Способ изготовления образца для определения прочности сцепления напыленного покрытия с металлической подложкой

 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к разработке методик испытания напыленных покрытий по определению прочностных характеристик сцепления их с металлической подложкой Целью изобретения является упрощение способа и повышение экономичности изготовления образца. Подложку в виде штифта устанавливают в отверстии обоймы, форми руют экран, перекрывающий зазор между штифтом и обоймой, наносят на торец штифта и экран покрытие. При этом экран формируют из материала.обоймы путем ее струйно-абразивной обработки, а торец штифта располагают ниже торца обоймы на величину, которая больше величины зазора но меньше диаметра абразивных частиц, иг пользуемых при струйно-абразивной обра ботке. 1 табл.. 2 ил. 1Л ;с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<я)5 G 01 N 19/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (Л C (21) 4771408/28 (22) 27.09.89 (46) 15.05.92, Бюл, ¹ 13 (71) Ленинградский филиал института машиноведения им. А. А. Благонравова (72) 3. С. Цомаев, М. В. Мастерова и С, Н.

Жуков (53) 620,179,4(088.8) (55) Авторское свидетельство СССР

¹ 65912, кл, G 01 N 19/04, 1947.

Авторское свидетельство СССР

N 1208497, кл. G 01 N 19/04, 1986.

Авторское свидетельство СССР

¹ 278182, кл, G 01 N 19/04. 1967.

Авторское свидетельство СССР

N 1208498, кл. G 01 N 19/04, 1984. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБРАЗЦА

ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ СЦЕПЛЕНИЯ НАПЫЛЕН НОГО ПОКРЫТИЯ С МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОДЛОЖКОЙ

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к разработке методик испытания напыленных покрытий по определению прочностных характеристик сцепления их с металлической подложкой, и может быть использовано при лабораторных и серийных испытаниях покрытий.

Известен способ изготовления образца для определения прочности сцепления покрытия с подложкой, выполненного в виде подложки с отверстием и установленного в отверстии подложки заподлицо с ней штифта и покрытия, нанесенного на общую поверхность подложки и штифта.

Недостатком этого способа является недостаточная точность определения прочности сцепления напыляемых покрытий с подложкой из-за попадания напыляемого

„„ Ы „„1733977 А1 (57) Изобретение относится к испытательной технике, а именно к разработке методик испытания напыленных покрытий по определению прочностных характеристик сцепления их с металлической подложкой.

Целью изобретения является упрощение способа и повышение экономичности изготовления образца, Подложку в виде штифта устанавливают в отверстии обоймы, формируют экран, перекрывающий зазор между штифтом и обоймой, наносят на торец штифта и экран покрытие. При этом экран формируют из материала. обоймы путем ее струйно-абразивной обработки, а торец штифта располагают ниже торца обоймы на величину, которая больше величины зазора, но меньше диаметра абразивных частиц, ис пользуемых при струйно-абразивной обработке, 1 табл.. 2 ил. покрытия в зазор между внутренней поверхностью отверстия обоймы и наружной поверхностью установленного в нем штифта, что приводит к схватыванию их между собой, Известен способ определения прочности сцепления покрытия с подложкой, в котором с целью предотвращения попадания наносимого покрытия в зазор между подложкой и штифтом предусматривается ряд операций: расположение в зазоре наполнителя в виде припоя перед операцией напыления и удаление его из зазора путем расплавления после напыления перед испытанием.

Недостатками указанного способа являются сложность процедуры заполнения зазора припоем и процедуры удэления ei о. а

1733977

50

55 также снижение точности определения изза воздействия побочного влияния нагрева образца при расплаве заполнителя на испытуемую прочность сцепления.

Известно устройство, в котором с целью повышения точности эксперимента при определении прочности сцепления покрытия с подложкой используют штифт с тонкопластинчатой головкой, предназначенной для предотвращения попадания материала покрытия на сопряженные поверхности штифта и державки. При испытании такого образца головка штифта срезается, а расчет прочности сцепления производится по формулам, учитывающим силу, необходимую для срезания головки штифта, линейно зависящую от толщины головки и прочностных свойств материала штифта.

Недостатками известного способа являются сложность изготовления штифта с тонкопластинчатой головкой, низкая точность определения прочности сцепления, обусловленная зависимостью измеряемой характеристики от точности исполнения детали штифта по толщине головки, а также невозможность проведения многократных испытаний на одном образце после срезания испытанного покрытия, как это имеет место в классическом штифтовом методе испытаний.

Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления образца для определения прочности покрытия с подложкой, Образец включает обойму с отверстием и установленный в отверстие обоймы заподлицо штифт, на общий торец которых устанавливается экранирующая пластина с коническим отверстием, обращенным меньшим основанием к торцу штифта, перекрывающая зазор между обоймой и штифтом, а фиксация экранирующей пластины на торце штифта производится накидной гайкой с коническим отверстием, обращенным большим основанием к экранирующей пластине.

Недостатком данного способа является повышенная сложность изготовления образца для испытания, состоящего в исполнении двух дополнительных деталей (накидная гайка с коническим отверстием и экранирующая пластина с коническим отверстием), в целях экранирования зазора между обоймой и штифтом от попадания в него напыляемых частиц. Кроме того, данный образец невозможно применить для испытаний многократно, срезая испытанное покрытие и повторяя операцию напыления вновь, так как срезание покрытия с конической поверхности экранирующей пластины изменяет диаметр отверстия, обращенного

40 к штифту, а это недопустимо, так как меняется масштаб площади испытуемого покрытия, увеличение диаметра пластины приводит к ликвидации ее экранирующего действия.

Целью изобретения является упрощение способа и повышение экономичности изготовления образца путем его многократного использования.

Для достижения указанной цели в предлагаемом способе, заключающемся в том,что используют обойму с цилиндрическим отверстием, подложку в виде штифта устанавливают в обойме с зазором, производят струйно-абразивную обработку торца штифта, формируют кольцевой экран, перекрывающий зазор между штифтом. и обоймой и предназначенный для предотвращения попадания материала покрытия в указанный зазор, и наносят на торец штифта и экран покрытие, формирование экрана осуществляют из материала обоймы путем ее струйно-абразивной обработки, а торец штифта располагают ниже торца обоймы на величину, которая больше величины зазора между штифтом и обоймой, но меньше диаметра абразивных частиц, используемых при струйно-абразивной обработке.

На фиг. 1 приведена схема, поясняющая реализацию предлагаемого способа; на фиг.

2 — геометрическая модель, В процессе сборки образца перед испытанием штифт 1 устанавливают в отверстие обоймы 2 на величину ниже торцовой плоскости обоймы и фиксируют положение штифта винтом 3 (фиг. 1а). При струйно-абразивной обработке торцовой плоскости штифта и обоймы пластически деформируется материал обоймы, выступающий над штифтом в виде террасы, преобразуясь в экран над зазором между штифтом и обоймой (фиг, 1б). На плоскость штифта и обоймы с экраном наносится испытуемое покрытие, производится испытание путем приложения фиксируемой силы к штифту до отрыва покрытия от подложки по площади торца штифта. Затем часть материала сборного образца срезается и операция формирования экрана и проведения испытаний повторяется, Выражение, определяющее предельные значения глубины h погружения плоскости штифта относительно плоскости обоймы для успешной реализации способа, определено из рассмотрения геометрической модели, представленной на фиг. 2, где представлен осевой разрез верхней части штифта и пограничной области обоймы со сдвигом плоскостей на величину h. Зазор

1733977 между штифтом и обоймой обозначен как d, При бомбардировке абразивными частицами усредненным размером в диаметре D торцовой поверхности обоймы пластическое преобразование с требуемым сдвигом 5 к центру образца получает лишь угловая часть материала обоймы, имеющая в радиальном сечении площадь, не большую средней площади сечения воздействующих абразивных частиц. 10

Для простоты расчетов можно принять, что деформируется объем сечением равнобедренного треугольника: АВС, где АВ=ВС

< 0 (1). Если величина h>D, то из соотношения (1) следует, что AB=BC

h:h < D (2). Принимая же значения для

h;h < D, получаем преобразование сечение ЛАВС в Л ACD (фиг, 2), где из условия равенства площадей этих треугольников (так как пластифицируемый объем неизме- 25 нен) следует AB=CD, а поскольку AB=BC=h, то оказывается, что ширина получаемого экрана CD удовлетворяет соотношению CD h, Для положительного эффекта предлагаемого способа необходимо, чтобы было выполнено 30 соотношение CD>d (3), Таким образом, объединяя соотношения (2) и (3), получаем выражение, определяющее предельные значения для h:

d

Пример. Проводили измерение прочности сцепления напыленного покрытия

ПН851015 с подложкой из стали 45, предварительно подвергнутого струйно-абразивной обработке порошком карбида кремния 40 с размером частиц 1 — 3 мм, направляемым сжатым воздухом (давление 4,5 атм) с расстояния 80 — 100 мм в течение 10 — 20 с. Напыление производилось на плазмотроне марки П 2М. Образцы для испытаний пред- 45 ставляли собой цилиндрическую обоймудиаметром 20 мм и высотой 20 мм с цилиндрическим отверстием диаметром 3,5 мм, В это отверстие помещали цилиндрический штифттогожедиаметра, выполненный 50 по 12 квалитету (гарантированный зазор

0=0,12 мм). Плоскость штифта устанавливалась на 0,2 мм ниже плоскости обоймы и фиксировалась винтом. Торцовая плоскость штифта и обоймы подвергалась стандарт- 55 ной струйно-абразивной обработке, после чего диаметр отверстия в обойме измерялся с помощью микроскопа МПБ-2 и составлял

3,1 мм, что отвечало требованию, предъявляемому к размеру формируемого экрана над зазором (0,2 мм). Производилось напыление испытуемого покрытия. Затем устраняли фиксацию штифта и производили испытание на прочность сцепления на специальной разрывной машине. После испытания слой материала с напыленным покрытием срезался на токарном станке и образец использовался в следующей серии испытаний, В таблицу сведены данные по определению прочности сцепления указанного покрытия, которые сопоставляются с аналогичными данными, полученными на образцах, в которых экран не был сформирован и потому из-за попадания напыляемых частиц в зазор получены завышенные значения прочности сцепления.

Способ упрощает и удешевляет процедуру испытаний по определению прочности сцепления покрытия с подложкой из-за уменьшения количества деталей, необходимых для составления сборного образца и из-за получения возможности многократного использования одного сборного образца.

Использование предлагаемого способа позволяет уменьшить расходы на материал и на изготовление образцов в 2 — 10 раз, Формула изобретения

Способ изготовления образца для определения прочности сцепления напыленного покрытия с металлической подложкой, заключающийся в том, что используют обойму с цилиндрическим отверстием, подложку в виде штифта устанавливают в обойме с зазором, производят струйно-абразивную обработку торца штифта, формируют кольцевой экран, перекрывающий зазор между штифтом и обоймой и предназначенный для предотвращения попадания материала покрытия в указанный зазор, и наносят на торец штифта и экран покрытие, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения экономичности изготовления образца путем его многократного использования, формирование экрана осуществляют из материала обоймы путем ее струйно-абразивной обработки, а торец штифта располагают ниже торца обоймы на величину, которая больше величины зазора между штифтом и обоймой, но меньше диаметра абразивных частиц, используемых при струйно-абразивной обработке.

1733977 Ъразибние чагтицы

l7appaimue

0/Е f

Составитель М. Мастерова

Редактор Т.Лазоренко Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская

Заказ 1665 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101