Способ определения прочности сцепления покрытия с подложкой и устройство для его осуществления



Способ определения прочности сцепления покрытия с подложкой и устройство для его осуществления
Способ определения прочности сцепления покрытия с подложкой и устройство для его осуществления
Способ определения прочности сцепления покрытия с подложкой и устройство для его осуществления
Способ определения прочности сцепления покрытия с подложкой и устройство для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2419084:

Общество с ограниченной ответственностью "НПО СПЕЦПОКРЫТИЕ" (RU)

Изобретение относится к исследованиям механических свойств покрытий, а именно к способам определения прочности сцепления покрытия с подложкой. Технический результат - обеспечение возможности количественной оценки прочности сцепления покрытия с подложкой как на срез, так и на отрыв. Способ определения прочности сцепления покрытия с подложкой заключается в том, что на подложку наносят покрытие, прикладывают нагрузку к установленному отрывному элементу и оценивают напряжение, при котором покрытие отрывается от подложки. Причем отрывной элемент прикрепляют к подложке фиксаторами до нанесения покрытия, затем наносят покрытие так, чтобы часть покрытия легла на отрывной элемент, а часть - на подложку через калиброванное отверстие в отрывном элементе, удаляют фиксаторы, нагружают отрывной элемент до отрыва или среза отрывного элемента и определяют прочность сцепления покрытия с подложкой как отношение максимальной нагрузки, действующей на отрывной элемент, к площади калиброванного отверстия отрывного элемента либо к площади покрытого участка подложки. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к исследованиям механических свойств покрытий, а именно к способам определения прочности сцепления покрытия с подложкой.

Известны аналогичные способы оценки прочности сцепления покрытия с подложкой (ГОСТ 9.302-88). Данные способы отличаются простотой, но они позволяют получить лишь качественную оценку прочности сцепления покрытия с подложкой без количественных показателей.

Известны способ и устройство (А.с. 1809370 SU, МПК5 G01N 19/04), в котором прочность сцепления покрытия с подложкой определяют отрывом от покрытия штифта, который вставлен в коническое отверстие матрицы заподлицо с рабочей поверхностью матрицы. При этом реализуется схема испытаний на «чистый отрыв» без заметного наличия изгибающих и срезающих составляющих в фиксируемом усилии отрыва. Данный способ осуществляется посредством устройства, включающего матрицу с конусным отверстием, вставленный в это отверстие заподлицо с рабочей поверхностью матрицы штифт и покрытие, нанесенное на рабочую поверхность матрицы и торец штифта, причем соотношение малого диаметра отверстия и толщины покрытия должны находиться в интервале от 1,0 до 2,0.

Недостатком данного аналога является невозможность реализации испытаний на срез покрытия, а также высокая вероятность разрушения покрытия по периметру штифта.

Известны способ и устройство (патент RU 2294531, МПК8 G01N 19/04) для определения прочности сцепления покрытия с подложкой. Способ заключается в отрыве торца штифта от покрытия, нанесенного на рабочую поверхность матрицы и торец штифта, вставленного заподлицо в коническое отверстие в матрице. После нанесения на внешнюю поверхность клеевого слоя, сжатия его накидной гайкой до полного смачивания клеем внутренней поверхности накидной гайки и отверждения клея прикладывают к штифту и накидной гайке нормальное усилие отрыва. Для этого используется устройство, состоящее из матрицы с конусным отверстием и вставленного заподлицо в это отверстие штифта. На рабочую поверхность матрицы и торец штифта нанесено покрытие, со стороны которого на матрицу навинчена накидная гайка до полного соприкосновения с клеевым слоем, нанесенным на внешнюю поверхность покрытия. Причем штифт может быть коническим либо цилиндрическим. В результате наблюдается значительное снижение вероятности разрушения на срез по толщине покрытия по периметру штифта, что приводит к повышению точности определения прочности сцепления покрытия с подложкой.

Недостатком данного способа является невозможность количественной оценки прочности сцепления покрытия при приложении нагрузки по касательной.

В качестве прототипа выбран способ (Вячеславов П.М., Шмелев Н.М. Контроль электролитов и покрытий. - Л.: Машиностроение, 1985. - 96 с.) определения прочности сцепления покрытия с подложкой, в котором на подложку наносят покрытие, затем часть покрытия удаляют, оставляя в центре основы небольшой покрытый участок, далее к этому участку прикладывают через толкатель касательную нагрузку и определяют усилие, при котором происходит отделение покрытия от подложки. Данная величина усилия служит качественной мерой определения прочности сцепления покрытия с подложкой.

В качестве устройства-прототипа выбрано устройство - адгезиометр фирмы Elcometer (106-109), механический адгезиометр, содержащий отрывной элемент, приклеиваемый к испытуемому покрытию адгезивом, нагружающий механизм, создающий нормальное отрывное усилие на отрывной элемент, и измерительное устройство, указывающее величину приложенной нагрузки.

Недостатком данного способа является необходимость дополнительной операции обработки основы после нанесения покрытия, а также невозможность определения прочности сцепления покрытия на отрыв при нормальном приложении нагрузки.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является обеспечение возможности количественной оценки прочности сцепления покрытия с подложкой как на срез, так и на отрыв.

Поставленная техническая задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в создании как касательной (срезающей), так и нормальной (отрывающей) нагрузки на покрытие относительно подложки путем поворота последней относительно механизма нагружения на угол 90°.

Указанный технический результат по объекту способ достигается тем, что способ определения прочности сцепления покрытия с подложкой заключается в том, что на поверхность наносят покрытие, на локальном участке покрытия устанавливают отрывной элемент, прикладывают нагрузку и оценивают напряжение, при котором покрытие отрывается от подложки, при этом отрывной элемент прикрепляют к подложке фиксаторами до нанесения покрытия, затем наносят покрытие так, чтобы часть покрытия легла на отрывной элемент, а часть - на подложку через калиброванное отверстие в отрывном элементе, удаляют фиксаторы, нагружают отрывной элемент до отрыва (или сдвига) отрывного элемента и определяют прочность сцепления покрытия с подложкой как отношение максимальной нагрузки, действующей на отрывной элемент, к площади покрытого участка подложки либо к площади калиброванного отверстия отрывного элемента, после испытания с отрывного элемента удаляют покрытие неразрушающим методом.

Указанный технический результат по объекту устройство достигается тем, что в устройстве для определения прочности сцепления покрытия с подложкой, состоящем из корпуса, отрывного элемента, механизма нагружения, измерителя нагрузки, отрывной элемент имеет коническое углубление, в центре которого выполнено калиброванное отверстие, дополнительно снабжен поворотным механизмом, а тензометрический измеритель силы имеет пиковый детектор, причем сам отрывной элемент выполнен из материала, позволяющего удалять с него покрытия неразрушающим методом.

Заявленная группа изобретений соответствует требованию единства изобретения, поскольку группа разнообъектных изобретений образует единый изобретательский замысел, причем один из объектов - устройство предназначен для осуществления другого объекта группы - способ, при этом объекты направлены на решение одной и той же задачи с достижением единого технического результата.

Фиг.1-4 представляют устройство для определения прочности сцепления покрытия с подложкой.

Фиг.1. Положение поворотного элемента при определении прочности сцепления покрытия с подложкой на отрыв. Фиг.2. Подложка и отрывной элемент в сборке. Фиг.3. Положение поворотного элемента при определении прочности сцепления покрытия с подложкой на срез. Фиг.4. Пример закрепления индикатора в поворотном элементе.

Данное устройство для определения прочности сцепления покрытия с подложкой содержит: 1 - поворотный элемент с хвостовиком, 2 - основание, 3 - плоскую пружину, 4 - нагружающий винт, 5 - индикатор часового типа, 6 - отрывной элемент, 7 - фиксирующий винт, 8 - позиционирующий болт, 9 - стягивающий болт, 10 - тензорезисторы, 11 - толкатель, 12 - подложка, 13, 14 - фиксирующие винты. Кроме того, устройство снабжено измерителем нагрузки (не показано), включающим тензопреобразователь, пиковый детектор и индикатор нагрузки.

Устройство работает следующим образом.

Отрывной элемент (6), имеющий углубление в виде воронки с центральным калиброванным отверстием, прикрепляют к подложке фиксаторами - винтами (14) до нанесения покрытия так, чтобы поверхность воронки в центре плотно прижималась к основе. Затем наносят покрытие так, чтобы часть покрытия легла на поверхность воронки, а часть - на подложку и через калиброванное отверстие в центре воронки на отрывном элементе (6), затем удаляют фиксаторы-винты (14) так, чтобы отрывной элемент (6) был связан с подложкой только силой сцепления покрытия с основой. Далее отрывной элемент (6) с подложкой закрепляют винтом (7) на поворотном элементе (1) и поворачивают последний вокруг оси относительно нагружающего механизма, состоящего из плоской пружины 3 и нагружающего винта (4). В зависимости от цели испытания данный способ определения прочности позволяет обеспечить возможность приложения к отрывному элементу относительно подложки нормальной отрывающей нагрузки для оценки прочности сцепления покрытия на отрыв или касательной нагрузки для оценки прочности сцепления покрытия на срез. Далее при помощи нагружающего механизма плавно создают усилие, действующее на отрывной элемент (6) до отрыва (или сдвига) отрывного элемента, и с помощью индикатора часового типа 5, а также тензометрического измерительного устройства, снабженного пиковым детектором, позволяющим сохранять максимальное значение прикладываемой нагрузки во время замера, определяют максимальную нагрузку, действующую на отрывной элемент в момент отделения покрытия от подложки. Затем определяют прочность сцепления покрытия с подложкой на отрыв или срез как отношение максимальной нагрузки, действующей на отрывной элемент, к площади калиброванного отверстия. Для более точной оценки измеряемой величины, как вариант вышеуказанного способа, возможно после отделения покрытия от подложки точно определить площадь, на которой покрытие соединялось с подложкой, например, методом планиметрирования. Материал, из которого выполнен отрывной элемент, выбирают для каждого покрытия, что позволяет после испытания удалять с него оставшееся покрытие любым неразрушающим методом для возможности его многократного использования.

Пример 1.

На подложку из стали У10А через отрывной элемент, изготовленный из стали ШХ-15, через отверстие площадью 1 мм2 наносят износостойкий хром гальваническим методом толщиной 200 мкм. Затем к отрывному элементу прикладывают касательную нагрузку. При достижении величины нагрузки 20 Н наблюдается срез покрытия. Таким образом, установлено, что прочность сцепления покрытия на срез составляет 20 Н/1 мм2 = 20 МПа.

Пример 2.

При испытании на отрыв на подложку и отрывной элемент наносят, например, хром толщиной 1 мм2, поворачивают поворотный элемент таким образом, чтобы нагружающий винт принял положение, соосное отрывному элементу. На нагружающем винте расположен толкатель, ножки которого упираются в отрывной элемент через отверстия на подложке. Закрепляем подложку на поворотном элементе покрытия. Затем нагружающим винтом прикладывают нагружающую нагрузку. При усилии 80 Н наблюдается отрыв. Вследствие чего прочность покрытия на отрыв составила 80 Н/мм2 - 80 МПа.

После испытаний как на срез, так и на отрыв остатки покрытия с отрывного элемента растворяют неразрушающим способом (например, электрохимическим), который не повреждает отрывной элемент.

Таким образом, достигается высокая точность определения прочности сцепления покрытия с подложкой. Предлагаемый способ прост. Кроме того, данный способ и устройство позволяют количественно определять прочность сцепления покрытия и подложки как на отрыв, так и на срез. Отрывной элемент используется многократно.

1. Способ определения прочности сцепления покрытия с подложкой, заключающийся в том, что на подложку наносят покрытие, прикладывают нагрузку к установленному отрывному элементу и оценивают напряжение, при котором покрытие отрывается от подложки, отличающийся тем, что отрывной элемент прикрепляют к подложке фиксаторами до нанесения покрытия, затем наносят покрытие так, чтобы часть покрытия легла на отрывной элемент, а часть на подложку через калиброванное отверстие в отрывном элементе, удаляют фиксаторы, нагружают отрывной элемент до отрыва (или среза) отрывного элемента и определяют прочность сцепления покрытия с подложкой как отношение максимальной нагрузки, действующей на отрывной элемент, к площади калиброванного отверстия отрывного элемента либо к площади покрытого участка подложки.

2. Устройство для определения прочности сцепления покрытия с подложкой, состоящее из корпуса, отрывного элемента, механизма нагружения и измерителя силы, отличающееся тем, что отрывной элемент закреплен на поворотном механизме с возможностью приложения к указанному отрывному элементу нормальной или касательной нагрузки относительно подложки и имеет коническое углубление, в центре которого выполнено калиброванное отверстие, а измеритель силы выполнен тензометрическим и имеет пиковый детектор.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что отрывной элемент выполнен из материала, позволяющего удалять с него покрытие неразрушающим методом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к методам механических испытаний, а именно к методам определения прочности порошковых покрытий. .

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам контроля прочности адгезии (сцепления) покрытий к основаниям, и может быть использовано в производстве гибко-жестких печатных плат и плат на твердом основании или в производстве радиоэлектронной аппаратуры.

Изобретение относится к технологической оснастке для определения адгезии лакокрасочных и порошковых покрытий к металлическим поверхностям. .

Изобретение относится к устройствам измерения параметров прилипания покрывающих слоев. .

Изобретение относится к способам оценки физических свойств пластизольной мастики, применяемой для защиты днища и герметизации сварных швов кузовов автомобилей, и может быть использовано при определении сохранения адгезионных свойств мастики после проведения коррозионных испытаний.

Изобретение относится к испытательной технике. .

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для определения прочности сцепления полимерных покрытий с наружной поверхностью трубы. .

Изобретение относится к области испытания прочности соединения материалов, в частности, вследствие их адгезионного взаимодействия, преимущественно материалов с различными коэффициентами линейного расширения.

Изобретение относится к области исследования материалов механическими способами, а именно к устройствам для определения адгезионных характеристик неметаллических лакокрасочных покрытий.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к адгезиометрии, и может быть использовано для определения адгезионной прочности покрытий фторопластом-4МБ.

Изобретение относится к области испытания материалов, а именно к способам определения адгезии пленки к подложке, и предназначено для исследования адгезионных свойств адгезивов для склеивания пленок, в том числе тончайших пленочных материалов и нанопленок

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для определения прочности сцепления покрытий с основами

Изобретение относится к измерительной технике и может использовано для определения уровня адгезионного взаимодействия частиц наполнителя с полимерной матрицей и объемных механических характеристик композиционных материалов при растяжении

Изобретение относится к способам контроля качества клееных материалов и может быть использовано при контроле качества клеевого соединения неразрушающим методом

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к способу оценки адгезионной прочности бронепокрытия зарядов ТРТ ракетных двигателей твердого ракетного топлива и других ракетных устройств

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для определения адгезионной и когезионной прочности сцепления в продольных слоях газотермических покрытий

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к способу определения адгезионной прочности скрепления бронепокрытия с зарядом твердого ракетного топлива. Способ включает изготовление от забронированного натурного заряда или его «спутника» «образца-диска» с центральным отверстием, выполнение по образующей диска путем нарезания фрезой параллельных прорезей рабочих площадок, равномерно распределенных по забронированной поверхности, приклеивание к ним державок для приложения отрывной нагрузки и испытание «образца-диска» на разрывной машине. Через фиксирующий стержень, размещенный в центральном отверстии, «образец-диск» соединяют с неподвижным захватом машины, а державки поочередно - с подвижным захватом. В качестве разрывной машины используют программно-аппаратный комплекс, включающий нагружающий блок, обеспечивающий требуемую скорость движения подвижного захвата, термостатирующее устройство для проведения испытаний в температурном диапазоне ±50°С и тензометрический блок регистрации величины нагрузки, для совместной работы которых используется программное обеспечение. В качестве примера конкретного исполнения предложено техническое решение с рабочими площадками шириной (7,5±0,5) мм, диаметром «образца-диска» 68,8 мм и диаметром центрального отверстия (20±0,5) мм, которое было использовано для определения адгезионной прочности бронепокрытия с зарядом ПЗРК. Техническим результатом является получение достоверных результатов по адгезионной прочности скрепления бронепокрытия с зарядом твердого ракетного топлива по всему его периметру. 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области проведения испытаний по оценке прочности клеевого соединения материалов в ракетной технике. Предлагаемый способ определения прочности клеевого соединения резиноподобного покрытия с основой из твердого ракетного топлива включает использование двух жестких элементов, обеспечивающих приложение растягивающей нагрузки, один из которых приводят в контакт с покрытием посредством клея, адгезия которого к покрытию заведомо больше адгезии исследуемого клеевого соединения покрытия к основе, а второй подвергают взаимодействию с основой. При этом в краевой зоне клеевого соединения резиноподобного покрытия с жестким элементом выполняют кольцевое раскрепление, ширина которого составляет Δ=(0,6-1,5)·δ, где δ - толщина покрытия. Причем кольцевое раскрепление выполняют механическим путем после завершения процесса отверждения клеевого соединения покрытия с основой или до осуществления процесса отверждения путем использования кольцевого вкладыша из материала, обладающего антиадгезионными свойствами к жесткому элементу и покрытию. Техническим результатом является повышение достоверности результатов испытаний в части получения экспериментальной информации о более высоком уровне реального ресурса прочности скрепления покрытия с основой. 2 з.п. ф-лы, 15 ил., 1 табл.

Способ измерения адгезии льда на сдвиг к другим материалам относится к области исследования адгезионной прочности льда к различным материалам и может использоваться при создании антиобледенительных материалов. Замораживание воды на поверхности исследуемого материала проводится внутри фторопластовой втулки, которая используется в качестве каркаса и позволяет контролировать и равномерно распределять нагрузку при давлении на всю площадь контакта лед-материал. Измерение нагрузки, необходимой для сдвига льда от исследуемой поверхности материала, проводится в климатической камере универсальной разрывной машины в режиме сжатия. Техническим результатом является повышение точности измерения адгезии льда к различным материалам. 2 ил.

Изобретение относится к исследованиям механических свойств покрытий, а именно к способам определения прочности сцепления покрытия с основой. Технический результат достигается тем, что на основу наносят покрытие, прикладывают к нему усилие и по величине разрушающей нагрузки определяют адгезионную прочность сцепления как отношение разрушающей нагрузки к площади отрыва покрытия, при этом перед нанесением покрытия к поверхности основы прижимают толкатель, после нанесения покрытия снимают усилие прижима толкателя к поверхности основы, не оказывая, при этом, механического воздействия на покрытие, и прикладывают к толкателю усилие на отрыв, одновременно измеряя величину приложенного усилия, а после испытания толкатель меняют на новый. Устройство для реализации способа содержит плоскую пружину, нагружающий винт, тензорезисторы, толкатель, основу, тензоусилитель, пиковый детектор и индикатор нагрузки, при этом в основе имеется паз с распорным винтом, обеспечивающим возможность деформации паза. Технический результат изобретения заключается в повышении достоверности оценки адгезионной прочности сцепления покрытия с основой. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх