PL66921Y1 - Próbka do pomiaru adhezji cienkich powlok z dowolnego materialu, naniesionych na metaliczne podloze - Google Patents

Description

2 PL 66 921 Υ1

Opis wzoru

Przedmiotem wzoru użytkowego jest próbka do pomiaru adhezji cienkich powłok z dowolnego materiału, naniesionych na metaliczne podłoże, stosowana w pomiarze adhezji metodą wyznaczania częstotliwości drgań własnych.

Rozwój nowoczesnych technologii w znacznym stopniu warunkowany jest rozwojem nowych materiałów o specjalnych właściwościach takich jak twardość, odporność korozyjna, żarowytrzymałość czy też estetyka. W rodzinie tego typu materiałów istotne miejsce zajmują materiały kompozytowe składające się z powłoki nakładanej na podłoże w celu modyfikowania, w zaplanowany sposób, właściwości warstwy wierzchniej produktu finalnego. Przykładem mogą tu być materiały z powłoką osadzaną elektrolitycznie przez niklowanie, kadmowanie, materiały z powłoką ochronnego lakieru, z powłoką izolacyjną lub podobne. W procesie opracowywania technologii nakładania różnego typu powłok ochronnych istotne znaczenie mają metody pomiarowe oceniające przyczepność powłoki do podłoża. W najogólniejszym sensie dotychczasowe oceny takiej przyczepności polegają na wyznaczaniu pewnej wielkości związanej z adhezją układu powłoka - podłoże, przy czym większość metod pomiarowych adhezji ma charakter niszczący.

Przykładowo, z polskiego opisu patentowego nr 170034 dotyczącego sposobu pomiaru współczynnika adhezji, znana jest próbka mająca postać okrągłego pręta, na który nakłada się drogą odlewania z utwardzaniem pierścień, który następnie ścina się. Odlewanie przeprowadza się w formie zaopatrzonej w gniazdo kształtujące pierścień, wokół umieszczonego w niej pręta. Gniazdo formy wypełnia się kompozycją, którą następnie utwardza się, po czym pręt z ukształtowanym na nim pierścieniem przenosi się do maszyny wytrzymałościowej. Jeden koniec pręta mocuje się w górnym uchwycie, zaś dolny uchwyt łączy się, poprzez wiotki element, ze ścinającym stożkiem suwliwie osadzonym na pręcie i przylegającym do pierścienia. W wyniku obciążenia stożka następuje ścięcie pierścienia, a stosunek siły niszczącej połączenie pierścienia z prętem, do pola powierzchni zniszczonego połączenia stanowi miarę adhezji warstwy do podłoża. Z polskiego opisu patentowego nr 51882 opisującego sposób mierzenia przyczepności powłok do podłoża, w szczególności powłok galwanicznych, znana jest próbka cylindryczna o dowolnej, ale ustalonej średnicy, wykonana z materiału podłoża z nałożoną powłoką o grubości 2-3 mm zależnie od rodzaju powłoki, przylegającą do materiału podłoża na powierzchni równej przekrojowi próbki. Próbkę mocuje się w uchwytach zrywarki tak, aby powłoka była oparta na poprzeczce górnego uchwytu zrywarki, a drugi koniec umieszcza się w samocentrującym, dolnym uchwycie zrywarki. Siłę potrzebną do oderwania powłoki od materiału podłoża mierzy się w sposób analogiczny do pomiaru siły zużytej na rozerwanie próbki przy próbie rozciągania.

Przedstawiony powyżej stan techniki dotyczy metod niszczących, głęboko ingerujących w układ podłoże - powłoka, co sprawia, że w wielu przypadkach otrzymane wyniki nie odpowiadają rzeczywistym warunkom pracy badanego układu. Przykładowo, dla oceny trwałości warstwy antykorozyjnej konstrukcji stalowych, wykonanych przez cynkowanie lub lakierowanie, próba na zginanie lub testy odrywania warstwy nie mogą dać obiektywnych wyników z tego względu, iż badany obiekt nie będzie w rzeczywistości poddawany tego rodzaju obciążeniom. Ponadto, pomiar przyczepności może być wykonany na jednej próbce tylko jeden raz. Uniemożliwia to dokonanie analizy statystycznej pomiarów, co w znacznym stopniu pogarsza dokładność i wiarygodność otrzymywanych wyników. Z dotychczasowego stanu techniki znane są również pewne metody nieniszczące. W grupie tej na szczególną uwagę zasługuje metoda bazująca na wyznaczeniu względnego współczynnika adhezji przez pomiar częstotliwości drgań własnych próbki lub korzystnie serii próbek, najpierw dla podłóż bez powłok, a następnie z powłokami i dokonaniu analizy porównawczej. W tej metodzie wykorzystuje się znany wpływ współczynnika adhezji na częstotliwość drgań swobodnych, układu powłoką - podłoże. Pomiary polegają na zamocowaniu próbki jednym końcem do uchwytu, pobudzeniu jej do drgań i wyznaczeniu częstotliwości drgań swobodnych po wyłączeniu pobudzania. Niestety na tę częstotliwość mają wpływ również takie czynniki jak: moduł Younga materiału podłoża i powłoki oraz wymiary geometryczne drgającej próbki. Praktyczne wykorzystanie wspomnianej wyżej zależności napotykało na dwie zasadnicze trudności. Po pierwsze, niemożliwym jest określenie modułu Younga materiału powłoki na konkretnym podłożu, ze względu na adhezję i fakt, że odkształcenie powłoki jest wymuszane przez podłoże. Problem ten rozwiązano przez porównawczą analizę pomiarów wielu próbek z identycznym materiałem powłoki. Próbki te mogą różnić się rodzajem podłoża, grubością powłoki,

Claims (1)

1. 3 PL 66 921 Υ1 rodzajem przygotowania powierzchni styku. Odpowiednia analiza mierzonych częstotliwości drgań własnych poszczególnych próbek pozwoliła na ilościowe określenie względnego współczynnika adhezji w stosunku do jednej wyróżnionej próbki traktowanej jako odniesienie. Drugi problem wynika z faktu, że identyczne, wielokrotne zamocowanie tej samej próbki w uchwycie pomiarowym jest niezwykle trudne, a w praktyce niemożliwe, a właśnie - jak pokazuje dotychczasowa praktyka pomiarowa - na powtarzalność i co za tym idzie wiarygodność otrzymywanych wyników istotny wpływ ma sposób mocowania próbki w uchwycie oraz sam kształt próbki. W dotychczasowych metodach pomiaru częstotliwości drgań własnych wykorzystuje się na przykład próbki w kształcie prostokąta, a dokładniej belki o przekroju prostokątnym. Taki kształt próbki nie gwarantował wspomnianej wyżej i pożądanej powtarzalności wyników. Zadaniem wymagającym rozwiązania było zaprojektowanie takiego kształtu próbki, który zapewni wykonywanie dokładnych pomiarów adhezji w warunkach nie ingerujących w badany układ i umożliwi pomiar adhezji w zależności od czynników zewnętrznych np. temperatury. Zadanie to zostało osiągnięte poprzez zaprojektowanie próbki według zgłaszanego wzoru użytkowego, którego istotą jest to, że próbka wykonana jest z płaskiego materiału metalicznego stanowiącego podłoże dla powłoki i ma kształt litery „T". której górna pozioma część, osadzana w uchwycie, ma długość trzy do siedem razy, korzystnie cztery razy mniejszą od długości dolnej części pionowej, jako części drgającej podczas pomiaru częstotliwości drgań własnych do wyznaczania względnego współczynnika adhezji. Opisany, zgodnie z rysunkiem, kształt próbki w formie litery „T", poprzez dobranie odpowiednich proporcji wymiarów, zapewnia oddzielenie drgającej części próbki, od jej uchwytu. Dzięki temu próbka zapewnia w układzie pomiarowym dokładność i powtarzalność pomiarów, gwarantując najlepsze wyniki przy pomiarach adhezji, co czyni ją niezwykle użyteczną. Przedmiot wzoru użytkowego jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia próbkę w widoku z przodu, fig. 2 - przedstawia próbkę w przekroju wzdłuż płaszczyzny A-A zaznaczonej na fig. 1, natomiast fig. 3 - w powiększeniu przedstawia szczegół B zaznaczony na fig. 1 z osadzoną szczęką na poziomej części uchwytowej próbki. Zgodnie z wzorem użytkowym, do pomiaru adhezji stosuje się próbkę 1, 2, składającą się z podłoża 1 wykonanego z płaskiego materiału metalicznego, na którym nałożona jest powłoka 2. Podłoże 1 próbki ma kształt litery „T”, której górna część pozioma 3, osadzana w uchwycie 4, ma długość trzy do siedem razy, korzystnie cztery razy mniejszą od długości części pionowej, jako części drgającej podczas pomiaru częstotliwości do wyznaczania względnego współczynnika adhezji. Zastrzeżenie ochronne Próbka do pomiaru adhezji cienkich powłok z dowolnego materiału naniesionych na metaliczne podłoże, stosowana w pomiarze adhezji metodą wyznaczania częstotliwości drgań własnych, znamienna tym, że wykonana jest z płaskiego materiału metalicznego stanowiącego podłoże (1), dla powłoki (2) i ma kształt litery „T”, której górna pozioma część (3) osadzana w uchwycie (4) ma długość trzy do siedem razy, korzystnie cztery razy mniejszą od długości dolnej części pionowej, jako części drgającej podczas pomiaru częstotliwości do wyznaczania względnego współczynnika adhezji.