Способ определения прочности сцепления пористых покрытий с подложкой

 

Изобретение относится к испытательной технике, и предназначено дпя определения прочности сцепления пористых покрытий с подложками.Цель изобретения - повышение точности определения прочности сцепления пористого покрытия с подложкой путем исключения проникновения легкоплавкого материала на границу контакта пористого покрытия с подложкой.После нанесения пористого покрытия на подложку на покрытие воздействуют направленным перпендикулярно к подложке импульсным магнитным полем, давление Р, которого выбирают не менее 120 DIa, а напряженность Н и частоту f задают из соотношения Н г 2 л|р,мД1 - ехр (-2 S/S), f / и (Цо уД где S расстояние от наружной поверхности покрытия до его скин-слоя; S - толщина покрытия; у - удельная электропроводность материала покрытия; М - магнитная проницаемость. Заданные параметры давления, напряженности и частоты магнитного поля обеспечивают уплотнение пористого покрытия, достигая максимального значения на глубине скин-слоя обрабатываемого материала покрытия. При этом у поверхности покрытия уплотнения практически не происходит, а на границе контакта с подложкой оно максимально. Пропитывают пористое покрытие легкоплавким материалом и закрепляют на по - верхности покрытия отрывной элемент. Легкоплавкий материал проникает в пористое покрытие до его скин-слоя, т.е. до уплотненной части покрытия и не схватывается с поверхностью подложки. Прикладывают к отрывному элементу отрывающую нагрузку до разрушения сцепления покрытия с подложкой и по ее величине и площади сцепления определяют прочность сцепления пористого покрытия с подложкой.1 табл. W GO

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И) 00 А1 (Я) 4 G 01 N 19/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

l3, Н 2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3968190/25-28 (22) 21. 10. 85. (46) 15.05.87. Бюл. Ó 18 (71) Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР (72) Н.Н.Дорожкин, А,А.Кот, В.А.Кот и И, H. I aAo (53) 620. 179. 4 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

> 909630, кл. G 01 N 19/04, 1982.

Авторское свидетельство СССР

1061001, кл. G 01 И 19/04, 1983. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ

СЦЕПЛЕНИЯ ПОРИСТЫХ ПОКРЫТИЙ С ПОДЛОЖКОЙ (57) Изобретение относится к испытательной технике, и предназначено для определения прочности сцепления пористых покрытий с подложками. Цель изобретения — повышение точности определения прочности сцепления пористого покрытия с подложкой путем исключения проникновения легкоплавкого материала на границу контакта пористого покрытия с подложкой.После нанесения пористого покрытия на подложку на покрытие воздействуют направленным перпендикулярно к подложке импульсным магнитным полем, давление Р„ которого выбирают не менее 120 MIIa, а напряженность Н и частоту f задают из соотношения

f >(/ !pl $ f, где S расстояние от на ). ружной поверхности покрытия до его скин-слоя; 0 — толщина покрытия; — удельная зле ктропроводность материала покрытия; М вЂ” магнитная проницаемость. Заданные параметры давления, напряженности и частоты магнитного поля обеспечивают уплотнение пористого покрытия, достигая максимального значения на глубине скин-слоя обрабатываемого материала покрытия, При этом у поверхности покрытия уплотнения практически не происходит, а на границе контакта с подложкой оно максимально. Пропитывают пористое покрытие легкоплавким материалом и закрепляют на лов верхности покрытия отрывной элемент.

Легкоплавкий материал проникает в пористое покрытие до его скин-слоя, т.е. до уплотненной части покрытия и не схватывается с поверхностью под ложки. Прикладывают к отрывному элементу отрывающую нагрузку до разрушения сцепления покрытия с подложкой и по ее величине и площади сцепления определяют прочность сцепления пористого покрытия с подложкой. 1 табл.

1310700 (2) Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам определения прочности сцепления пористых покрытий с подложками.

Цель изобретения — повышение точности определения прочности сцепления пористого покрытия с подложкой путем исключения прикосновения легкоплавкого материала на границу контакта пористого покрытия с подложкой.

Способ осуществляют следующим образом.

На поверхность подложки наносят пористое покрытие одним иэ известных методов. Подложку с пористым покрытием устанавливают в рабочей зоне индуктора, подсоединенного к емкостному накопителю магнитно-импульсной установки. Разрядный ток накопителя, проходя через индуктор, генерирует импульсное магнитное поле, которое вызывает появление в слое покрытия пондеромоторных сил, направленных перпендикулярно от индуктора к подложке.

Особенностью магнитно-импульсной обработки слоя покрытия является эффект изменения по его толщине электромагнитного давления Р . Давление, равное нулю на внешней поверхности слоя, постепенно возрастает по направлению к основе, достигая максимального значения примерно на глубине скин-слоя обрабатываемого покрытия. Этот эАЛект позволяет получить покрытия с изменяющейся по толщине пористостью. У поверхности покрытия уплотнения практически не происходит, а у границы с подложкой оно максимально.

Давление в зоне у границы покрытия с подложкой равно

М Но -2Р/5

Р = - — — (1 — е ) (1) м 4 е где 8 — толщина покрытия;

М„=4 lO rejig — магнитная проницаемость;

Н о — напряженность магнитного поля;

S — paсстояние от наружной поверхности покрытия до его скинслоя.

Часть пористого покрытия,расположенного за пределами скин-слоя, будет уплотняться равномерно, так как давление в этой зоне практически постоянно.

Давление Р/, обеспечивающее уплотнение пористого покрытия до состояния, характеризующегося отсутствием открытой пористости в приконтактной

5 к подложке зоне, задают не менее

120 МПа. Величина этого давления позволяет обеспечить пористого менее 20 — 25 . При этом для придания всему покрытию такого градиента пори10 стости необходимо предусмотреть условие S о, из которого определяют частоту f колебаний магнитного поля

1/ (1 о ц е

15 где )1 — удельная электропровод" ность материала покрытия, и величину напряженности Н магнит20 ного поля

Н е 2- Р„ /Ме (1- ехр F2 е/ Б)), (3) Магнитно-импульсное воздействие на пористое покрытие, находящееся в холодном состоянии, приводит лишь к его уплотнению и не оказывает влияния на исходную прочность сцепления покрытия с подложкой.

После воздействия на пористое покрытие импульсным магнитным полем пропитывают пористое покрытие легкоплавким материалом, прочаость на разрыв которого-выше прочности на разрыв материала покрытия.При этом легкоплавкий материал проникает в пористое покрытие на глубину до скин-слоя и не

40 касается поверхности подложки, После пропитки пористого покрытия легкоплавким материалом закрепляют на наружной поверхности покрытия с помощью адгезива отрывной элемент и прикладывают

45 к нему отрывающую нагрузку до разрушения сцепления покрытия с подложкой, по величине которой и площади сцепления определяют прочность сцепления пористого покрытия с подложкой.

Пример. Предлагаемый способ был осуществлен для определения прочности сцепления напыленных покрытий иэ порошка бронзы Ьр ОФ10 грануляцией

100 — 163 мкм. В качестве подложки использовали стальные цилиндрические образцы диаметром 12 и длиной 30 мм.

Предварительно боковую поверхность образцов обеэжиривали и подвергали дробеструйной обработке. Покрытие

3 1310700 толщиной 1,2 — 1,4 мм и пористостью

30 — 35/ наносили с использованием горелки ГАЛ-6-73.

Далее образцы соосно устанавливали в рабочей полости соленоидального индуктора магнитно-импульсной установки "Импульс-А" и осуществляли обработку покрытия импульсным магнитным полем напряженностью Н =

= 2,8 ° 10 А/м и частотой f = 30 кГц. 10

Расчет напряженности Н и частоты f разрядных колебаний производили по формулам (3) и (2) при следующих исходных данных: ю

Р = 130 МПа; S = 1,2 мм; 3 = 1,4мм15

В результате было получено покры-. тие с распределенной пористостью по толщине, равной 30-34Х у свободной поверхности и 6-8Х у основания.

Полученная неоднородная структура 20 покрытия дала возможность полностью исключить пористость в зоне контакта с подложкой. После магнитно-импульсной обработки покрытие пропитывали припоем ПОССУ-46/ГОСТ 21930-76/ при 25

570 — 580 К. После полной пропитки к торцовой поверхности покрытия припаивали цилиндрические образцы внутренним диаметром 12 мм.

К данным образцам прикладывали на 30 разрывной машине открывающую нагрузку, фиксируя момент отрыва покрытия от подложки. Прочность сцепления определяли как частное от деления отрывающей нагрузки к площади отрыва, со- 35 ставляющей 1000 мм . Результаты исты2 à — таний приведены в таблице. 1—

Разброс результатов прочности сцепления, полученных предлагаемым ®о

Н 2 ( (°

f 1/ М,3 3, расстояние от наружной поверхности покрытия до его скин-слоя; толщина покрытия;. удельная электропроводность материала покрытия; магнитная проницаемость. где S

4 5

Усилие отрыва, Н

25220 23892 24 100 23900 25120 24800 25040 23920

Прочность сцепления, Н/ мм

25,2

23 9 24 1 23 9 25 1 24 8 25 0 23 9

ВНИИПИ Заказ 1883/39 «Раж

Подписное

Произв.-полигр. лр"тие, г. Ужгород, ул. Проектная. 4

Ф образца 1 2 3 способом, значительно меньше по сравнению со способом-прототипом.

Формула и з о б р е т е н и я

Способ определения прочности сцепления пористых покрытий с подложкой, по которому на подложку наносят по° ристое покрытие, пропитывают его легкоплавким материалом, прочность на разрыв которого выше прочности на разрыв материала покрытия, закрепляют на наружной поверхности покрытия с ь помощью адгеэива отрывной элемент и прикладывают к нему отрывающую нагрузку до разрушения сцепления покрытия с подложкой, по величине которой судят о прочности сцепления, о т л и— ч ающий с я тем, что, с целью повышения точности, перед пропиткой на покрытие воздействуют направленным перпендикулярно к подложке импульсным магнитным полем, давление Р которого выбирают не менее 120 МПа, а напряженность Н и частоту f задают иэ соотношений