GB/T 43434-2023 激光修复区域抗裂性试验方法

　　ICS 25.220. 01 CCS J 39

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 43434—2023

　　激光修复区域抗裂性试验方法

　　Crack resistancetestmethod forlaserrepaired area

　　2023-11-27发布 2024-06-01实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 43434—2023

　　目 次

　　前言 Ⅰ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 符号 2

　　5 原理 2

　　6 试件 2

　　6. 1 试件尺寸与制备 2

　　6. 2 激光熔覆层制备 3

　　7 试验步骤及数据处理 4

　　7. 1 概述 4

　　7. 2 目视检查 4

　　7. 3 金相检查 4

　　8 试验报告 5

　　GB/T 43434—2023

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1. 1—2020《标准化工作导则 第 1部分 :标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。

　　本文件由中国机械工业联合会提出 。

　　本文件由全国激光修复技术标准化技术委员会(SAC/TC482)归 口 。

　　本文件起草单位 :上海交通大学 、上海大陆天瑞激光表面工程有限公司 、中国航发商用航空发动机有限责任公司 、宝山钢铁股份有限公司 、首都航天机械有限公司 、泰安市质量技术检验检测研究院 、重庆水泵厂有限责任公司 、沈阳航空航天大学 、南昌航空大学 、海洋石油富岛有限公司 、岳阳大陆激光技术有限公司 、沈阳工业大学 、沈阳大陆激光技术有限公司 、泰尔(安徽)工业科技服务有限公司 、中国机械总院集团沈阳铸造研究所有限公司 、宝武装备智能科技有限公司 、中国科学院金属研究所 、西安陕鼓动力股份有限公司 、上海电机学院 、南京航空航天大学 、华东理工大学 、沈阳大学 、襄阳航泰动力机器厂 、上交(徐州)新材料研究院有限公司 、上海仅博激光技术有限公司 、中国科学院沈阳 自动化研究所 、贵州安吉精密航空铸造有限公司 、国营川西机器厂 。

　　本文件主要起草人 :冯凯 、陈 江 、李 铸 国 、雷 力 明 、冯 育 磊 、樊 建 成 、王 帆 、卢 正 杰 、周 庆 军 、严 振 宇 、徐敏 、彭晓 、王维 、陈永畅 、熊杰 、陈国喜 、周松 、黄东保 、郑海忠 、杨光 、谢华生 、回丽 、李雷 、孙红梅 、张松 、史昆 、贺春林 、赵吉宾 、姚戈 、邹 新 长 、周 武 军 、张 显 程 、崔 海 超 、王 志 远 、吴 臣 亮 、孙 标 、曲 宁 松 、占 小 红 、肖久林 、王娟 、徐筱慧 、刘豫 。

　　Ⅰ

　　GB/T 43434—2023

　　激光修复区域抗裂性试验方法

　　1 范围

　　本文件描述了激光修复区域抗裂性试验的方法 。

　　本文件适用于激光修复区域冷裂纹的抗裂性评定和激光修复材料及修复工艺的抗裂性评定 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 , 注 日期的引用文件 ,仅该日期对应的版本适用于本文件 ;不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单) 适用于本文件 。

　　GB/T 2654 焊接接头硬度试验方法

　　GB/T 3375 焊接术语

　　GB/T 18851. 1 无损检测 渗透检测 第 1部分 :总则

　　GB/T 26955 金属材料焊缝破坏性试验 焊缝宏观和微观检验

　　GB/T 29795 激光修复技术 术语和定义

　　GB/T 32260. 1 金属材料焊缝的破坏性试验 焊件的冷裂纹试验 弧焊方法 第 1部分 :总则

　　3 术语和定义

　　GB/T 3375、GB/T 29795和 GB/T 32260. 1 界定的以及下列术语和定义适用于本文件 。 3. 1

　　激光修复区域 laserrepaired area

　　激光修复损伤零部件 ,与基材形成冶金结合的表面覆层及在基材形成的热影响区所形成的区域 。 3.2

　　冷裂纹 cold cracks

　　激光修复区域熔覆层组织冷却到较低温度下时产生的裂纹 。

　　3.3

　　抗裂性 crack resistance

　　激光熔覆材料及基材在特定的激光修复工艺下 ,激光修复区域抵抗出现冷裂纹的能力 。 3.4

　　抗裂性试验 crack resistance tests

　　利用激光修复时试件 本 身 的 刚 性 造 成 激 光 熔 覆 层 和 热 影 响 区 产 生 拘 束 应 力 , 而 不 必 另 外 施 加 载荷 ,达到对激光修复区域抗裂性进行评价的试验 。

　　3.5

　　裂纹率 crack rate

　　激光修复区域特定平面与方向上 ,裂纹长度与熔覆层长度的比率 。

　　1

　　GB/T 43434—2023

　　4 符号

　　下列符号适用于本文件 。

　　Cf:表面裂纹率 。

　　Cs :断面裂纹率 。

　　d:距熔覆层表面距离 ,单位为毫米(mm) 。

　　g:根部间隙 ,单位为毫米(mm) 。

　　H :试验熔覆道的最小厚度 ,单位为毫米(mm) 。

　　HC:根部裂纹高度 ,单位为毫米(mm) 。

　　HVIT :熔覆层维氏硬度 ,单位为维氏硬度(HV) 。

　　L:试验熔覆道长度 ,单位为毫米(mm) 。

　　lf:表面裂纹长度 ,单位为毫米(mm) 。

　　lr :根部裂纹长度 ,单位为毫米(mm) 。

　　t:试件厚度 ,单位为毫米(mm) 。

　　tg :开槽深度 ,单位为毫米(mm) 。

　　W :坡口宽度 ,单位为毫米(mm) 。

　　5 原理

　　抗裂性试验用于评定激光修复区域冷裂纹的抗裂性 。 预先在激光熔覆基板上制备一定形状的沟槽 ,在沟槽内激光熔覆 ,解剖激光熔覆层 ,检验激光熔覆层横截面上的开裂情况 。

　　抗裂性试验利用激光熔覆过程中金属熔体升温膨胀及冷却收缩的原理 ,导致熔覆层坡口根部间隙减小 ,在激光熔覆层间隙无拘束时的自由收缩量将要由试件母材 、熔覆层的拉伸变形来补偿 ,产生拘束应力 。通过比较激光熔覆层的剖面裂纹率即可比较不同熔覆层材料及其在不同激光工艺参数下的抗裂性 。

　　确定裂纹的临界条件 时 , 宜 做 一 系 列 的 试 验 。试 验 未 发 现 裂 纹 时 宜 持 续 改 变 开 槽 尺 寸 或 工 艺 参数 ,直至产生裂纹为止 。

　　6 试件

　　6. 1 试件尺寸与制备

　　试件的形状与尺寸见图 1。试件应采用机械加工方法制备 。待熔覆表面应无灰尘 、油污 、锈蚀及其他污染物 。

　　2

　　GB/T 43434—2023

　　单位为毫米

　　标引符号说明 :

　　t — 试件厚度 ,t≤6 mm;

　　tg — 开槽深度 ,tg≤t/2;

　　g — 根部间隙,g≤2 mm;

　　W — 坡口宽度 ,大于激光光斑最大尺寸 ,单位为毫米(mm) 。

　　图 1 试件的尺寸及形状

　　6.2 激光熔覆层制备

　　6.2. 1 概述

　　抗裂性试验所用的试件材料宜比试验所用的熔覆粉末材料韧性或强度更高 , 以保证开裂区域位于激光熔覆层 。激光熔覆层的制备宜避免产生氢致裂纹 ,必要时可采用预热 、控制层间与道间温度以及采用后处理等措施 。激光熔覆前 ,宜将预制好粉末的试件进行干燥处理 。

　　6.2.2 预热

　　对于裂纹敏感性高的熔覆层 ,可对试件进行预热 。试件预热时 ,应将试件整体放在加热台上使其均匀预热 。在进行激光熔覆之前 ,应检查试板的表面温度 。试验区域内 ,试板表面的温度差不应超过 10 ℃ 。试件应达到预热要求后才可以进行激光熔覆 。

　　6.2.3 激光熔覆

　　激光熔覆宜在水平工作台上进行 。熔覆应在试件达到规定的预热温度后开始 。激光熔覆示意图见图 2。

　　单位为毫米

　　图 2 激光熔覆试件

　　3

　　GB/T 43434—2023

　　6.2.4 熔覆后热处理

　　必要时 ,激光熔覆试件按工艺要求进行热处理 。

　　7 试验步骤及数据处理

　　7. 1 概述

　　根据要求 ,检查激光 熔 覆 层 剖 面 或 者 表 面 裂 纹 的 长 度 , 计 算 熔 覆 层 的 剖 面 裂 纹 率 或 者 表 面 裂 纹率 ,宜采用剖面裂纹率进行评定 。

　　7.2 目视检查

　　熔覆试验表面裂纹采用目视检查 ,按 GB/T 18851. 1 的规定获得裂纹总长度 ,并按照公式 (1) 计算激光熔覆层的表面裂纹率 。

　　Cf …………………………( 1 )

　　式中 :

　　Cf — 表面裂纹率 ;

　　L — 试验熔覆长度 ,单位为毫米(mm) ;

　　∑lf — 表面裂纹总长度 ,单位为毫米(mm) 。

　　计算结果精确到小数点后两位 。

　　7.3 金相检查

　　7.3. 1 解剖

　　试件应按 GB/T 26955的规定加工金相试样 ,裂纹检测位置见图 3。应将熔覆开始与熔覆结束之间的熔覆层 4等分 ,5个剖面与坡口平行分布 。宜采用电火花线切割方法进行加工 。

　　单位为毫米

　　标引序号说明 :

　　1— 沿宽度方向切割 ;

　　2— 剖面位置 。

　　图 3 裂纹检测位置

　　4

　　GB/T 43434—2023

　　7.3.2 试样观察

　　用合适的放大倍数的显微镜观察剖面上激光熔覆层中的裂纹情况(建议放大倍数大于 25倍) 。未开裂试样应选用至少 200倍的显微镜进行观察确认 。

　　7.3.3 测量和计算

　　按 GB/T 26955的规定发现裂纹并测量裂纹尺寸 ,并按照公式(2)测算熔覆层剖面的裂纹率 。

　　CS …………………………( 2 )

　　式中 :

　　CS — 剖面裂纹率 ;

　　H — 熔覆层厚度 ,单位为毫米(mm) , 见图 4;

　　HC — 根部裂纹高度 ,单位为毫米(mm) , 见图 4。

　　计算结果精确到小数点后两位 。

　　图 4 测量方法

　　7.3.4 硬度试验

　　需要进行硬度测试时 ,应选择激光熔覆层中心的一个剖面按 GB/T 2654的规定进行硬度测试 。根据熔覆层硬度选择合适的载荷(2. 5 kg,5 kg或 10 kg)进行维氏硬度测试 。测试区域应从熔覆层与试件结合的界面处到熔覆层顶部 ,测试间隔应小于 0. 2 mm。

　　8 试验报告

　　试验报告应包含如下内容 :

　　a) 本文件编号 ;

　　b) 试件种类 ;

　　c) 试件标识 ;

　　d) 试件的材料 ;

　　e) 试件尺寸 ;

　　5

　　GB/T 43434—2023

　　f) 粉末材料 ;

　　g) 试验条件 ;

　　h) 裂纹的长度及数量 ;

　　i) 裂纹率 ;

　　j) 硬度值及位置(必要时) 。

　　6