Способ определения толщины покрытия

 

Изобретение относится к испыта тельной технике и может быть использовано при определении толщины покрытия . Цель изобретения - повыишние точности определения за счет исключения погреишостей при измерении температуры. 01;уществляют контакт между плоским образцом с исследуемым покрытием и эталонной пластиной, изготовленной из материала образца. Контакт осуществляют по всей поверхности пластины. Создают термические напряжения путем нагрева поверхности контакта, измеряют температуру Т пластины на заданном расстоянии х от поверхности контакта в течение определенного времени t, а толщину покрытия определяют по зависимости а„ (h -1) / (2T irat-b (Ы-1 )ехр (-xV4at)-x/24, где Ь(45;-- 1„л|а)/(лК ); b - термические напряжения; А и Ji - коэффициенты теплопроводности соответственно покрытия и материала пластины; а,, и а - коэффициенты температуропроводности соответственно покрытия и материала пластины. з.п. ф-лы, 1 ил. § (Л ОО о со 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (511 4 (Ol В 7/06 фЦ )) 3,.;1 / Я 1 .„

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3941 796/2 5-28 (22) 10.07.85 (46) 15,04.87. Бюл. N - 14 (71) Тамбовский институт, химического машиностроения и Владимирский химический завод (72) В.А.Попов, Ю.Л.Муромцев, В.Н.чернышов, Л.H.ÈàëûøåB, И.В.Яковлева, В.И.Ляшков и M.А.Власихин (53) 620.1 72.25(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ !111021, кл. G 01 В 7/06, 1984.

Авторское свидетельство СССР

N - !004758, кл. (Ol В 21/08, 1983, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЛ1ЦИНЫ ПОКРЫТИЯ (57) Изобретение относится к испытательной технике и может быть исПользовано при определении толщины покрытия. 1!ель изобретения — повышение точности определения за счет исключения погрешностей при измерении температуры. Осуществляют контакт между плоским образцом с исследуемым покрытием и эталонной пластиной, изготовленной из материала образца.

Контакт осуществляют по всей поверхности пластины, Создают термические напряжения путем нагрева поверхности контакта, измеряют температуру Т пластины на заданном расстоянии х от поверхности контакта в течение определенного времени t, а толщину

1: покрытия определяют по зависимости

R=(a„ t1n(b (Л -1) /(2TFiat-b (h+) ) exp

2 я2 (-х /4at)j). -х/2 ап/а, где Ь=(Ъ а„- q„ à)/(/) p„ + )))„+a); Ь— термические напряжения; Ъ „и Q — коэффициенты теплопроводности соответственно покрытия и материала пластины; а„ и а - коэффициенты температуропроводности соответственно покрытия и материала пластины.! з ° и. ф лы, 1 ил.

1 30381 3

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам определения толщины покрытия °

Цель изобретения — повьш|ение точности определения эа счет исключения погрешностей при измерении температуры.

На чертеже изображена схема осуществления предлагаемого спосшба.

Способ осуществляется следующим образом.

На плоский образец 1 с нанесенным íà его поверхность исследуемым покрытием 2 накладывают эталонную пластину 3, выполненную из того же материала, что и образец l, Предварительно в плоскости контакта покрытия 2 и пластины 3 размещают плоский импульсный нагреватель 4, а внутри пластины Эна заданном расстоянии от контактной поверхности размещают термопару 5. В процессе испытания контакт осуществляется по всей поверхности пластины 3.

При помощи нагревателя 4 в образце 1 и пластине 3 создают термические напряжения, максимальную величину Ь„ „,которых определяют иэ соотношения

Ь =2qnat/h/ ьТ - — -" — — — «(1) (4Хм 4а-хГа 1 макс ехР 4a at

99 где х — расстояние от плоскости контакта до точки контроля температуры в пластине,м; — время измерения температуры, Ъ„,9 — коэффициенты теплопроводности, соответственно покрыВт тия и материала образца,— —; м к а и а — коэффициенты температурои проводности, соответственно, покрытия и материала образца, м /с.

h= (Й„- „-1а) /(Ъ-1а„+ Ь„Га„) 9 (2) где Т вЂ” абсолютная погрешность измерения температуры, к; .2„а„ - максимально возможная толщина покрытия, м; „„„- минимально возможная толщина покрытия, м.

При этом температуру Т в пластине 3 измеряют на расстоянии х, которое определяют из соотношения!

hl 0 8Ь. х =2 atln ------ = — мин

2 7аЕ ьТ

Га

-47

5 МИНА 9 (Э) где Ъ вЂ” термическое напряжение, определенное по формуле (1), 25 град м.

Таким обраэомн измерение температуры эталонной пластины в предложенном способе осуществляется только в одной точке, в отличие от прототипа, в котором измерение температуры необходимо осуществлять в трех точках, 3а счет измерения температуры в одной точке снижается погрешность при измерении температуры, что обеспечивает повышение точЗ5 ности определения толщины покрытия.

Пример. Проводили измерение толщины термостойкого покрытия Вт -7 м

10 („=0942 — —, а„=3, 17 ° 10 — ), с нанесенного на стеклотекстолит типа ВФТ=С

Вт -7 м

2 (Ъ =О, 37 — —, а=2, 08 10 — ) . с

Нанесли покрытие толщиной 1=1

91(Г м, При этом принимали

7 =:0 и 1! =2" 10 м.

50 мни макс

На основании соотношений (1) и (4) определили

h „;0,62 град м, t 17,3 с (принимали =5,0 с}, 55

Температурные измерения проводили на расстоянии х =3 0 мм от плосмин кости контакта в эталонной пластине, которое определяли иэ соотгде b — термическое напряжение, при котором происходит разрушение покрытия, а измерение температуры Т осуществляют в момент времени

t 04(x+2 ) /а. (4)

По величине измеренной температуры

Т К определяют толщину покрытия 2 по зависимости b(h -1)h х2

2Piat Т-b (h+1)ехр (— -)

4at

20 х (5) а!

3038!3 а иа5 х Га

2 а ношения (3). При этом экспериментально была определена величина Ь„=, =2,5 град м. Для нагрева использовали плоский нихромовый нагреватель толщиной О,! мм. Тепловое воздействие осуществляли при величине терми-. ческих напряжений Ь=О,8; Ь =2,0 град м.

Ио формуле !5) вычислили толщину покрытия. При этом погрешность при определении толщины покрытия составила не более 1,17.

Формула изобретения

1. Способ определения толщины 15 покрытия, по которому приводят плоский образец с исследуемым покрытием в контакт с эталонной пластиной по всей ее поверхности, создают в образце и эталонной пластине терми- 29 ческие напряжения Ь и определяют температуру эталонной пластины, с учетом которой судят-о толщине покрытия, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за 25 счет исключения погрешностей при из мерении температуры, эталонную пластину изготавливают из материала образца, термические напряжения создают путем нагрева поверхности кон- 3Q такта по закону

b =2)2iiat (ht Т вЂ” (42 и!а-х !а. 1

МаКс 4а a„t где х — расстояние от поверхности 35 контакта до точки контроля температуры в эталонной пластине, м; время измерения температуры, с; а а.-3 )а 1<.!а„+ h„!à коэффициенты теплопроводности соответственно покрытия и материала пластины,Вт/м к; коэффициенты температуропроводности, соответственно покрытия и материала пластины, м /с; абсолютная погрешность измерения температуры, К; ми«

1„ „-; — соответственно минимально и максимально допустимая толщина покрытия, м, измерение температуры осуществляют в момент времени е 0,4 — — шц —, (х+L а

/ а толщину покрытия 2 определяют по формуле

Ъ(! - 11 Ь

27.! «at-b (h+1) ехр (- —4at

2. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что расстояние х„„„ от поверхности контакта до точки контроля температуры в эталонной пластине определяют из соотношения

/ и! 0 8Ьк Га х ъ 2 attn — — - — — -4К м««вЂ” м«« а

2 «at 1<Т где b — термическое напряжение,при котором разрушается материал покрытия.

130381 3

Тираж 67 Ноднисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раупокая наб., д. 4/5

Заказ 1295/39 г. Ужг iр(о!i,,уli. .И1(с«i(i í, 11рон(н(;«:Tнt (iн(-нопигр:И ичесK(>(нр(днрия гие, Составитель N.Матюшин

Редактор N.Келемеш Техред H. Глущенко Корректор С,Черни