击试验。所述声发射处理模块检测落锤冲击涂层的声发射能量检测。所述声发射处理模块包括声发射传感器（15）、前置放大器（17）、数据采集处理器（19）和显示器（21）。所述冲击试验模块包括顶板（1）、钢丝绳（2）、电磁铁（3）、钢球压头（4）、防护罩（5）、支撑架（6）、压板（8）、载物台（9）、底板（10）、底座（11）、横向移动按钮（13）和纵向移动按钮（14）。本实用新型装置，实施方便，操作简单，易于实现涂层起裂韧度的检测，具有功能完善，检测效率高的显著优点。

技术研发人员：郭慧;陈新贵;罗凤凤;程香平;张友亮;谢仕芳
受保护的技术使用者：江西省科学院应用物理研究所
技术研发日：2019.10.16
技术公布日：2020.07.10