УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ СЦЕПЛЕНИЯ ПОКРЫТИЯ С ОСНОВОЙ
DEVICE TO DETECT STRENGTH OF COATING ADHESION WITH BASE

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для определения прочности сцепления покрытий с основами.
7
Известно устройство для определения прочности сцепления полимерных материалов [патент РФ № 2239817, МПК G01N 19/04, 2004 г.], состоящее из обоймы с коническим отверстием, силопередающего элемента, закрепленного на обойме, подложки-основы с испытуемым покрытием, находящимся в контакте с испытуемым материалом.
Процесс испытания тонкослойных (в частности лакокрасочных покрытий) с использованием данного устройства часто сопровождается разрушением самого покрытия, при этом отрыва торцевой поверхности силопередающего элемента от адгезива не происходит. Данный случай характерен, когда адгезионная прочность покрытия превосходит его когезионную прочность. При этом информацию о прочности сцепления испытуемого покрытия с основой при использовании указанного устройства получить невозможно.
7
Известно устройство для определения адгезионной прочности покрытия на отрыв [а.с. СССР № 914971, МПК G01N 19/04, 1982 г.], содержащее обойму с отверстием, силопередающий стержень, размещенный в отверстии и взаимодействующий торцевой поверхностью с покрытием, кольцевой элемент треугольного профиля, расположенный в отверстии между основанием и силопередающим стержнем.
Использование указанного устройства, как и первого при определении адгезионной прочности тонкослойных покрытий, часто приводит к разрушению покрытия по периметру кольцевого элемента из-за наличия концентратора напряжения, сформированного кольцевым элементом треугольного профиля, и потере информации об усилии, которое необходимо для отрыва покрытия от торцевой поверхности силопередающего элемента.
7
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для определения прочности сцепления покрытия с основой [а.с. СССР № 1490551, МПК G01N 1/28, G01N 19/04, 1989 г.], содержащее обойму цилиндрической формы с радиальными отверстиями, подложку-основу с покрытием, находящимся в контакте с торцевыми поверхностями силопередающих стержней, размещенных в радиальных отверстиях обоймы.
Недостатком данного устройства является низкая точность определения прочности сцепления покрытия с основой из-за дополнительного сцепления силопередающего элемента с обоймой за счет попадания испытуемого покрытия (при его нанесении) в боковые зазоры между силопередающими стержнями и обоймой, что значительно увеличивает усилие разрушения связи стержней с покрытием из-за адгезии покрытия с внутренней поверхностью обоймы и боковой поверхности стержня.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности определения прочности сцепления покрытий с основами.
Технический результат достигается тем, что устройство для определения прочности сцепления покрытия с основой, включающее подложку-основу с покрытием, обойму с отверстиями для размещения и закрепления силопередающих стержней, взаимодействующих с покрытием, содержит шпильки, обойма выполнена в виде планки со щелевым продольным пазом для размещения подложки-основы с покрытием, в противоположных стенках обоймы выполнена совокупность соосных отверстий, ориентированных перпендикулярно внутренним боковым поверхностям паза, в отверстиях одной из стенок паза, в которых размещены силопередающие стержни, контактирующие с покрытием, выполнены зенковки со стороны их выхода в полость паза обоймы, а в отверстиях противоположной боковой стенки выполнена резьба для установки шпилек, фиксирующих одной из торцевых своих поверхностей подложку-основу в обойме
На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.
Устройство содержит обойму 1 со щелевым продольным пазом, в боковых стенках которого выполнена совокупность соосных отверстий. В отверстиях одной из стенок продольного паза (с его внутренней стороны) выполнена зенковка. В отверстиях противоположной стенки паза нарезана резьба. В продольном пазе размещена подложка-основа 2 (с предварительно нанесенным покрытием 3, сформированным в виде совокупности дисковых элементов, расположенных вдоль центральной оси подложки-основы 2 с шагом, соответствующим расстоянию между центрами соосных отверстий). Силопередающие стержни 4, имеющие цилиндрическую форму с диаметром основания 0,8-0,9 диаметра дискового элемента покрытия 3, одной торцевой поверхностью закрепляются на поверхности покрытия с помощью клеевого состава (или припоя, если покрытие металлическое и паяется) 5, а другие противоположные концы силопередающих стержней 4 поочередно закрепляются в зажимах разрывной машины (не показаны). Шпильки 6 ввернуты в резьбовые отверстия обоймы 1 и поджимают подложку-основу 2 с закрепленными на ней силопередающими стержнями 4 к боковой поверхности паза. Своими свободными концами шпильки 6 поочередно закрепляются через шарнирное соединение в захватах силоизмерителя разрывной машины (не показаны).
Устройство работает следующим образом.
На подложку-основу 2 наносят испытуемое покрытие, формируя его в виде совокупности дисковых элементов, расположенных вдоль центральной оси подложки с шагом, равным расстоянию между двумя близлежащими отверстиями в стенке обоймы 1. Для случая контроля прочности сцепления лакокрасочного покрытия, его наносят на подложку-основу 2 через трафарет. При испытании гальванических покрытий дисковые элементы покрытия 3 могут быть сформированы на поверхности подложки-основы 2 с помощью метода фотолитографии с использованием соответствующего фотошаблона. Если подложка-основа 2 выполнена из гибкого эластичного материала, то ее предварительно закрепляют с помощью клеевого состава (например ВК-9) на жестком основании (не показано). Закрепляют на поверхности дисковых элементов покрытия 3 с помощью клеевого состава 5, например ВК-27 (или припоя, если покрытие металлическое и паяется), силопередающие стержни 4. После отверждения клеевого состава подложку-основу 2 помещают в паз обоймы 1 таким образом, чтобы силопередающие стержни 4 вошли в отверстия с зенковкой. Подложку-основание 2 фиксируют в пазе обоймы 1, поджимая ее к боковой стенке паза обоймы 1 с помощью ввинчиваемых шпилек 6. Противоположно расположенные силопередающий стержень 4 и шпильку 6 попарно закрепляют в зажимах разрывной машины через шарнирное соединение и прикладывают механическое усилие до разрушения адгезионной связи между испытуемым покрытием 3 и подложкой-основой 2, фиксируя при этом значения усилия отрыва, по величине которого судят о прочности сцепления покрытия.
Предлагаемое устройство выгодно отличается от прототипа, поскольку позволяет:
- повысить точность определения прочности сцепления покрытия с основой за счет исключения влияния случайной погрешности, связанной с нерегламентированным дополнительным усилием, необходимым для сдвига силопередающих стержней в отверстиях обоймы из-за сцепления боковой поверхности стержней с внутренней поверхностью отверстий обоймы за счет образования дополнительной адгезионной связи с попавшим в зону контакта испытуемым покрытием;
- повысить информативность процесса определения прочности сцепления с использованием заявляемого устройства за счет исключения возможности разрушения покрытия в граничной зоне между контуром силопередающего стержня и краем отверстия подложки, поскольку указанная зона у заявляемого объекта отсутствует, а усилие отрыва прикладывается непосредственно к поверхности дискового элемента покрытия фиксированной площади и направлено по нормали к поверхности подложки.