Устройство формирования образцов тонких покрытий



Устройство формирования образцов тонких покрытий
Устройство формирования образцов тонких покрытий
Устройство формирования образцов тонких покрытий
Устройство формирования образцов тонких покрытий
Устройство формирования образцов тонких покрытий
Устройство формирования образцов тонких покрытий
G01N1/28 - Исследование или анализ материалов путем определения их химических или физических свойств (разделение материалов вообще B01D,B01J,B03,B07; аппараты, полностью охватываемые каким-либо подклассом, см. в соответствующем подклассе, например B01L; измерение или испытание с помощью ферментов или микроорганизмов C12M,C12Q; исследование грунта основания на стройплощадке E02D 1/00;мониторинговые или диагностические устройства для оборудования для обработки выхлопных газов F01N 11/00; определение изменений влажности при компенсационных измерениях других переменных величин или для коррекции показаний приборов при изменении влажности, см. G01D или соответствующий подкласс, относящийся к измеряемой величине; испытание

Владельцы патента RU 2676953:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" (RU)

Изобретение относится к области технической физики и может быть использовано для формирования образцов тонких покрытий, применяемых при испытании на когезионную прочность растяжением при повышенных температурах. Сущность: устройство включает по меньшей мере два кольцевых элемента, каждый из которых выполнен в виде двух последовательно соосно расположенных частей, внешняя цилиндрическая поверхность которых предназначена для формирования образца испытуемого покрытия. Части кольцевого элемента скреплены между собой штифтами, размещенными в сквозных отверстиях частей кольцевой детали по скользящей посадке, а на противоположных торцах частей кольцевого элемента размещены шайбы, выполненные из материала, не имеющего адгезии к материалу испытуемого покрытия, и стягивающий элемент, размещенный в сквозных отверстиях кольцевых элементов и выполненный из материала, коэффициент линейного расширения которого меньше коэффициента линейного расширения материала частей кольцевого элемента. Технический результат: повышение точности испытаний за счет обеспечения идентичности параметров нанесения покрытия. 2 ил.

 

Изобретение относится к области технической физики и может быть использовано для формирования образцов тонких покрытий, применяемых в частности для определения когезионной прочности при испытании теплозащитных покрытий на механическую прочность растяжением при повышенных температурах.

Известно устройство для испытания образцов покрытий на когезионную прочность, представляющее собой разъемный узел, выполненный из двух частей, предназначенных для размещения между ними испытуемого покрытия (RU 2456577, 2012 г.). В известном техническом решении одна часть разъемного узла выполнена в виде последовательно установленных обойм, в каждой из которых выполнено отверстие сложной формы в виде усеченного конуса и сопряженного с его меньшим основанием цилиндра, другая часть разъемного узла - в виде штифтов. Каждый из последних установлен в цилиндрической части отверстия соответствующей обоймы, а покрытие размещено как на поверхностях усеченных конических отверстий обойм, так и на торцевых рабочих частях соответствующих штифтов. При этом торцы обойм со стороны усеченных конусов выполнены коническими и образуют вместе с соответствующими поверхностями усеченных конусов кольцевые выступы треугольного профиля, на каждый из которых также наносится покрытие. Для определения когезионной прочности материала покрытия заглубляют рабочие части штифтов в соответствующие цилиндрические части обойм и прикладывают усилие к нижней части штифтов. Существенными недостатками известного технического решения являются: сложность конструкции устройства; недостаточная точность результатов испытаний вследствие определения когезионной прочности материала покрытия путем отрыва покрытия от частей разъемного узла при приложении усилия, перпендикулярного поверхности покрытия, а не разрыва последнего при приложении осевого усилия, направленного вдоль поверхности покрытия.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является известное устройство формирования образцов тонких покрытий, представляющее собой разъемный узел, включающий кольцевой элемент со сквозным осевым отверстием, внешняя цилиндрическая поверхность которого предназначена для формирования испытуемого покрытия, и стягивающий элемент (RU 2545082, 2015 г.). В известном техническом решении разъемный узел содержит две цилиндрические и кольцевую деталь. При этом одна из цилиндрических деталей имеет по оси цилиндрическую полость, а другая - ответный цилиндрический выступ. При сборке выступ одной из цилиндрических деталей через сквозное осевое отверстие кольцевой детали размещается в полости второй цилиндрической детали и соединяет разъемный узел. Детали разъемного узла фиксируют между собой при помощи стягивающего элемента. При этом внешняя поверхность цилиндрических деталей имеет адгезию, а внешняя поверхность кольцевой детали - без адгезии к наносимому на него покрытию, и служит для формирования безадгезионного образца тонкого покрытия. При этом на внешние поверхности цилиндрических деталей наносят соединительный металлический подслой, химический состав которого, технология и режимы нанесения должны быть такими, чтобы адгезионная прочность подслоя с материалом деталей и наносимым затем тонким покрытием была выше когезионной прочности образца тонкого покрытия. Существенным недостатком известного технического решения является сложность обеспечения идентичности параметров нанесения покрытия при испытании партии образцов, что приводит к снижению точности результатов испытаний.

Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении заявляемого изобретения, заключается в повышении точности результатов испытаний покрытия на когезионную прочность растяжением при повышенных температурах.

Технический результат, достигаемый при осуществлении предлагаемого изобретения, заключается в обеспечении идентичности параметров нанесения покрытия на поверхность единого пакета последовательно установленных кольцевых элементов.

Заявленный технический результат достигается за счет того, что в устройстве формирования образцов тонких покрытий, представляющем собой разъемный узел, включающий кольцевой элемент со сквозным осевым отверстием, внешняя цилиндрическая поверхность которого предназначена для формирования испытуемого покрытия, и стягивающий элемент, разъемный узел содержит по меньшей мере два кольцевых элемента, причем каждый кольцевой элемент выполнен в виде двух последовательно соосно расположенных частей, со стороны торцевой поверхности кольцевого элемента выполнены диаметрально противоположные сквозные отверстия, а на внутренней цилиндрической поверхности выполнены резьбовые участки, предназначенные для взаимодействия с захватами разрывной машины, при этом ширину (S) каждой из частей кольцевого элемента выбирают из соотношения:

где k - коэффициент запаса прочности;

Рр - максимально допустимая разрушающая нагрузка;

d - наружный диаметр кольцевого элемента без учета покрытия;

τсдв - адгезионная прочность покрытия при его испытании на сдвиг, на торцах кольцевого элемента размещены шайбы, выполненные из материала, не имеющего адгезии к материалу испытуемого покрытия, стягивающий элемент разъемного узла размещен в сквозных осевых отверстиях кольцевых элементов и выполнен из материала, коэффициент линейного расширения которого меньше коэффициента линейного расширения материала частей кольцевого элемента, при этом последние скреплены между собой штифтами, размещенными в диаметрально противоположных сквозных отверстиях кольцевого элемента по скользящей посадке.

Указанные существенные признаки обеспечивают решение поставленной технической проблемы с достижением заявленного технического результата, так как:

- разъемный узел, содержащий по меньшей мере два кольцевых элемента, каждый из которых выполнен в виде двух последовательно соосно расположенных частей, со стороны торцевой поверхности кольцевого элемента выполнены диаметрально противоположные сквозные отверстия, а на внутренней цилиндрической поверхности выполнены резьбовые участки, предназначенные для взаимодействия с захватами разрывной машины, выбор ширины каждой из частей кольцевого элемента из определенного соотношения и размещение на торцах кольцевого элемента шайб, выполненных из материала, не имеющего адгезии к материалу испытуемого покрытия, обеспечивают идентичность параметров нанесения покрытия на поверхность единого пакета последовательно установленных кольцевых элементов;

- размещение стягивающего элемента разъемного узла в сквозных осевых отверстиях кольцевых элементов и выполнение его из материала, коэффициент линейного расширения которого меньше коэффициента линейного расширения материала частей кольцевого элемента, и скрепление последних между собой штифтами, размещенными в диаметрально противоположных сквозных отверстиях кольцевого элемента по скользящей посадке обеспечивает идентичность параметров нанесения покрытия на поверхность единого пакета последовательно установленных кольцевых элементов за счет исключения нарушения соосности частей кольцевых элементов.

Настоящее изобретение поясняется следующим описанием устройства формирования образцов тонких покрытий со ссылкой на фиг. 1 и фиг. 2, где

на фиг. 1 изображена схема кольцевого элемента устройства;

на фиг. 2 изображена схема сборки предлагаемого устройства.

Устройство формирования образцов тонких покрытий представляет собой разъемный узел, включающий по меньшей мере два кольцевых элемента, внешняя цилиндрическая поверхность которых предназначена для формирования образца испытуемого покрытия, и стягивающий элемент. Каждый кольцевой элемент выполнен в виде двух последовательно соосно расположенных частей 1 и 2 со сквозным осевым отверстием 3 (см. фиг. 1). Со стороны торцевой поверхности кольцевого элемента выполнены диаметрально противоположные сквозные отверстия 4 и 5, а на внутренней цилиндрической поверхности отверстия 3 выполнены резьбовые участки 6 и 7, предназначенные для взаимодействия с захватами (на чертеже не показаны) разрывной машины. При этом ширину (S) каждой из частей 1 и 2 кольцевого элемента выбирают из соотношения:

где k - коэффициент запаса прочности;

Рр - максимально допустимая разрушающая нагрузка;

d - наружный диаметр кольцевого элемента без учета покрытия;

τсдв - адгезионная прочность покрытия при его испытании на сдвиг.

На торцах кольцевого элемента размещены шайбы 8, выполненные из материала, не имеющего адгезии к материалу испытуемого покрытия (фиг. 2). Стягивающий элемент разъемного узла размещен в сквозных осевых отверстиях 3 кольцевых элементов и выполнен из материала, коэффициент линейного расширения которого меньше коэффициента линейного расширения материала частей 1 и 2 кольцевого элемента, которые скреплены между собой штифтами 9 и 10, размещенными в диаметрально противоположных сквозных отверстиях 4 и 5 кольцевого элемента по скользящей посадке.

Устройство работает следующим образом.

В процессе сборки разъемного узла, состоящего из по крайней мере двух последовательно соосно расположенных кольцевых элементов, на противоположных торцах последних размещают соответствующие шайбы 8. В сквозных осевых отверстиях 3 кольцевых элементов размещают стягивающий элемент, который может быть выполнен, например, в виде болта 11 и соответствующей гайки 12. Устанавливают в сквозных осевых отверстиях 3 болт 11 и предварительно фиксируют части 1 и 2 с небольшим натягом гайкой 12. Части 1 и 2 кольцевых элементов скрепляют между собой штифтами 9 и 10, размещенными в диаметрально противоположных сквозных отверстиях 4 и 5 кольцевого элемента по скользящей посадке, обеспечивая при этом центрирование частей 1 и 2, после чего затягивают гайку 12 с требуемым усилием. На внешнюю поверхность частей 1 и 2 кольцевых элементов наносят испытуемое покрытие в виде пленки 13. Поскольку нанесение пленки 13 осуществляется при повышенных температурах (например, при помощи плазменной горелки), происходит дополнительное стягивание частей 1 и 2 кольцевых элементов за счет ограничения свободного температурного расширения и появления упругих сжимающих напряжений, что вызывается разницей между коэффициентами линейного расширения материала стягивающего элемента и материала частей 1 и 2 кольцевых элементов. Это приводит к фиксации частей 1 и 2 относительно друг друга, исключающей нарушение их соосности. Таким образом, конструкция устройства позволяет осуществить формирование заданного количества образцов тонкого покрытия с обеспечением идентичных параметров нанесения покрытия для проведения испытаний серии образцов. После нанесения покрытия в виде пленки 13, снимают гайку 12 и осуществляют последовательный свободный съем соответствующих шайб 10 и расположенных между ними кольцевых элементов, что обеспечивается отсутствием адгезии между пленкой 13 и материалом шайб 8. Каждый испытуемый образец при этом представляет собой нанесенную на внешнюю поверхность частей 1 и 2 отдельного кольцевого элемента пленку 13. Образцы при помощи соответствующих резьбовых участков 6 и 7 частей 1 и 2 закрепляются в захватах разрывной машины и последовательно подвергаются испытанию растяжением при заданной температуре. При этом разрыв покрытия происходит по кольцевому стыку частей 1 и 2 кольцевого элемента, о когезионной прочности материала покрытия судят по величине усилия при разрыве образца покрытия.

Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает идентичность параметров нанесения покрытия за счет выполнения разъемного узла в виде по меньшей мере двух кольцевых элементов, каждый из которых выполнен в виде двух последовательно соосно расположенных частей, скрепления последних между собой штифтами, и выполнения стягивающего элемента из материала, коэффициент линейного расширения которого меньше коэффициента линейного расширения материала частей кольцевых элементов, что позволяет решить проблему повышения точности результатов испытаний покрытия на когезионную прочность растяжением при повышенных температурах.

Устройство формирования образцов тонких покрытий, представляющее собой разъемный узел, включающий кольцевой элемент со сквозным осевым отверстием, внешняя цилиндрическая поверхность которого предназначена для формирования образца испытуемого покрытия, и стягивающий элемент, отличающееся тем, что разъемный узел содержит по меньшей мере два кольцевых элемента, причем каждый кольцевой элемент выполнен в виде двух последовательно соосно расположенных частей, со стороны торцевой поверхности кольцевого элемента выполнены диаметрально противоположные сквозные отверстия, а на внутренней цилиндрической поверхности выполнены резьбовые участки, предназначенные для взаимодействия с захватами разрывной машины, при этом ширину (S) каждой из частей кольцевого элемента выбирают из соотношения:

,

где k - коэффициент запаса прочности;

Рр - максимально допустимая разрушающая нагрузка;

d - наружный диаметр кольцевого элемента без учета покрытия;

τсдв - адгезионная прочность покрытия при его испытании на сдвиг,

на торцах кольцевого элемента размещены шайбы, выполненные из материала, не имеющего адгезии к материалу испытуемого покрытия, стягивающий элемент разъемного узла размещен в сквозных осевых отверстиях кольцевых элементов и выполнен из материала, коэффициент линейного расширения которого меньше коэффициента линейного расширения материала частей кольцевого элемента, при этом последние скреплены между собой штифтами, размещенными в диаметрально противоположных сквозных отверстиях кольцевого элемента по скользящей посадке.



 

Похожие патенты:

Предлагаемое изобретение относится к испытательной технике, в частности к способам испытания конструкционных материалов на прочность в широком диапазоне низких температур.

Изобретение относится к средствам определения физико-химических констант вещества, а именно его поверхностного натяжения и коэффициента вязкости. Устройство содержит печь электросопротивления, установленную с возможностью вертикального перемещения посредством подвижного держателя, измерительную и регулирующую термопары, систему подачи газов, систему нагружения образца металлического материала, включающую охлаждаемый герметичный блок с камерой для размещения в ней испытываемого образца в виде гильзы, и с датчиком веса, установленным на неподвижном основании.

Изобретение относится к способам определения термомеханических характеристик полимерных композиционных материалов, а именно к способам определения теплостойкости Т.

Изобретение относится к области усталостных испытаний материалов на изгиб и предназначено для охлаждения образцов в процессе подготовки и проведения усталостных испытаний на изгиб.

Изобретение относится к способам испытания металлов на растяжение с высокой температурой нагрева и может быть использовано при определении зависимости интенсивности напряжения от степени и скорости деформации, которые необходимо учитывать в технологических расчетах формоизменяющих операций изотермической штамповки листовых металлов.

Изобретение относится к способам воспроизведения аэродинамического теплового и силового воздействия на головную часть (обтекатель) ракеты в наземных условиях. Сущность: осуществляют силовое воздействие к наружной поверхности обтекателя через многослойную структуру, состоящую из жесткой оболочки, упругой среды, гибкой и дискретной теплоизоляции и контактного нагревателя, а составляющие внешней силовой нагрузки прикладываются к наружной поверхности жесткой оболочки.
Изобретение относится к методам испытаний конструкционных материалов, преимущественно для прогнозирования ресурсоспособности сталей, работающих в зонах нейтронного облучения объектов атомной техники.

Изобретение относится к области исследования прочностных свойств твердых материалов и может быть использовано на тепловых электростанциях для мониторинга прочности и оценки остаточного ресурса ответственного оборудования, например паропроводов и корпусных элементов оборудования высокого давления, в процессе его эксплуатации в условиях высоких температур и агрессивной рабочей среды.

Изобретение относится к испытательной технике, к установкам для испытания образцов материалов на прочность. Установка содержит основание, установленные на нем соосные захваты для образца, механический нагружатель, связанный с захватами, термический нагружатель, включающий вал, установленный параллельно захватам, привод вращения вала, шкив, установленный на валу, бесконечный элемент, охватывающий шкив без возможности скольжения, теплопроводное кольцо для закрепления на поверхности образца, охватываемое бесконечным элементом с возможностью фрикционного взаимодействия, и приспособление для регулируемого усилия натяжения бесконечного элемента.

Изобретение относится к области испытаний материалов, а конкретно к испытаниям металлических цилиндрических образцов методом деформирования (растяжения-сжатия или сжатия-растяжения), и может быть использовано для физического моделирования в лабораторных условиях процессов многократной пластической деформации металлов, происходящих в условиях промышленного производства и эксплуатации.

Изобретение относится к медицине, биологии, ветеринарии и может быть использовано в практике работы гистологических лабораторий для заключения и хранения гистологических препаратов.

Изобретение относится к материаловедению, а именно к определению устойчивости материалов к биодеградации. Для этого подготавливают образцы с тестируемыми материалами, стерильную жидкую питательную среду (СЖПС) и питательную среду с тестовыми микроорганизмами (МЖПС).

Группа изобретений относится к области газового анализа, а именно к вихревому отбору проб. Заявлен способ и устройство для дистанционного отбора воздушных проб с поверхности и из негерметизированных объектов.

Группа изобретений относится к области техники, раскрывающей биологические или химические исследования. Биодатчик содержит основу устройства, имеющую матрицу светочувствительных датчиков и матрицу световодов.

Изобретение относится к области медицины, а именно к гинекологии, и представляет собой способ прогнозирования риска развития наружного генитального эндометриоза, заключающийся в том, что выделяют ДНК из периферической венозной крови с последующим исследованием полиморфных вариантов С-511Т гена IL1B, С-590Т гена IL4, G-174C гена IL6, С-592А гена IL10, С-509Т гена TGFB, -604Т/С гена KDR, 735G/A гена Ang-2 и A-4889G гена CYP1A1, С-734А гена CYP1A2 и рассчитывают значение Р по формуле: ,где Р - значение вероятности развития признака, Y - значение уравнения регрессии, рассчитываемое по формуле: Y = -45,807+k1+k2+k3+k4+k5+k7+k8+k9; где ki выбирают в зависимости от полиморфных вариантов генов; и в случае, если значение Р равно или больше 0,5, прогнозируют высокий риск развития наружного генитального эндометриоза, а если значение Р меньше 0,5, прогнозируют низкий риск развития наружного генитального эндометриоза.

Изобретение относится к почвоведению, а именно к изучению формирования микрорусла на склонах пахотного горизонта методом точечного источника. Для этого образцы сухие почвогрунта просеивают через сито и укладывают в съемный наклонный лоток с шероховатой поверхностью и перфорированным дном для отделения воды, просочившейся через образец в мерную емкость для сбора воды и смытой почвы.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для отбора жидкости в трубопроводах, подачи химического реагента и загрузки/извлечения торпед в них.

Изобретение относится к области аналитической химии и может найти применение в лабораториях, осуществляющих аналитический контроль технологических производств, связанных с получением полистирола.

Изобретение относится к медицине, биотехнологии, регенеративной медицине, в частности к способам количественной оценки клеток в составе клеточно-инженерной конструкции (скаффолда).

Группа изобретений относится к модуляции уровней белков сыворотки для лечения пациентов с синдромом хрупкой X-хромосомы (FXS) и нарушениями аутистического спектра (ASD).

Изобретение относится к наглядным учебным пособиям и предназначено для использования в учебных и исследовательских лабораториях по теоретической, строительной механике, строительным конструкциям как в качестве наглядной демонстрации работы стержневых пространственных конструкций, так и в качестве моделей шарнирно-стержневых систем при проектировании зданий и сооружений, при изучении работы пространственных стержневых конструкций. Модель содержит шарнирно соединенные между собой стержни, образующие установленную на опорах геометрически неизменяемую шарнирно-стержневую систему из треугольников. Каждый стержень системы выполнен с возможностью использования его в качестве механического тензометра для определения вида деформации в нем при действии нагрузки в узлах системы и образован из двух трубчатых половинок, соосно состыкованных посредством вставленной в их отверстия втулки с возможностью образования зазора между стыкуемыми торцами трубчатых половинок стержня. Часть втулки неподвижно закреплена в одной трубчатой половинке, а вторая трубчатая половинка установлена на втулке с возможностью свободного перемещения по ней и фиксации. Внутри стержня расположен упругий элемент, закрепленный на концах стержня и соединяющий трубчатые половинки между собой с зазором, заполняемым хрупким материалом, не изменяющим форму при отсутствии внешних усилий, при этом отрывающимся или отслаивающимся от торца незафиксированной подвижно установленной трубчатой половинки при действии усилий растяжения, и выдавливающимся из зазора при действии усилий сжатия в исследуемом стержне, причем во всех стержнях, кроме исследуемого. Подвижная трубчатая половинка стержня зафиксирована на втулке от перемещения с помощью съемного фиксатора. Технический результат: расширение арсенала технических демонстрационных средств и наглядных пособий, а также в упрощение модели для визуального определения деформаций в стержнях пространственной стержневой конструкции без применения электрического тензометрического оборудования. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области технической физики и может быть использовано для формирования образцов тонких покрытий, применяемых при испытании на когезионную прочность растяжением при повышенных температурах. Сущность: устройство включает по меньшей мере два кольцевых элемента, каждый из которых выполнен в виде двух последовательно соосно расположенных частей, внешняя цилиндрическая поверхность которых предназначена для формирования образца испытуемого покрытия. Части кольцевого элемента скреплены между собой штифтами, размещенными в сквозных отверстиях частей кольцевой детали по скользящей посадке, а на противоположных торцах частей кольцевого элемента размещены шайбы, выполненные из материала, не имеющего адгезии к материалу испытуемого покрытия, и стягивающий элемент, размещенный в сквозных отверстиях кольцевых элементов и выполненный из материала, коэффициент линейного расширения которого меньше коэффициента линейного расширения материала частей кольцевого элемента. Технический результат: повышение точности испытаний за счет обеспечения идентичности параметров нанесения покрытия. 2 ил.

Наверх