Способ определения прочности сцепления покрытия с основой на отрыв и устройство для его осуществления

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.

 

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

Известен аналогичный способ оценки прочности сцепления покрытий с основой на отрыв [1], в котором на основу наносят покрытие, прикладывают нагрузку к установленному отрывному элементу и оценивают напряжение, при котором покрытие отрывается от основы. Причем отрывной элемент прикрепляют к основе фиксаторами до нанесения покрытия, затем наносят покрытие так, чтобы часть покрытия легла на отрывной элемент, а часть - на основу через калиброванное отверстие в отрывном элементе, удаляют фиксаторы, нагружают отрывной элемент до отрыва или среза отрывного элемента и определяют прочность сцепления покрытия с основой как отношение максимальной нагрузки, действующей на отрывной элемент, к площади калиброванного отверстия отрывного элемента либо к площади покрытого участка основой.

Недостатком данного способа является низкая достоверность получаемых результатов для оценки прочности сцепления покрытия с основой, получаемых высокоскоростными газотермическими методами напыления (например, детонационным методом) из-за турбулентности потока частиц, возникающей в зоне воронки.

В качестве прототипа выбран способ [2], заключающийся в отрыве торца штифта от покрытия, нанесенного на рабочую поверхность основы и торец штифта, вставленного заподлицо в коническое отверстие в основе. 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.

Недостатком данного способа является низкая достоверность получаемых результатов из-за наличия трения покоя между штифтом и матрицей.

Известно аналогичное устройство для определения прочности сцепления покрытия с основой (матрицей) [3], включающее основу с конусным отверстием, вставленный в это отверстие заподлицо с рабочей поверхностью основы штифт и покрытие, нанесенное на рабочую поверхность основы и торец штифта, причем соотношение малого диаметра отверстия и толщины покрытия должно находиться в интервале от 1,0 до 2,0.

Недостатком устройства является наличие трения в конусном отверстии между матрицей и штифтом, что снижает достоверность оценки адгезионной прочности.

Известно устройство, принятое за прототип [1], содержащее поворотный элемент с хвостовиком, основание, плоскую пружину, нагружающий винт, индикатор часового типа, отрывной элемент, фиксирующие винты, позиционирующий болт, стягивающий болт, тензорезисторы, толкатель, основу, фиксирующие винты, а также измеритель нагрузки, включающий тензопреобразователь, пиковый детектор и индикатор нагрузки.

Недостатком устройства является низкая достоверность определения прочности сцепления покрытия с основой вследствие того, что непосредственная фиксация отрывного элемента на основе фиксирующими винтами часто становится причиной отрыва покрытия от основы при отвинчивании фиксирующих винтов.

Технический результат изобретения заключается в повышении достоверности оценки адгезионной 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.

Заявленный способ реализуется в устройстве (фиг.1), содержащем: основу 1 с отверстием, в который вставлен толкатель 2, и пазом; распорный винт 3, обеспечивающий возможность деформации паза; гайку 4, имеющую возможность прижимать толкатель к основе; покрытие 5, связывающее толкатель с основой силами адгезионного сцепления; плоскую пружину 6, в которой на одном конце имеется отверстие для установки основы, в центральной изогнутой части наклеены тензорезисторы 7, а на другом конце - резьбовое отверстие для нагружающего винта 8; рукоятку 9, обеспечивающую возможность поворота нагружающего винта; измерительную систему (на фиг.1. условно не показана), включающую тензоусилитель, связанный с тензорезисторами 7, и передающий сигнал на пиковый детектор, связанный с индикатором нагрузки. Геометрия толкателя, имеющего коническую головку, и основы с отверстием выбирается такой, чтобы перемещение толкателя наружу не сопровождалось трением по основе.

Способ реализуется по следующим этапам:

- В нижнюю часть основы ввинчивают распорный винт таким образом, чтобы обеспечить упругую деформацию паза в основе. Прижимают толкатель к основе с помощью гайки. При необходимости производят подготовку основы к нанесению покрытия путем ее шлифования заодно с толкателем. На верхнюю часть основы наносят исследуемое покрытие (фиг.2,а). В качестве толкателя может использоваться стандартный винт с потайной головкой.

- Вывинчивают из основы распорный винт, снимая упругую деформацию с основы. Снимается усилие прижима толкателя к поверхности основы, не оказывая при этом механического воздействия на покрытие. Гайку перемещают по резьбе вниз пока нижние торцы толкателя и гайки не совпадут. Вставляют основу в отверстие плоской пружины, поворачивая рукоятку, подводят нагружающий винт к гайке с толкателем и монотонно увеличивают усилие F (фиг.2,б) до момента отрыва покрытия от основы (фиг.2,в). На фиг.2 плоская пружина, нагружающий винт с рукояткой и измерительная система условно не показаны. Одновременно с приложением усилия фиксируют его величину с помощью измерительной системы. После отрыва покрытия на индикаторе сохраняется показание величины отрывного усилия за счет использования пикового детектора.

- Оценивают площадь оторванной части покрытия и рассчитывают прочность сцепления покрытия с основой на отрыв (в МПа) как отношение величины отрывного усилия (в Н) к площади оторванной части (в мм2).

Поскольку покрытие при испытаниях отделяется вместе с толкателем, а сам толкатель представляет собой недефицитный, дешевый элемент (винт с потайной головкой), то после испытаний его меняют на новый, а основу используют повторно для дальнейших испытаний.

Пример

Для испытаний изготовили заявленное устройство с основой из стали ЗОХГСН2А. В качестве толкателя брали винт МЗ с потайной головкой. Плоскую пружину изготовили из пружинно-рессорной стали 65Г из полосы толщиной 4 мм, на которую наклеили тензорезисторы, соединенные по полумостовой схеме. Для индикации отрывного усилия использовали стрелочный вольтметр.

Производили оценку прочности сцепления детонационного покрытия ВК-12 с основой. С помощью распорного винта упруго деформировали паз в основе, затем зафиксировали толкатель с помощью гайки. После этого верхнюю часть образца шлифовали таким образом, чтобы головка толкателя и верхняя поверхность основы располагались на одной плоскости без кольцевого зазора между ними.

На подготовленную основу нанесли покрытие ВК-12 толщиной 0,5 мм. Вывинтили распорный винт из основы, при этом между гайкой и нижней частью основы появился зазор, позволивший вывинтить гайку без значительных усилий. Вставили основу в отверстие плоской пружины и нагружали нижнюю часть толкателя монотонно возрастающей силой до отрыва покрытия от основы. При этом покрытие отделилось от основы вместе с толкателем. Прочность сцепления покрытия (в МПа) с основой на отрыв определяли как отношение критической нагрузки к площади отрыва покрытия путем усреднения пятикратно произведенных замеров. Испытания показали, что адгезионная прочность исследованных покрытий на отрыв составила 15±2 МПа.

На фиг.1 показана схема устройства для определения прочности сцепления покрытия с основой.

На фиг.2 представлены схематичные виды устройства при проведении испытаний по определению прочности сцепления покрытия с основой на отрыв: а - вид устройства при нанесении покрытия; б - вид устройства перед испытаниями на отрыв покрытия; в - вид устройства после проведения испытания на отрыв покрытия.

Литература

1. Патент РФ №2419084. Способ определения прочности сцепления покрытия с подложкой и устройство для его осуществления / Ненашев М.В., Ибатуллин И.Д., Тюрнина ТА., Балашов Е.С., Якунин К.П., Кобякина О.А. Опубл. 20.01.2011 г., бюл. №2.

2. Патент РФ №2294531. Способ определения прочности сцепления покрытия с подложкой и устройство для его осуществления / Кусков В.Н., Денисов П.Ю., Ковенский И.М., Моргун И.Д. Опубл. 27.02.2007 г., бюл. №6.

3. А.с. №1809370. Образец для определения прочности сцепления покрытия с подложкой / Тимашев С.А., Фоминых В.В., Фоминых Е.В., Филимонов Б.В. Опубл. 15.04.1993 г.

1. Способ определения прочности сцепления покрытия с основой на отрыв, заключающийся в том, 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, отличающийся тем, что 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.

2. Устройство для реализации способа по п.1, содержащее плоскую пружину, нагружающий винт, тензорезисторы, толкатель, основу, тензоусилитель, пиковый детектор и индикатор нагрузки, отличающееся тем, что в основе имеется паз с распорным винтом, обеспечивающим возможность деформации паза.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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.

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

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 способам контроля качества клееных материалов и может быть использовано при контроле качества клеевого соединения неразрушающим методом. .

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

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 исследованиям механических свойств покрытий, а именно к способам определения прочности сцепления покрытия с подложкой. .
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 в виде «сидячей» капли, прикладывают к нему усилие и по величине разрушающей нагрузки определяют адгезионную прочность сцепления как отношение разрушающей нагрузки к площади отрыва покрытия, при этом на локальном участке покрытия формируют «сидячую» каплю из припоя с впаянной в нее гибкой тягой, а усилие на отрыв или на срез прикладывают к гибкой тяге, после отрыва «сидячей» капли с покрытием от основы оценивают площадь отрыва покрытия. Технический результат изобретения заключается в повышении достоверности оценки адгезионной прочности сцепления покрытия с основой, а также в расширении возможности способа.

Изобретение относится к устройствам для измерения показателей фрикционных и адгезионных свойств фильтрационной корки и может найти свое применение в нефтегазовой отрасли. Устройство для измерения показателей фрикционных и адгезионных свойств фильтрационной корки содержит стол-основание, электродвигатель, узел замера тягового усилия, установленные на столе-основании уровень и основание для размещения груза. На основании для размещения груза шарнирно закреплена направляющая плита, с возможностью поворота вокруг своей оси, на боковой поверхности которой выполнен паз, обеспечивающий перемещение размещенного в пазу узла замера тягового усилия. Узел замера тягового усилия соединен с одной стороны при помощи нити со шкивом электродвигателя, расположенным на противоположном конце направляющей плиты, с другой - с металлическим грузом, расположенным на фильтрационной корке, закрепленной фиксаторами на основании для размещения груза. Технический результат − обеспечение измерения показателей как фрикционных, так и адгезионных свойств фильтрационной корки, возможность оценки вклада фрикционных и адгезионных сил в суммарную силу сопротивления движению колонн в скважине. 2 ил.

Изобретение относится к способу и устройству для определения адгезионной прочности теплозащитных покрытий для образцов. Для определения адгезионной прочности теплозащитного покрытия на сдвиг на подложку, выполненную в виде наружных поверхностей двух соосно установленных с поджатием по стыку цилиндров, наносят покрытие в форме кольца, перекрывающего их стык. После отверждения покрытия прикладывают к цилиндрам усилие в противоположных направлениях до разрушения покрытия. Покрытие выполняют в виде металлического подслоя в составе теплозащитного покрытия. Подслой наносят несимметрично по длине относительно стыка цилиндров. После поперечного разрушения подслоя цилиндры повторно устанавливают с поджатием по стыку и на разрушенный подслой дополнительно наносят плазменным способом керамический слой теплозащитного покрытия в форме кольца. После отверждения керамического покрытия нагревают цилиндры в диапазоне температур горячей части газового тракта силовой установки и повторно прикладывают осевое усилие в противоположных направлениях до сдвига керамического слоя с подслоя одного из цилиндров и устанавливают фактическое усилие сдвига. Технический результат - уменьшение трудоемкости, повышение точности определения адгезионной прочности теплозащитного покрытия и обеспечение возможности испытания покрытия на образцах в условиях, идентичных работе деталей в горячих частях газовых трактов силовых установок. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к исследованиям механических свойств покрытий, а именно к способам определения прочности сцепления покрытий с подложкой. Способ определения прочности сцепления покрытия с кремниевой подложкой заключается в том, что покрытие с внешним серебряным слоем соединяют с деталями оснастки разрывной машины и разрывают покрытие. На покрытие с внешним серебряным слоем дополнительно наносят слой меди с последующей термообработкой в вакууме при температуре +200-+280°C с выдержкой 30-60 минут. Слой меди склеивают с деталями оснастки разрывной машины. Слой меди наносят гальваническим методом или методом высокотемпературного испарения в вакууме. Слой меди наносят толщиной 1-2 мкм. Слой меди склеивают с деталями оснастки разрывной машины клеем на основе эпоксидной смолы. Технический результат - повышение точности определения прочности сцепления покрытия с кремниевой подложкой путем снижения вероятности разрушения адгезионного слоя, расположенного между серебряным покрытием и клеем, при определении прочности сцепления покрытия с кремниевой подложкой при испытании на разрывной машине. 4 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к конструкции прибора, предназначенного для количественного определения липкости препрега, представляющего собой композиционный материал, полученный путем пропитки армирующей волокнистой основы равномерно распределенными полимерными связующими. Прибор содержит платформу, на которой размещается испытуемый образец препрега, цилиндрический ролик, установленный с возможностью качения по образцу препрега вдоль платформы, и индикатор, фиксирующий пробег ролика вдоль платформы, в контакте с образцом, до момента его остановки, а также стартовую площадку, которая примыкает к платформе со стороны исходного положения ролика до запуска его на платформу и выполнена регулируемой по углу ее наклона по отношению к платформе, и управляемый ограничительный упор, обеспечивающий неподвижное положение ролика на стартовой площадке, при этом в платформе имеется герметизированная емкость, заполняемая жидким теплоносителем и служащая для обогрева образца препрега до заданной температуры по всей его площади. Достигается повышение точности и надежности измерений, а также упрощение конструкции и эксплуатации. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится в способам оценки прочности сцепления металлических покрытий с основой из металлов и сплавов и может быть использовано в различных отраслях машиностроения, где применяются газотермический и газодинамический методы нанесения покрытий для придания поверхности повышенных физико-механических характеристик. Способ оценки адгезионной прочности порошковых металлических покрытий со стальной поверхностью заключается в нанесении покрытия на металлическую подложку и отрыве покрытия от подложки, определения максимальной нагрузки, необходимой для отрыва слоя покрытия, и по ее величине вычисления значения адгезии. Причем в качестве подложки используют цилиндрический образец, на образующую поверхность которого наносят покрытие в виде кольцевого пояска. Затем производят механическую обработку торцов покрытия на образце до получения опорных площадок с последующей обработкой одного из торцов покрытия путем снятием внутренней фаски размером 0,5×45°. Далее устанавливают образец в матрицу с цилиндрическим отверстием, так, чтобы обработанный торец покрытия с фаской был обращен в сторону отверстия в матрице. При этом отрыв покрытия от подложки осуществляют путем продавливания цилиндрического образца сквозь цилиндрическое отверстие в матрице. Техническим результатом является упрощение оценки прочности сцепления наносимых металлических покрытий с основой и тем самым повышение надежности и ресурса машиностроительной продукции. 1 ил., 3 табл.

Изобретение относится к процессам обработки металлов давлением и определения адгезионной составляющей силы трения. Способ определения оценки эффективности смазочных материалов с учетом величины силы выталкивания заготовки из полости матрицы заключается в измерении сил выдавливания и выталкивания образца с нанесенным на него эталонным и исследуемым смазочным материалом. И расчетным путем определяется эффективность смазочного материала. Техническим результатом является оценка экранирующей способности смазочных материалов. 4 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области испытания материалов. Отличительной особенностью заявленного способа определения адгезии пленки является то, что наблюдают за образованием купола в ходе процесса подачи равномерного внутреннего давления, форму основания (контура отрыва) купола принимают как эллиптическую с учетом анизотропных особенностей адгезива и анизотропии материала пленки, проводят измерение текущей высоты подъема купола и текущих размеров большой и малой полуосей основания купола, определяют механическое напряжение отрыва по формуле, по вычисленным значениям механического напряжения отрыва судят об адгезионных свойствах пленки к подложке. Техническим результатом является повышение точности определения параметров адгезии. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области ракетной и измерительной техники и может быть использовано при выходном контроле на предприятии-изготовителе корпуса ракетного двигателя и входном контроле на предприятии-изготовителе твердотопливного заряда. Сущность: осуществляют зондирование контролируемой зоны сигналами ультразвуковых колебаний, регистрацию прошедших через указанную зону ультразвуковых колебаний, по параметрам которых судят о качестве адгезионного соединения в контролируемой зоне. При этом предварительно последовательно в каждую из зон манжетного раскрепления, смещенных относительно друг друга на 45-60°, вводят силовой элемент, посредством которого осуществляют перемещение каждой зоны раскрепляющей манжеты, примыкающей к вершине замка манжетного раскрепления, путем приложения нагрузки, обеспечивающей моделирование силового воздействия заряда на контролируемую зону. Технический результат: обеспечение достоверного определения состояния контролируемой зоны. 5 ил.

Изобретение относится к области исследования материалов, а именно к устройствам для испытания смазок/масел жидких или полужидких составов. Знание адгезионных характеристик и качеств таких видов смазочных сред является весьма важным для различных двигателей, систем смазывания механического оборудования, космических систем и ответственных подвижных узлов специальной техники, работающих в условиях сильно изменяющихся температур как положительных, так и отрицательных. Устройство контроля адгезии жидких смазочных материалов содержит привод вращения образца с тестируемой смазкой, типовые приборы контроля температуры, скорости вращения вала мотора и весы. Причем с целью контроля адгезионных свойств легко текучих смазочных материалов не только в обычных условиях температур, но и при более высоких или низких, в качестве тестируемого образца содержит горизонтально расположенную тарелку, в которой находится контролируемый смазочный материал (масло/смазка). При этом тарелка по своему наружному краю имеет кольцевой буртик высотой не более двух миллиметров, поверхность которого полого наклонена к дну тарелки в сторону центра. Техническим результатом является создание устройства/прибора для контроля адгезионных свойств легкотекучих смазочных материалов не только в обычных условиях температур, но и при более высоких или низких. 1 з.п. ф-лы, 1 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