RU179920U1 - Устройство для определения прочности сцепления покрытий с подложкой - Google Patents
Устройство для определения прочности сцепления покрытий с подложкой Download PDFInfo
- Publication number
- RU179920U1 RU179920U1 RU2016151916U RU2016151916U RU179920U1 RU 179920 U1 RU179920 U1 RU 179920U1 RU 2016151916 U RU2016151916 U RU 2016151916U RU 2016151916 U RU2016151916 U RU 2016151916U RU 179920 U1 RU179920 U1 RU 179920U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- base
- coating
- sample
- substrate
- possibility
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 54
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 45
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 10
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 4
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 8
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- OQCFWECOQNPQCG-UHFFFAOYSA-N 1,3,4,8-tetrahydropyrimido[4,5-c]oxazin-7-one Chemical compound C1CONC2=C1C=NC(=O)N2 OQCFWECOQNPQCG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- OFNHPGDEEMZPFG-UHFFFAOYSA-N phosphanylidynenickel Chemical compound [P].[Ni] OFNHPGDEEMZPFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N19/00—Investigating materials by mechanical methods
- G01N19/04—Measuring adhesive force between materials, e.g. of sealing tape, of coating
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к оборудованию для испытания материалов и может быть использована для изучения адгезионной прочности.Устройство содержит основание, элементы для установки образца, динамометрическую оправку с индентором, предназначенным для контакта с испытуемым образцом. Элементы для установки образца выполнены в виде центров, один из центров установлен на корпусе мотор-редуктора, размещенного на основании, и кинематически связан с его выходным валом, а другой - на выдвижной пиноли задней бабки, установленной на основании, динамометрическая оправка установлена на верхней каретке, смонтированной с возможностью поперечного перемещения по нижней каретке, установленной на основании с возможностью продольного перемещения посредством привода.Техническим результатом настоящей полезной модели является повышение точности оценки прочности сцепления покрытия с основным материалом (подложкой). 2 ил.
Description
Полезная модель относится к оборудованию для испытания материалов и может быть использована для изучения прочности сцепления покрытий с подложкой.
Прочность сцепления покрытия с подложкой - адгезионная прочность, является одним из основных критериев, определяющих работоспособность нанесенных на изделия покрытий.
Известно устройство для определения прочности сцепления покрытия с подложкой, содержащее матрицу с конусным отверстием, вставленный в это отверстие заподлицо с рабочей поверхностью матрицы штифт, покрытие, нанесенное на рабочую поверхность матрицы и торец штифта, гайку, навинченную со стороны покрытия на матрицу и имеющую приспособление для захвата, а между покрытием и гайкой расположен клеевой слой для их скрепления.
После затвердевания клеевого слоя к штифту и приспособлению для захвата гайки прикладывают нормальное усилие отрыва, по величине которого судят о прочности сцепления испытуемого покрытия с подложкой, в качестве которой использован торец штифта (см. патент РФ на полезную модель №50674, кл. G01N 19|04, 2006 г.).
В результате анализа известного устройства необходимо отметить, что определение прочности сцепления на основе отрыва штифта, вставленного в матрицу заподлицо с ее поверхностью, на которую нанесено покрытие, не позволяют достичь высокой точности определения адгезии ввиду необходимости обеспечения высокой точности сопряжений отрывного элемента и подложки с нанесенным покрытием на них.
Кроме того, причиной, препятствующей достижению высокой точности испытаний этим устройством, является то, что при исследовании прочности сцепления в случае тонкого покрытия или высокой адгезии к поверхности штифта зачастую происходит когезионное разрушение покрытия в результате среза покрытия по толщине у края торца штифта.
Известно устройство для определения прочности сцепления покрытия с подложкой, состоящее из корпуса, отрывного элемента, механизма нагружения и измерителя силы, 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.
(см. патент РФ №2419084, кл. G01N 19/14, 2011 г.) - наиболее близкий аналог.
Данное устройство не обеспечивает проведение испытаний с требуемой точностью из-за несовершенства механизма нагружения. Кроме того, оно непроизводительно, что ограничивает использование устройства при проведении испытаний серий образцов.
Техническим результатом настоящей полезной модели является повышение точности оценки прочности сцепления покрытия с основным материалом (подложкой).
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в устройстве для определения прочности сцепления покрытий с подложкой, содержащее основание, элементы для установки образца, динамометрическую оправку с индентором, предназначенным для контакта с испытуемым образцом, новым является то, что элементы для установки образца выполнены в виде центров, один из центров установлен на корпусе мотор-редуктора, размещенного на основании и кинематически связан с его выходным валом, а другой - на выдвижной пиноли задней бабки, установленной на основании, динамометрическая оправка установлена на верхней каретке, смонтированной с возможностью поперечного перемещения по нижней каретке, установленной на основании с возможностью продольного перемещения посредством привода.
Выполнение элементов для установки и вращения образца в виде центров, один из которых является приводным, а другой имеет возможность осевого возвратно-поступательного перемещения, обеспечивает установку и приложение вращающего момента к образцу с исследуемым покрытием по его торцам, где нет покрытия, что, в отличие от решения - наиболее близкого аналога, исключает влияние механизмов установки и приведения во вращение образца на точность проведения испытаний.
Размещение динамометрической оправки с индентором на верхней каретке, с возможностью продольного и поперечного перемещения относительно образца, позволяет обеспечить в процессе испытаний непосредственный контакт индентора с исследуемым покрытием и прикладывать к покрытию сдвиговые нагрузки, практически полностью совпадающие с нагрузками, действующими на покрытие в реальных условиях его эксплуатации, что, несомненно, по сравнению с наиболее близким аналогом (в котором механизм нагружения образца выполнен в виде нагружающего винта, смещающего отрывной элемент от подложки до отрыва покрытия или сдвига на срез, при котором в случае испытания тонкого покрытия или обладающего высокой адгезией к поверхности отрывного элемента, происходит когезионное его разрушение в результате среза по толщине у края отрывного элемента) позволяет существенно повысить точность испытаний.
Весьма существенным для достижения указанного технического результата является также и то, что конструкция заявленного устройства обеспечивает испытание образцов, изготовленных из материалов реальных изделий, на которые по разработанной технологии нанесено покрытие, что позволяет при проведении испытаний полностью имитировать условия, в которых будет эксплуатироваться деталь с нанесенным на нее покрытием. В решении - наиболее близком аналоге исследуемое покрытие наносят на скрепленные друг с другом подложку и отрывной элемент, которые выполнены не из материала изделия, а из материала, позволяющего легко удалить после проведения испытаний материалы покрытия неразрушающим методом, то есть, в решении - наиболее близком аналоге полученные показатели сцепления материала с подложкой не идентичны условиям сцепления реальной детали и реального покрытия.
Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, на которых:
- на фиг. 1 - устройство для определения прочности сцепления покрытий с подложкой, вид сбоку;
- на фиг. 2 - разрез а-а по фиг. 1.
Устройство для определения прочности сцепления покрытий с подложкой состоит из основания 1, установленного на опорах 2. На основании 1 смонтированы мотор-редуктор 3 для обеспечения вращения образца 4 с испытуемым покрытием, привод 5, шток 6 которого связан с нижней кареткой 7.
Нижняя каретка 7 установлена на основании 1 с возможностью продольного перемещения по основанию 1, оснащена продольными направляющими 11 и связана с приводом 5.
На нижней каретке 7 установлена с возможностью поперечного перемещения верхняя каретка 8, оснащенная ручным механизмом перемещения 9, выполненным известным образом, например, в виде передачи «винт - гайка» и закрепленной на винте рукояткой. На верхней каретке размещена динамометрическая оправка 10 с алмазным индентором (не показан).
Устройство оснащено элементами для установки подлежащего испытанию образца, выполненными в виде переднего центра 12 и заднего центра 13. Передний центр 12 является поводковым для обеспечения вращения образца 4, установлен на корпусе мотор-редуктора 3 и кинематически связан с его выходным валом. Задний центр установлен в выдвижной пиноли задней бабки 15, имеющей возможность осевого перемещения посредством рукоятки 14. Центры 12 и 13 соосны друг другу.
Устройство работает следующим образом.
Для работы устройство устанавливают опорами 2 на плоской площадке. Устанавливают алмазный индентор в динамометрическую оправку 10, которую устанавливают в верхней каретке 8 таким образом, что вершина алмазного индентора располагается на высоте центров 12 и 13 устройства.
В качестве алмазного индентора используется инструмент для обработки деталей поверхностным пластическим деформированием (ППД) методом алмазного выглаживания. Для покрытий микротвердостью £250-107 Па рекомендуется индентор, радиусом вершины 1,5 мм, а для покрытий микротвердостью <250⋅107 Па - индентор, радиусом вершины 3 мм.
Образец выполнен в виде цилиндра 020 мм и длиной 100 мм, на образующую которого по исследуемой технологии нанесено покрытие заданного состава, толщиной не более 0,1 мм.
Для проведения серии испытаний образец 4 с испытуемым покрытием устанавливают в центры 12 и 13 и поджимают перемещением пиноли задней бабки 15.
Устройство готово к проведению испытаний.
Включают мотор-редуктор 3, приводя во вращение образец 4 с нанесенным на него испытуемым покрытием.
Перемещают верхнюю каретку 8 до контакта с покрытием вершины индентора и с использованием динамометрической оправки 10 устанавливают силу прижима алмазного индентора к испытуемой поверхности значением, например, 5 кгс.
Включают привод 5 и перемещают нижнюю каретку 7 вдоль образца 4, в результате которого алмазный наконечник индентора осуществляет упруго- пластическое деформирование участка цилиндрической поверхности покрытия образца длиной, например, 5 мм, после чего производят кратковременный (например, в течение 2-х секунд) ручной отвод индентора от образца 4 поперечным перемещением верхней каретки 8 без отключения продольной подачи нижней каретки, после чего перемещением верхней каретки в противоположном поперечном направлении вводят наконечник индентора в контакт с покрытием, увеличивая усилие его прижатия к покрытию на длине контакта 5 мм. Описанный выше процесс деформирования повторяется несколько раз с увеличением силы контакта на каждом новом участке, например, на 3 кгс от предыдущей величины. Таким образом, на поверхности образца деформируются несколько (например, восемь) участков с силой Ру: 5 кгс, 8 кгс, 11 кгс, 14 кгс, 17 кгс, 20 кгс, 23 кгс, 26 кгс.
После проведения испытаний образца, он удаляется из центров и производится визуальный осмотр деформированных участков покрытия с целью обнаружения участка, на котором наблюдается отслаивание покрытия и определения, таким образом, величины силы деформирования, вызывающей отслаивание покрытия. Если отслаивание не наблюдается, то покрытие обладает максимальной прочностью сцепления. Возможно проведение новой серии испытаний с увеличением силы контакта образца с наконечником индентора. Величина силы деформирования, предшествующая участку с отслаиванием (шелушением) покрытия, служит количественной оценкой прочности сцепления покрытия.
Контактное давление алмаза на поверхность покрытия (Рк) определяет напряжение, возникающее на границе между покрытием и основой, которое является причиной отслаивания покрытия.
Установлено, что наибольшая прочность сцепления покрытия с металлической основой Рк наиб связана с микротвердостью покрытия (Н) соотношением: Рк наиб=0,34⋅Н.
Например, наибольшая прочность сцепления для: гальванического кадмиевого покрытия составляет 17 кгс/мм2 (Н=50 кгс/мм2), химического никель-фосфорного покрытия - 181 кгс/мм2 (Н=550 кгс/мм2), гальванического хромового покрытия - 357 кгс/мм2 (Н=1050 кгс/мм2), гальванического покрытия серебром - 61 кгс/мм2 (Н=180 кгс/мм2).
Claims (1)
- Устройство для определения прочности сцепления покрытий с подложкой, содержащее основание, элементы для установки образца, динамометрическую оправку с индентором, предназначенным для контакта с испытуемым образцом, отличающееся тем, что элементы для установки образца выполнены в виде центров, один из центров установлен на корпусе мотор-редуктора, размещенного на основании и кинематически связан с его выходным валом, а другой - на выдвижной пиноли задней бабки, установленной на основании, динамометрическая оправка установлена на верхней каретке, смонтированной с возможностью поперечного перемещения по нижней каретке, установленной на основании с возможностью продольного перемещения посредством привода.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016151916U RU179920U1 (ru) | 2016-12-28 | 2016-12-28 | Устройство для определения прочности сцепления покрытий с подложкой |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016151916U RU179920U1 (ru) | 2016-12-28 | 2016-12-28 | Устройство для определения прочности сцепления покрытий с подложкой |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU179920U1 true RU179920U1 (ru) | 2018-05-29 |
Family
ID=62560942
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016151916U RU179920U1 (ru) | 2016-12-28 | 2016-12-28 | Устройство для определения прочности сцепления покрытий с подложкой |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU179920U1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU190526U1 (ru) * | 2019-03-12 | 2019-07-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Адгезиометр для испытания покрытий, формирующихся на подложках |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1293578A1 (ru) * | 1985-06-26 | 1987-02-28 | Предприятие П/Я А-1702 | Способ определени прочности сцеплени покрыти с подложкой |
| RU50674U1 (ru) * | 2005-08-25 | 2006-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" | Устройство для определения прочности сцепления покрытия с подложкой |
| RU2419084C2 (ru) * | 2009-07-14 | 2011-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "НПО СПЕЦПОКРЫТИЕ" | Способ определения прочности сцепления покрытия с подложкой и устройство для его осуществления |
| US9476460B2 (en) * | 2013-10-29 | 2016-10-25 | Gkn Driveline International Gmbh | Drive assembly with a clutch |
-
2016
- 2016-12-28 RU RU2016151916U patent/RU179920U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1293578A1 (ru) * | 1985-06-26 | 1987-02-28 | Предприятие П/Я А-1702 | Способ определени прочности сцеплени покрыти с подложкой |
| RU50674U1 (ru) * | 2005-08-25 | 2006-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" | Устройство для определения прочности сцепления покрытия с подложкой |
| RU2419084C2 (ru) * | 2009-07-14 | 2011-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "НПО СПЕЦПОКРЫТИЕ" | Способ определения прочности сцепления покрытия с подложкой и устройство для его осуществления |
| US9476460B2 (en) * | 2013-10-29 | 2016-10-25 | Gkn Driveline International Gmbh | Drive assembly with a clutch |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU190526U1 (ru) * | 2019-03-12 | 2019-07-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Адгезиометр для испытания покрытий, формирующихся на подложках |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9366610B2 (en) | Portable digital display hardness tester | |
| US6247355B1 (en) | Depth sensing indentation and methodology for mechanical property measurements | |
| US5585570A (en) | Rising step-load test apparatus | |
| US4918993A (en) | Method of gauging pre-existing in-situ stress from an extracted sample | |
| CZ306556B6 (cs) | Indentační hlavice, instrumentovaný měřící systém a způsob stanovení mechanických vlastností materiálů indentační metodou | |
| US8621903B2 (en) | Continuous or instrumented indentation device with convex bearing surface and use thereof, particularly for metal sheet indentation | |
| CN109975116B (zh) | 一种手动可控微动疲劳试验加载装置 | |
| RU179920U1 (ru) | Устройство для определения прочности сцепления покрытий с подложкой | |
| CN109342219A (zh) | 一种涂层剪切强度测试装置 | |
| US6026680A (en) | Paint and adhesive test system | |
| CN111157362B (zh) | 一种基于纳米压痕仪界面剪切强度测量装置与测试方法 | |
| Renart et al. | Measuring fracture energy of interfaces under mode I loading with the wedge driven test | |
| CN111257219A (zh) | 一种胶粘结合强度的测定装置与方法 | |
| CN109991164B (zh) | 一种涂层结合力双杠杆测量装置及其测量方法 | |
| CN104764657A (zh) | 中心裂纹巴西圆盘ⅰ、ⅱ及复合型断裂辅助实验器 | |
| CN113281200B (zh) | 一种手动可控的微动疲劳横向加载装置 | |
| CN115343218A (zh) | 一种涂层结合强度的测试方法及装置 | |
| CN112985344A (zh) | 一种内螺纹同轴度检测装置 | |
| RU2419084C2 (ru) | Способ определения прочности сцепления покрытия с подложкой и устройство для его осуществления | |
| CN212586189U (zh) | 一种砂浆凝结时间测定仪 | |
| CN2581969Y (zh) | 脆性材料力学性能无损测试装置 | |
| RU2590941C1 (ru) | Способ испытания плоских образцов из органического стекла на чистый сдвиг | |
| JP2007108095A (ja) | 中性子照射部材診断方法および中性子照射部材診断装置 | |
| RU2465567C1 (ru) | Способ определения прочности материала и устройство для его реализации | |
| CN212134458U (zh) | 一种胶粘结合强度的测定装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20180531 |