RU2419084C2 - Способ определения прочности сцепления покрытия с подложкой и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ определения прочности сцепления покрытия с подложкой и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2419084C2 RU2419084C2 RU2009127224/28A RU2009127224A RU2419084C2 RU 2419084 C2 RU2419084 C2 RU 2419084C2 RU 2009127224/28 A RU2009127224/28 A RU 2009127224/28A RU 2009127224 A RU2009127224 A RU 2009127224A RU 2419084 C2 RU2419084 C2 RU 2419084C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coating
- tear
- substrate
- adhesion strength
- load
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 79
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 76
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 56
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 26
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 10
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
- Measurement Of Force In General (AREA)
Abstract
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.
Description
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.
Claims (3)
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.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009127224/28A RU2419084C2 (ru) | 2009-07-14 | 2009-07-14 | Способ определения прочности сцепления покрытия с подложкой и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009127224/28A RU2419084C2 (ru) | 2009-07-14 | 2009-07-14 | Способ определения прочности сцепления покрытия с подложкой и устройство для его осуществления |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009127224A RU2009127224A (ru) | 2011-01-20 |
| RU2419084C2 true RU2419084C2 (ru) | 2011-05-20 |
Family
ID=44733866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009127224/28A RU2419084C2 (ru) | 2009-07-14 | 2009-07-14 | Способ определения прочности сцепления покрытия с подложкой и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2419084C2 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU179920U1 (ru) * | 2016-12-28 | 2018-05-29 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Объединение "Техномаш" | Устройство для определения прочности сцепления покрытий с подложкой |
| EA037491B1 (ru) * | 2018-02-28 | 2021-04-02 | Государственное Научное Учреждение "Объединенный Институт Машиностроения Национальной Академии Наук Беларуси" | Способ восстановления штока гидроцилиндра |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2294531C1 (ru) * | 2005-08-15 | 2007-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" | Способ определения прочности сцепления покрытия с подложкой и устройство для его осуществления |
-
2009
- 2009-07-14 RU RU2009127224/28A patent/RU2419084C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2294531C1 (ru) * | 2005-08-15 | 2007-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" | Способ определения прочности сцепления покрытия с подложкой и устройство для его осуществления |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ВЯЧЕСЛАВОВ П.М., ШМЕЛЕВ Н.М. Контроль электролитов и покрытий. - Л.: Машиностроение, 1985, с.96. * |
| ГОСТ 9.302-88. Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы контроля. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU179920U1 (ru) * | 2016-12-28 | 2018-05-29 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Объединение "Техномаш" | Устройство для определения прочности сцепления покрытий с подложкой |
| EA037491B1 (ru) * | 2018-02-28 | 2021-04-02 | Государственное Научное Учреждение "Объединенный Институт Машиностроения Национальной Академии Наук Беларуси" | Способ восстановления штока гидроцилиндра |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009127224A (ru) | 2011-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8443678B2 (en) | Apparatus for evaluation of coated parts | |
| EP3076153B1 (en) | Method for calculating an indenter area function and quantifying a deviation from the ideal shape of an indenter | |
| CN104019970B (zh) | 一种测试直升机尾桨疲劳性能的试验系统 | |
| CZ306556B6 (cs) | Indentační hlavice, instrumentovaný měřící systém a způsob stanovení mechanických vlastností materiálů indentační metodou | |
| US6328878B1 (en) | Adhesive tape sensor for detecting and evaluating coating and substrate degradation utilizing electrochemical processes | |
| CN103776565B (zh) | 用于残余应力压入测试方法检验的标准预应力加载装置 | |
| CN111811715A (zh) | 一种预应力值端部检测的连接装置及检测方法 | |
| CN109791105B (zh) | 用于研究和建立在制动元件与待制动的元件之间的静摩擦的物理-化学条件的方法和设备 | |
| CN106525298A (zh) | 一种预应力锚杆锚固力松弛损失率的测定方法 | |
| EP3176575A1 (en) | Method and device for nondestructive testing of anchor bolt | |
| CN105865696A (zh) | 一种拉索索力变化测试装置 | |
| RU2419084C2 (ru) | Способ определения прочности сцепления покрытия с подложкой и устройство для его осуществления | |
| JP4799267B2 (ja) | 疲労センサおよび疲労損傷度推定方法 | |
| CN102147301A (zh) | 硬质合金顶锤的无损检测方法 | |
| RU179920U1 (ru) | Устройство для определения прочности сцепления покрытий с подложкой | |
| JPH07234202A (ja) | コーティング物の付着性試験方法およびその装置 | |
| RU2525144C1 (ru) | Способ определения прочности сцепления покрытия с основой на отрыв и устройство для его осуществления | |
| RU2302610C1 (ru) | Способ определения напряженно-деформированного состояния конструкций без снятия нагрузок | |
| RU2413098C1 (ru) | Способ для обеспечения несущей способности металлоконструкций с высокопрочными болтами | |
| RU2294531C1 (ru) | Способ определения прочности сцепления покрытия с подложкой и устройство для его осуществления | |
| KR101279210B1 (ko) | 전기화학적 피로 센서 시스템 및 그 방법 | |
| JPS60196644A (ja) | 付着力評価方法 | |
| RU2653094C2 (ru) | Способ и устройство для испытания прочности сцепления покрытия с подложкой | |
| US4279164A (en) | Metallurgical specimen tester | |
| CN103698214B (zh) | 一种测量应力作用下材料微观力学性能的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110715 |