[发明专利]一种冷轧管表面渗碳深度检测装置及检测方法

说明书

本发明涉及一种冷轧管表面渗碳深度检测装置及检测方法。使用一个激光诱导击穿光谱的装置，同时实现了对于冷轧管断面和外表面的激光诱导击穿光谱的分析，同时利用断面的光谱分析获得渗碳深度；然后利用外表面的光谱分析获得CE曲线和CT曲线；并将CE曲线和CT曲线的特征作为输入构建神经网络模型，从而得到未知冷轧管的表面的渗碳深度；避免了在检测真实工业品时还需要研磨或者切开断面的步骤，仅仅需要对表面的一个小点进行激光诱导击穿光谱分析就可以得到渗碳深度，近似于无损检测，速度更快。

技术领域

本发明涉及冷轧管热处理光谱检测领域，尤其涉及一种冷轧管表面渗碳深度检测装置及检测方法。

背景技术

渗碳：是对金属表面处理的一种，采用渗碳的多为低碳钢或低合金钢，具体方法是将工件置入具有活性渗碳介质中，加热到900--950摄氏度的单相奥氏体区，保温足够时间后，使渗碳介质中分解出的活性碳原子渗入钢件表层，从而获得表层高碳，心部仍保持原有成分。

现有技术中进行渗碳深度的检测一般包括金相法、直读光谱法、剥层化学分析法等，这些方案一般都需要将样品进行层层剥离才能实现渗碳深度的检测。然而在实际进行产品检测中，不可能对所有样品都进行剥离实验，既浪费时间又会破坏样品表面结构。

激光诱导击穿光谱是一种新兴的光谱分析技术，其利用高能量的激光对样品表面的一个点进行激光的击穿检测，对材料的破坏极小，检测速度很快，绿色无污染。

发明内容

针对上述内容，为解决上述问题，提供一种冷轧管表面渗碳深度检测装置，包括控制装置、精密样品台、位移控制器、激光发射器、激光功率控制器、光纤耦合器和光谱分析仪；

精密样品台用于放置待检测冷轧管，孔控制待检测冷轧管移动；位移控制器连接精密样品台，用于控制精密样品台移动；位移控制器连接控制装置，控制装置向位移控制器发送位移指令和位移参数；

激光发射器用于对待测冷轧管表面进行激光诱导击穿光谱的激发，激光功率控制器用于控制激光发射器的激光功率；控制装置连接激光功率控制器，用于向激光功率控制器发出激光功率的控制参数；

光纤耦合器用于收集待测冷轧管表面产生的等离子体羽辉，并将其耦合至光纤以传递至光谱分析仪；光谱分析仪连接控制装置，用于将光谱分析结果发送到控制装置；

控制装置收集光谱分析仪的分析结果，根据待测冷轧管激光诱导击穿光谱的分析，计算出检测点的含碳量；

检测时待检测冷轧管的断面在精密样品台的控制下移动，激光发射器发出激光对检测冷轧管的断面上的不同位置进行激光诱导击穿光谱的激发，光纤耦合器收集等离子体羽辉并将其发送至光谱分析仪得到激光诱导击穿光谱；控制装置计算出不同检测点的含碳量，进而得到冷轧管表面渗碳深度。

激光发射器的发射波长为1064nm，单脉冲能量为100mJ至1.5J，激光聚焦光斑为20-100μm；

精密样品台的位移精度为0.5-1μm，最小步长5-10μm；选择碳元素505.2nm原子发射谱线为分析谱线；

还包括密封外罩，精密样品台和光纤耦合器设置于密封外罩内部，密封外罩内能够充入各种气氛，从而保证待检测冷轧管在确定的气氛下进行激光诱导击穿光谱的分析。

一种使用冷轧管表面渗碳深度检测装置进行冷轧管表面渗碳深度检测的方法，包括如下步骤：

步骤1：准备多个冷轧管样品，分别进行不同参数的渗碳处理，得到渗碳深度不同的冷轧管样品；

步骤2：冷轧管表面的处理：将渗碳处理后的冷轧管用洗涤剂进行清洗，去除表面的油污；清洗后进行截断，截断时用水对切割刀具进行冷却，然后直接用丝绒进行断面和外表面的抛光；