CN116539524B - 一种用于单面拉开法附着力测试的***及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及拉开法附着力测试技术领域，特别是涉及一种用于单面拉开法附着力测试的***及其使用方法，采用加压装置和夹具将试柱与试板单面粘接构成试验组件，粘接压力通过加压装置施加，然后再将试验组合件、夹具以及拉力试验机连接后进行拉开法附着力测试。通过本***及其使用方法，能排除由于粘接试柱压力不同导致的试验结果波动，且能保证拉开破坏发生在涂层与底材间，以获得真实有效的涂层与底材附着力数值，最终对涂层的性能评估提供依据。
Description
技术领域
本发明涉及拉开法附着力测试技术领域，特别是涉及一种用于单面拉开法附着力测试的***及其使用方法。
背景技术
附着力是是指两种不同物质接触部分间的相互吸引力，是一项重要的技术指标，是涂层具备一系列性能的前提，GB/T 5210中规定了色漆和清漆的附着力的测试方法——拉开法附着力，即将涂层以均匀厚度施涂于表面结构一致的试板两侧，待涂层体系干燥后，用胶黏剂将试柱直接粘接在涂层表面上，待胶黏剂固化后，将粘接的试验组合件置于拉力试验机上进行测试，测试破坏涂层和底材间附着所需的拉力，以此来反映两者之间的附着力。
但目前在进行拉开法附着力测试时，往往会出现非标准情况，特别是针对单面涂层的拉开法附着力测试，如果涂层强度降低时，往往会在未涂有涂层的一侧发生破坏，导致测试数据不能真实反映涂层和底材间的附着力情况，此外对于无法两面同时粘接试柱的试验组合件，采用原测试方法将无法获得涂层和底材间的附着力情况。
并且，现有技术中，并没有限制粘贴试柱所施加的压力，只要将其粘贴在涂层上即可，试验结果很容易因为压力的不同出现波动，导致试验结果不准确。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种用于单面拉开法附着力测试的***及其使用方法，能排除由于粘接试柱压力不同导致的试验结果波动，且能保证拉开破坏发生在涂层与底材间，以获得真实有效的涂层与底材附着力数值，最终对涂层的性能评估提供依据。
本发明是通过采用下述技术方案实现的：
一种用于单面拉开法附着力测试的***，包括试验组合件和拉力试验机，所述试验组合件包括试板和试柱，所述试板包括底材以及位于底材其中一个侧面上的涂层；还包括加压装置、夹具以及限位装置；所述夹具一端设有用于放置试验组合件的定位凹槽，另一端与拉力试验机活动连接；所述限位装置与定位凹槽配合，用于保证试柱和试板同轴粘接；所述加压装置包括与定位凹槽相对应的压头以及位于压头内的第一弹簧，通过控制第一弹簧的压缩量，对安装在定位凹槽内的试柱施加指定压力，使试柱的另一端通过胶黏剂与试板彻底粘接；所述试柱远离夹具的一端还用于与拉力试验机活动相连。
还包括支架，所述压头和定位凹槽的数量都分别为若干，且一一对应，若干压头分别与支架相连。
所述加压装置还包括底座和压盘；所述底座中部从上到下设有连通的第一空腔和第二空腔，且所述第一空腔的内径大于第二空腔的内径；所述第一空腔内还设有第二弹簧；所述第二弹簧的一端与支架相连；所述压盘包括相连的压盘本体以及连接杆；所述连接杆的底部呈螺杆状，所述连接杆穿过第二弹簧后与第一空腔螺纹连接；所述压盘本***于支架上方；连接杆旋转，带动压盘本体上下移动，进一步带动支架向下移动压缩第二弹簧。
所述底座上还设置有用于放置夹具的放置凹槽。
所述压头上还设有透明窗口。
所述定位凹槽内还设有避让槽。
所述定位凹槽的截面呈T形，所述限位装置用于卡入该定位凹槽内，且所述限位装置的中部还设有用于试柱穿过的通孔。
一种用于单面拉开法附着力测试的***的使用方法，包括以下步骤：
S1. 试验组合件的制备安装：将试板和试柱初步粘接并放入夹具的定位凹槽内；
S2. 试验组合件的制备加压：利用加压装置对试柱施加指定压力，使试板和试柱彻底粘接；其中，所述指定压力大于胶黏剂粘接所需的最小压力；
S3. 试验组合件固化；
S4. 试验组合件的安装：将试验组合件和夹具分别与拉力试验机连接在一起；
S5. 测试及评估。
利用加压装置对试柱施加指定压力具体指：通过第一弹簧和第二弹簧的压缩，实现对各试柱施加指定压力；计算对各试柱施加的指定压力Fi，将指定压力Fi的最小值与胶黏剂粘接所需的最小压力相比较，直至指定压力Fi的最小值大于胶黏剂粘接所需的最小压力，停止压缩第一弹簧和第二弹簧；
其中，对各试柱施加的指定压力Fi的计算方法为：
Fi=-ki*xi
上式中，Fi指对试柱i所施加的指定压力；ki指与试柱i相对应的第一弹簧的弹性系数，xi指与试柱i相对应的第一弹簧压缩量。
所述测试具体指：启动拉力试验机，在与底材平面垂直的方向上施加拉伸应力，记录涂层与底材间破坏时的拉力值；
所述评估具体指：计算涂层强度P；所述涂层强度P的具体计算方法为：
P= F/S，
其中，F为涂层与底材间破坏时的拉力值，S是涂层与试柱的粘接面积。
与现有技术相比，本发明的有益效果表现在：
1、本发明中，通过加压装置能对试柱施加一个指定压力，可以保证试验组合件制备条件一致，排除由于粘接试柱压力不同导致的试验结果波动。同时，本发明中，还设置有夹具，可实现对单面涂层试样的拉开法附着力测试，保证拉开破坏发生在涂层和底材间，以获得真实有效的涂层和底材附着力数值，具有较高的工程应用价值。
本发明中，加压和测试可以共用同一个夹具，可大幅度降低制造成本，符合高效低成本的制造要求。
2、本发明中，还设有第二弹簧，可以同时带动多个压头对多个试柱施加稳定的压力，并且也能对多个不同高度的试柱施加压力，只要保证对不同高度的试柱施加的最小压力大于胶黏剂粘接所需的最小压力即可。适用于大批量试验组件的制备与测试，可有效提升制造效率。
3、所述底座上还设置有用于放置夹具的放置凹槽，使得对试柱加压时，夹具远离定位凹槽的一端放置在放置凹槽中，加压更加稳定，也便于后续将该端部从放置凹槽中取出，使其与拉力试验机相连。
4、所述压头上还设有透明窗口，便于更好的查看第一弹簧的压缩量，便于进一步计算施加压力的大小。
5、所述定位凹槽内还设有避让槽，可以避让试板上的凸起部件，使得该试板能平放在定位凹槽内，便于更好的与试柱粘接。
6、定位凹槽和限位装置的结构简单，限位效果好，能保证试柱和试板同轴粘接，并且也能保证试柱与压头的位置相对应。
7、本测试***在使用过程中，需要利用加压装置对试柱施加压力，并且也需要计算对试柱施加的压力是否满足要求，保证试验组合件制备条件一致，同时，利用同一夹具完成加压和测试，结构利用率更高。
附图说明
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，其中：
图1为本发明的总体结构轴侧图；
图2为本发明的总体结构剖面图；
图3为本发明中测试时，试验组合件与夹具的正视图；
图4为本发明中试验组合件的结构示意图；
图中标记：
1、压盘本体，2、压头，3、试验组合件，4、夹具，5、底座，6、第一弹簧，7、透明窗口，8、第二弹簧，9、第一定位孔，10、限位装置，11、第二定位孔，12、试柱，13、胶黏剂，14、试板，15、钉子，16、定位凹槽，17、支架，18、连接杆，19、避让槽。
具体实施方式
实施例1
作为本发明基本实施方式，本发明包括一种用于单面拉开法附着力测试的***，包括试验组合件3、拉力试验机、加压装置、夹具4以及限位装置10。所述试验组合件3包括试板14和试柱12，所述试板14包括底材以及位于底材其中一个侧面上的涂层。
所述夹具4一端设有用于放置试验组合件3的定位凹槽16，另一端用于与拉力试验机相连。所述限位装置10与定位凹槽16配合，用于保证试柱12和试板14同轴粘接。所述加压装置包括与定位凹槽16相对应的压头2以及位于压头2内的第一弹簧6。
当需要将试柱12与试板14彻底粘接在一起，带动压头2向下移动，通过控制第一弹簧6的压缩量，可以实现对安装在定位凹槽16内的试柱12施加指定压力，即可使试柱12的另一端通过胶黏剂13与试板14彻底粘接在一起。当需要进行测试时，将所述试柱12远离夹具4的一端与拉力试验机活动相连，并且将夹具4远离试柱12的一端与拉力试验机活动相连即可。
实施例2
作为本发明一较佳实施方式，本发明包括一种用于单面拉开法附着力测试的***，包括试验组合件3、拉力试验机、加压装置、夹具4、限位装置10以及支架17。所述试验组合件3包括试板14和试柱12，所述试板14包括底材以及位于底材其中一个侧面上的涂层。
所述加压装置包括底座5、压盘、支架17以及压头2。所述夹具4一端设有用于放置试验组合件3的定位凹槽16，另一端与拉力试验机或者底座5活动连接。所述压头2和夹具4的数量都为若干，且一一对应，所述压头2分别与支架17相连，并且相连后，所述压头2的中轴线与定位凹槽16的中轴线相重合。每个压头2内还设置有第一弹簧6。
所述底座5中部从上到下依次设有相连通的第一空腔和第二空腔，且所述第一空腔的内径大于第二空腔的内径。所述第一空腔内还设有第二弹簧8。所述第二弹簧8的另一端与支架17相连。并且所述第一空腔的内壁与支架17滑动连接。所述压盘包括压盘本体1以及连接杆18。所述连接杆18的底部呈螺杆状，所述连接杆18依次穿过压盘本体1以及第二弹簧8后与第一空腔螺纹连接。所述压盘本体1位于支架17上方。
进一步的，所述夹具4远离定位凹槽16的一端可以设置有凸起部，凸起部上设有用于与拉力试验机相连的第一定位孔9。所述底座5上设有与该凸起部相匹配的放置凹槽，使得该夹具4能直接放置在该放置凹槽内。所述限位装置10可以包括相同尺寸的堵块，用于塞在该试柱12与定位凹槽16之间，用于保证试柱12和试板14同轴粘接。
需要加压时，连接杆18旋转，带动压盘本体1上下移动，当带动压盘本体1向下移动时，能向下按压进支架17，带动支架17向下移动压缩第二弹簧8，同时也带动压头2内的第一弹簧6压缩，通过控制第一弹簧6的压缩量，对安装在定位凹槽16内的试柱12施加指定压力，使试柱12的另一端通过胶黏剂13与试板14彻底粘接。
实施例3
作为本发明另一较佳实施方式，本发明利用实施例2中的***，完成单面拉开法附着力的测试，包括以下步骤：
S1. 试验组合件3的制备安装：将试板14和试柱12初步粘接并放入夹具4的定位凹槽16内。
S2. 试验组合件3的制备加压：利用加压装置对试柱12施加指定压力，使试板14和试柱12彻底粘接。其中，所述指定压力大于胶黏剂13粘接所需的最小压力。
S3. 试验组合件3固化。
S4. 试验组合件3的安装：将试验组合件3和夹具4分别与拉力试验机连接在一起。
S5. 测试及评估。
实施例4
作为本发明最佳实施方式，参照说明书附图1和说明书附图2，本发明包括一种用于单面拉开法附着力测试的***，包括试验组合件3、拉力试验机、加压装置、夹具4、支架17以及限位装置10。参照说明书附图4，所述试验组合件3包括试板14和试柱12，所述试板14包括底材以及位于底材其中一个侧面上的涂层。所述试板14另一端没有涂层且还设有需要避让的部件，例如钉子15。所述试柱12远离试板14的一端还设有用于与拉力试验机通过销钉相连的第二定位孔11。
所述加压装置还包括底座5、压盘以及八个压头2。夹具4可对应设置有八个，可同时为八个试验组合件3完成加压工作。每个压头2内还分别设有一根第一弹簧6，并且压头2上还设有透明窗口7，用于查看第一弹簧6的压缩量。
所述压盘包括压盘本体1以及连接杆18。所述连接杆18位于该压盘本体1的中轴线上。所述连接杆18的上端面可以与压盘本体1的下表面相连，压盘本体1上表面还连接有把手，便于更好的带动连接杆18旋转。
所述支架17可以包括平板状的支架本体以及连接柱。所述连接柱位于支架本体中部且向下凸出于支架本体，所述支架17的中轴线上还设有贯穿支架本体和连接柱的通孔，用于连接杆18穿过，所述压盘本体1位于支架本体的上方。八个压头2都分别与支架本体的下表面的外边缘相连，并且可以间隔设置在同一圆周线上，使得其与支架17中部的距离相同。
所述底座5中部从上到下依次设有连通的第一空腔和第二空腔，且所述第一空腔的内径大于第二空腔的内径。所述第一空腔内还设有第二弹簧8，所述支架17的连接柱也伸入该第一空腔内与第二弹簧8相连。为了增强装置的稳定性，限制压头2的下移方向，所述第一空腔的内壁和支架17的连接柱能通过滑槽和滑轨的相互配合，实现滑动连接。所述连接杆18的底部呈螺杆状，所述连接杆18穿过第二弹簧8后与第一空腔螺纹连接。
所述底座5的外周间隔设有八个放置凹槽，用于放置夹具4。所述夹具4一端设有用于放置试验组合件3的定位凹槽16，另一端设有与放置凹槽相匹配的定位凸块，所述定位凸块上还设有用于通过销钉与拉力试验机机械连接的第一定位孔9。当夹具4放置在放置凹槽中时，可用于加压，当夹具4从放置凹槽中取出，与拉力试验机相连时，可用于测试。
进一步的，所述定位凹槽16可以呈倒T形，定位凹槽16的底部还设有用于避让钉子15的避让槽19。本实施例中，避让槽19的尺寸较大，可以适用于不同尺寸的需要避让的部件。所述限位装置10的外径与定位凹槽16顶部的内径相匹配，用于卡入该定位凹槽16内，且所述限位装置10的中部还设有用于试柱12穿过的通孔。所述限位装置10与定位凹槽16配合，用于保证试柱12和试板14同轴粘接。
一种用于单面拉开法附着力测试的***的使用方法，包括以下步骤：
S1. 试验组合件3的制备安装：将胶黏剂13均匀地涂在清理干净的试柱12上，然后将试柱12粘接在试板14中间位置，然后放入夹具4的定位凹槽16内，使用限位装置10保证试柱12同轴心排列，重复8次可完成8个试验组合件3的制备安装。
S2. 试验组合件3的制备加压：利用加压装置对试柱12施加指定压力，使试板14和试柱12彻底粘接；其中，所述指定压力大于胶黏剂13粘接所需的最小压力。具体的，
旋转连接杆18，第一弹簧6和第二弹簧8的压缩，实现对各试柱12施加指定压力；通过透明窗口7观察记录并计算对各试柱12施加的指定压力Fi，由于各试柱12的高度不同，第二弹簧8的压缩量相同的情况下，第一弹簧6的压缩量不同，对试柱12施加的指定压力也不同。将施加指定压力Fi的最小值与胶黏剂13粘接所需的最小压力相比较，直至指定压力Fi的最小值大于胶黏剂13粘接所需的最小压力，停止压缩第一弹簧6和第二弹簧8。
其中，对各试柱12施加的指定压力Fi的计算方法为：
Fi=-ki*xi
上式中，Fi指对试柱i所施加的指定压力；ki指与试柱i相对应的第一弹簧6的弹性系数，xi指与试柱i相对应的第一弹簧6压缩量。
S3. 试验组合件3固化：取出试验组合件3进行胶黏剂13的固化后即可开展测试。
S4. 试验组合件3的安装：参照说明书附图3，将试验组合件3的第二定位孔11和夹具4的第一定位孔9分别与拉力试验机通过销钉机械连接在一起。
S5. 测试：启动拉力试验机，在与底材平面垂直的方向上施加拉伸应力，使拉力均匀地作用于试验组合件3上，从而实现对单侧涂有涂层的试验组合的拉开法附着力测试，记录涂层和底材间破坏时的拉力值，用以表征涂层和底材间的附着力。
评估：计算涂层强度P；所述涂层强度P的具体计算方法为：
P= F/S，
其中，F为涂层与底材间破坏时的拉力值，S是涂层与试柱12的粘接面积。
综上所述，本领域的普通技术人员阅读本发明文件后，根据本发明的技术方案和技术构思无需创造性脑力劳动而作出的其他各种相应的变换方案，均属于本发明所保护的范围。
Claims (8)
1.一种用于单面拉开法附着力测试的***，包括试验组合件（3）和拉力试验机，所述试验组合件（3）包括试板（14）和试柱（12），所述试板（14）包括底材以及位于底材其中一个侧面上的涂层；其特征在于：还包括加压装置、夹具（4）以及限位装置（10）；所述夹具（4）一端设有用于放置试验组合件（3）的定位凹槽（16），另一端与拉力试验机活动连接；所述限位装置（10）与定位凹槽（16）配合，用于保证试柱（12）和试板（14）同轴粘接；所述加压装置包括与定位凹槽（16）相对应的压头（2）以及位于压头（2）内的第一弹簧（6），通过控制第一弹簧（6）的压缩量，对安装在定位凹槽（16）内的试柱（12）施加指定压力，使试柱（12）的另一端通过胶黏剂（13）与试板（14）彻底粘接；所述试柱（12）远离夹具（4）的一端还用于与拉力试验机活动相连；
还包括支架（17），所述压头（2）和定位凹槽（16）的数量都分别为若干，且一一对应，若干压头（2）分别与支架（17）相连；所述加压装置还包括底座（5）和压盘；所述底座（5）中部从上到下设有连通的第一空腔和第二空腔，且所述第一空腔的内径大于第二空腔的内径；所述第一空腔内还设有第二弹簧（8）；所述第二弹簧（8）的一端与支架（17）相连；所述压盘包括相连的压盘本体（1）以及连接杆（18）；所述连接杆（18）的底部呈螺杆状，所述连接杆（18）穿过第二弹簧（8）后与第一空腔螺纹连接；所述压盘本体（1）位于支架（17）上方；连接杆（18）旋转，带动压盘本体（1）上下移动，进一步带动支架（17）向下移动压缩第二弹簧（8）。
2.根据权利要求1所述的一种用于单面拉开法附着力测试的***，其特征在于：所述底座（5）上还设置有用于放置夹具（4）的放置凹槽。
3.根据权利要求2所述的一种用于单面拉开法附着力测试的***，其特征在于：所述压头（2）上还设有透明窗口（7）。
4.根据权利要求3所述的一种用于单面拉开法附着力测试的***，其特征在于：所述定位凹槽（16）内还设有避让槽（19）。
5.根据权利要求4所述的一种用于单面拉开法附着力测试的***，其特征在于：所述定位凹槽（16）的截面呈T形，所述限位装置（10）用于卡入该定位凹槽（16）内，且所述限位装置（10）的中部还设有用于试柱（12）穿过的通孔。
6.根据权利要求1~5中任一权利要求所述的一种用于单面拉开法附着力测试的***的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1. 试验组合件（3）的制备安装：将试板（14）和试柱（12）初步粘接并放入夹具（4）的定位凹槽（16）内；
S2. 试验组合件（3）的制备加压：利用加压装置对试柱（12）施加指定压力，使试板（14）和试柱（12）彻底粘接；其中，所述指定压力大于胶黏剂（13）粘接所需的最小压力；
S3. 试验组合件（3）固化；
S4. 试验组合件（3）的安装：将试验组合件（3）和夹具（4）分别与拉力试验机连接在一起；
S5. 测试及评估。
7.根据权利要求6所述的一种用于单面拉开法附着力测试的***的使用方法，其特征在于：利用加压装置对试柱（12）施加指定压力具体指：通过第一弹簧（6）和第二弹簧（8）的压缩，实现对各试柱（12）施加指定压力；计算对各试柱（12）施加的指定压力Fi，将指定压力Fi的最小值与胶黏剂（13）粘接所需的最小压力相比较，直至指定压力Fi的最小值大于胶黏剂（13）粘接所需的最小压力，停止压缩第一弹簧（6）和第二弹簧（8）；
其中，对各试柱（12）施加的指定压力Fi的计算方法为：
Fi=-ki*xi
上式中，Fi指对试柱i所施加的指定压力；ki指与试柱i相对应的第一弹簧（6）的弹性系数，xi指与试柱i相对应的第一弹簧（6）压缩量。
8.根据权利要求6所述的一种用于单面拉开法附着力测试的***的使用方法，其特征在于：所述测试具体指：启动拉力试验机，在与底材平面垂直的方向上施加拉伸应力，记录涂层与底材间破坏时的拉力值；
所述评估具体指：计算涂层强度P；所述涂层强度P的具体计算方法为：
P= F/S，
其中，F为涂层与底材间破坏时的拉力值，S是涂层与试柱（12）的粘接面积。
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