Устройство для определения адгезии металлических поверхностей

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для определения сил адгезионного взаимодействия и молекулярной составляющей коэффициента трения. Устройство для определения адгезии металлических поверхностей содержит образец, стол, электродвигатель, узел замера тягового усилия, нить, ползун, стойку, вал, индентор, держатель индентора, нагружающее устройство индентора, прихват, плиту, винт для зажима образца контробразца, позволяющие проводить исследования адгезии при пластической деформации (молекулярной составляющей коэффициента трения) и силы адгезионного взаимодействия. В качестве узла замера тягового усилия использован датчик изгибающего момента. Технический результат – возможность определения адгезии при пластической деформации (молекулярной составляющей коэффициента трения) и сил адгезионного взаимодействия (адгезии ювенильных поверхностей). 3 ил.

 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для определения сил адгезионного взаимодействия и молекулярной составляющей коэффициента трения.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является (изобретение РФ №2539737, МПК G01N 3/56, G01N 19/04, 2015), содержащее образец, стол, электродвигатель, узел замера тягового усилия, нить.

Недостатками данного устройства являются невозможность определения адгезии при пластической деформации (молекулярной составляющей коэффициента трения) и сил адгезионного взаимодействия (адгезии ювенильных поверхностей).

Цель изобретения осуществление возможности исследований адгезии при пластической деформации (молекулярной составляющей коэффициента трения) и сил адгезионного взаимодействия.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве узла замера тягового усилия использован датчик изгибающего момента, предусмотрена возможность проведения испытаний в двух режимах (режим I: определение адгезии при пластической деформации, режим II: определение адгезии ювенильного контакта).

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен вид установки при определении адгезии при пластической деформации (режим I), на фиг. 2 - вид установки при определении сил адгезионного взаимодействия (режим II), на фиг. 3 - вид установки образцов при режиме II.

Устройство содержит электродвигатель 1 (фиг. 1), установленный на основании 2. Электродвигатель посредством нити соединен с датчиком 3, установленным на подвижных рельсах 4, закрепленных на стойке 5. Датчик 3 соединен посредством нити с ползуном 6, который расположен на стойке 19. В ползун 6 установлен вал 7, на который крепится испытуемый образец. Вал 7 зафиксирован с двух сторон в ползуне 6 кольцами 8. К образцу подведен индентор 9, закрепленный в держателе 10. Держатель 10 установлен в паз нагружающего устройства 13 совместно с фиксатором 12. Нагружающее устройство 13 имеет контрольные зажимы 14, 15 и приводится в действие посредством рукояти 11. Нагружающее устройство установлено на плите 16, которая расположена на стойках 17. Исследуемый образец 18 одевается на вал 7 и закрепляется кольцами 8. Стойки 17, 5 и основание 2 установлены на столе 20.

На стойках 5 закреплена панель управления 21. На основании 2 расположен тумблер включения электродвигателя 22.

При испытаниях в режиме II с плиты 16 снимаются индентор 9 (фиг. 1), совместно с нагружающим устройством 13 и его компонентами: держателем 10, рукояткой 11, фиксатором 12, контрольными зажимами 14 и 15. На стойку 19 устанавливается прихват 23 (фиг. 3) и прижимается к ней винтами 24. Исследуемый образец 25 (фиг. 4) устанавливается на контробразец 26, который зажимается винтами 27 с двух сторон. Образец 25 соединяется посредством нити с датчиком 3 (фиг. 3).

В режиме I устройство работает следующим образом.

Определение силы межмолекулярного взаимодействия основано на смещении внедренного индентора в образец. Молекулярная связь считается разорванной в момент, когда образец сдвинулся с места относительно индентора и до наступления момента царапания индентором образца.

Образец 18 необходимо установить на вал 7 и зафиксировать образец кольцами 8. Зафиксированный в ползуне 6 образец 18 необходимо поместить под индентор 9. Вращением рукояти 11 внедрить индентор 9 в образец 18 на глубину не более 1 мм. Включить электродвигатель 1, который начнет наматывать нить, которая другим концом соединена с датчиком 3. Датчик 3 начнет перемещаться в сторону электродвигателя 1 по рельсам 4. Перемещаясь по рельсам 4, датчик 3 начнет тянуть за собой нить, соединенную с ползуном 6, на котором, посредством других конструктивных элементов закреплен образец 18. Индентор 9, внедренный в образец 18, будет препятствовать перемещению образца 18 совместно с ползуном 6. Это будет вызывать изгиб датчика 3. Чем больше датчик 3 будет изгибаться, тем больше силы потребуется, чтобы сместить образец 18 относительно индентора 9. Далее следует наблюдать показания на панели управления 21. В момент, когда молекулярная связь окажется разорванной (образец 18 сместится относительно индентора 9), график панели управления 21 покажет скачок вниз. Значение показанное на панели управления 21 соответствует силе молекулярной составляющей коэффициента трения F, выраженной в дискретных единицах.

Определять молекулярную составляющую коэффициента трения следует по зависимости

где F - сила, которую необходимо приложить, чтобы сдвинуть образец (показания датчика 3); HB - твердость по Бринеллю, Н/м2; hвн - глубина внедрения индентора, мм; lот - ширина отпечатка индентора, мм.

В режиме II устройство работает следующим образом.

Шероховатость поверхностей исследуемых образцов не должна превышать Ra 0,04. Образец 25 необходимо прижать к контробразцу 26 с усилием 10 Н., после чего нагрузку следует снять. Включить электродвигатель 1, который начнет наматывать нить, которая другим концом соединена с датчиком 3. Датчик 3 начнет перемещаться в сторону электродвигателя 1 по рельсам 4. Перемещаясь по рельсам 4, датчик 3 начнет тянуть за собой нить, соединенную с образцом 25. Адгезионная связь между образцом 25 и контробразцом 26 будет препятствовать смещению образца 25. Это будет вызывать изгиб датчика 3. Чем больше датчик 3 будет изгибаться, тем больше силы потребуется, чтобы сместить образец 25 относительно контробразца 26. Далее следует наблюдать показания на панели управления 21. В момент, когда адгезионная связь окажется разорванной (образец 25 сместится относительно контробразца 26), график панели управления 21 покажет скачок вниз. Значение, показанное на панели управления 21, соответствует силе F, которая требуется, чтобы разорвать адгезионную связь между образцом 25 и контробразцом 26.

Определять силу адгезии следует по зависимости

где A - сила адгезии, мН; F - сила, которую необходимо приложить, чтобы сдвинуть образец (показания датчика 3); S - площадь поверхности образца, мм2; Ra1, Ra2 - среднее арифметическое отклонение шероховатости поверхностей контакта образца и контробразца, мкм.

Выполнение устройства в данном виде позволит определять адгезию при пластической деформации, молекулярной составляющей коэффициента трения и силу адгезионного взаимодействия.

Устройство для определения адгезии металлических поверхностей, содержащее образец, стол, электродвигатель, узел замера тягового усилия, нить, отличающееся тем, что устройство содержит ползун, стойку, вал, индентор, держатель индентора, нагружающее устройство индентора, прихват, плиту, винт для зажима образца и контробразца, позволяющие проводить исследования адгезии при пластической деформации (молекулярной составляющей коэффициента трения) и силы адгезионного взаимодействия, а в качестве узла замера тягового усилия использован датчик изгибающего момента.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к контролю качества покрытий с металлом и может быть использовано для количественной оценки прочности сцепления покрытия с металлической основой.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для определения и контроля адгезионной прочности покрытий различных конструкций, в частности защитных покрытий стальных магистральных трубопроводов.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для определения прочности сцепления клееполимерных дисперсно наполненных самотвердеющих композиционных материалов различного строения и состава с металлической подложкой.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способам оценки прочности сцепления металлических покрытий со стальной поверхностью, и может быть использовано для повышения качества и надежности выпускаемой продукции.

Изобретение относится к области медицины и предназначено для испытаний на прочность склеенных слоев зубной шины в виде каппы. Устройство для изготовления проб при определении прочности термосклеивания слоев многослойной защитной зубной шины в виде каппы выполнено в форме диска с диаметром 100±1 мм и высотой 10±0,1 мм, на торцевой стороне диска выполнен вырез прямоугольной формы с высотой 10±0,1 мм, шириной 24±0,1 мм и глубиной 1±0,1 мм, с отверстием под винт для крепления на нем металлической полосы толщиной 1±0,1 мм, шириной 24±0,1 мм и длиной 40±5 мм, изогнутой под углом 90°.

Изобретение относится к области механических испытаний трехслойных панелей авиационно-космического назначения с обшивками из полимерного композиционного материала (ПКМ) и сотовым заполнителем из металлического или неметаллического материала.

Использование: для определения прочности покрытия из керамических наночастиц. Сущность изобретения заключается в том, что способ определения прочности покрытия из керамических наночастиц заключается в том, что подложку с нанесенным на ее поверхность покрытием из керамических наночастиц размещают в растровом электронном микроскопе, вакуумируют микроскоп до состояния глубокого вакуума, задают увеличение сканирования, достаточное для визуализации наночастиц, осуществляют сканирование покрытия по касательной к подложке электронным пучком максимально допустимой энергии при постепенном увеличении силы тока до отрыва наночастицы от покрытия, а о прочности покрытия судят по величине силы тока, при которой происходит отрыв наночастицы от покрытия.

Изобретение относится к области контроля и диагностики совокупности эксплуатационных свойств износостойких покрытий, связанных, прежде всего, с твердостью, адгезионной прочностью, износостойкостью, и может быть использовано в машиностроении, судостроении и других отраслях, а также для покрытий, находящихся в условиях циклического нагружения, связанных, прежде всего, с эрозионной стойкостью поверхности.

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.

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.

Изобретение относится к способу проверки адгезии эластичных клеев или эластичных герметиков к поверхностям деталей, имеющему следующие шаги: а) клей (5) или герметик наносят на поверхность (3) детали, б) пытаются, факультативно после отверждения клея (5) или герметика, путем приложения отслаивающего усилия (F) отделить нанесенный клей (5) или нанесенный герметик от поверхности (3) детали и в) на основании вызванных приложением отслаивающего усилия (F) разрывов в клее (5) или герметике, с одной стороны, и вызванного приложением отслаивающего усилия (F) отделения клея (5) или герметика от поверхности (3) детали, с другой стороны, оценивают адгезию клея (5) или герметика. Перед и/или во время шага а) по меньшей мере на один первый участок (3b) поверхности (3) детали наносят слой (4) антиадгезионного материала, за счет которого клей (5) или герметик хуже прилипает к поверхности (3) детали и поэтому может быть отделен от поверхности (3) детали с меньшим отслаивающим усилием (F), чем непосредственно от поверхности (3) детали. Клей (5) или герметик на шаге а) наносят в виде непрерывной области материала как по меньшей мере на один первый участок (3b) поверхности (3) детали, на который наносят и/или был нанесен слой (4) антиадгезионного материала, так и непосредственно по меньшей мере на один второй участок (3а) поверхности (3) детали. Причем клей (5) или герметик наносят на поверхность (3) детали так, что клей (5) или герметик простирается в продольном направлении по меньшей мере от одного из вторых участков (3а) через один из первых участков (3b) к одному из вторых участков (3а). Технический результат – возможность проведения проверки адгезии клея к поверхности детали на достаточно большой длине без повреждения основной детали и изготовления дополнительных деталей. 2 н. и 11 з.п. ф-лы.7 ил.

Использование: для определения адгезионной прочности несплошных наноструктурированных покрытий. Сущность изобретения заключается в том, что способ определения адгезионной прочности покрытий к подложке включает выбор области покрытия, проведение воздействия на выбранную область, регистрацию данных о воздействии, анализируя которые судят об адгезионной прочности покрытий к подложке, при выборе области покрытия выделяют ряд участков покрытия, содержащих в совокупности по меньшей мере семь одиночных одномерных пьезоэлектрических нанообъектов, на каждый из выбранных участков проводят воздействие электрическим полем в режиме силовой микроскопии пьезоотклика, при этом регистрируют в виде изображения топографии участков и изображения пьезоотклика, визуально анализируя которые выявляют наличие ступенчатых переходов на изображениях пьезоотклика, которые характеризуют разделение одиночных одномерных пьезоэлектрических нанообъектов выбранных участков на часть нанообъектов, жестко закрепленную на подложке, и часть нанообъектов, незакрепленную на подложке, по изображениям топографии выбранных участков определяют общее количество содержащихся на участках нанообъектов и по изображениям пьезоотклика определяют количество нанообъектов на участках, характеризующихся ступенчатым переходом, по отношению (А) между общим количеством выявленных нанообъектов и количеством нанообъектов, характеризующихся ступенчатым переходом, судят об адгезионной прочности всего покрытия, при А<0,3 определяют отсутствие адгезионной прочности, при А>0,7 определяют максимальную адгезионную прочность. Заявляемый способ позволяет неразрушающими воздействиями на несплошное наноструктурированное покрытие определить его адгезионную прочность. Технический результат: обеспечение возможности определения адгезионной прочности покрытий путем проведения неразрушающих действий. 5 ил.

Изобретение относится к области технической физики и может быть использовано для определения адгезионной прочности многослойного керамического теплозащитного покрытия (ТЗП), применяемого для защиты деталей машин от высоких температур, преимущественно в авиационной технике. Устройство содержит образец, включающий цилиндрический стержень и шайбу с центральным отверстием, размещенную на стержне по скользящей посадке. Наружная цилиндрическая поверхность шайбы предназначена для нанесения испытуемого покрытия. На конце стержня выполнен цилиндрический бурт, взаимодействующий с опорной поверхностью шайбы. Устройство содержит основание со сквозным отверстием для размещения в нем по скользящей посадке свободной от покрытия части стержня, при этом основание представляет собой полый цилиндрический стакан, внутренняя поверхность которого выполнена ступенчатой. Больший внутренний диаметр стакана превышает внешний диаметр шайбы с многослойным покрытием, толщина каждой из ступеней не менее толщины нанесенного на боковую поверхность шайбы слоя соответствующего покрытия, а ширина ступеней «b» определяется из соотношения: , где: h - толщина сдвигаемого слоя покрытия; Е - модуль упругости материала сдвигаемого слоя; σпц - предел пропорциональности материала слоя. Технический результат - обеспечение возможности последовательного нагружения по крайней мере двух слоев теплозащитного покрытия. 2 ил.

Изобретение относится к области испытаний материалов, в частности к устройствам и способам определения адгезии цементного камня к металлу. Сущность: осуществляют фиксацию вертикальной направляющей, установку коаксиально формы, заполнение зазора между ними цементным раствором, отверждение цементного раствора в водной среде при заданной температуре, проведение испытания с выдавливанием направляющей прессом из отвержденного цементного раствора. Направляющую изготавливают в виде конуса, а внутреннюю поверхность формы - в виде конуса, параллельного конусу направляющей, для получения по всей высоте формы одинакового кольцевого зазора между ними, заполняемого цементным раствором, причем при отверждении цементного раствора форму сверху закрывают крышкой для исключения взаимодействия раствора с водной средой и нарушения водоцементного соотношения раствора, причем водную среду подбирают исходя из скважинных условий, в которых предполагается использование цементного раствора. Устройство содержит зафиксированную вертикально на основании направляющую с установленной коаксиально формой, пространство между направляющей и формой заполнено отвержденным цементным раствором, причем направляющая выполнена с возможностью взаимодействия с прессом для выдавливания из отвердевшего цементного раствора. Направляющая выполнена в виде конуса, а внутренняя поверхность формы - в виде конуса, параллельного конусу направляющей, для получения по всей высоте формы одинакового кольцевого зазора между ними, заполняемого цементным раствором. Технический результат: снижение материальных затрат и повышение точности исследований. 2 н.п. ф-лы. 2 ил.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для определения сил адгезионного взаимодействия и молекулярной составляющей коэффициента трения. Устройство для определения адгезии металлических поверхностей содержит образец, стол, электродвигатель, узел замера тягового усилия, нить, ползун, стойку, вал, индентор, держатель индентора, нагружающее устройство индентора, прихват, плиту, винт для зажима образца контробразца, позволяющие проводить исследования адгезии при пластической деформации и силы адгезионного взаимодействия. В качестве узла замера тягового усилия использован датчик изгибающего момента. Технический результат – возможность определения адгезии при пластической деформации и сил адгезионного взаимодействия. 3 ил.

Наверх