КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ НА АДГЕЗИОННУЮ ПРОЧНОСТЬ ДИСПЕРСНОНАПОЛНЕННЫХ КОМПОЗИТОВ НА КЛЕЕВОЙ САМОТВЕРДЕЮЩЕЙ ОСНОВЕ
DESIGN FOR TESTING ADHESION STRENGTH OF DISPERSED-FILLED COMPOSITES ON ADHESIVE BASED ON SELF-HARDENING BASIS

Изобретение относится к области испытаний покрытий, полученных различными способами, и может быть использовано для определения адгезионной прочности композиционных материалов с дисперсным наполнителем и самотвердеющей клеевой основой.
Известен способ определения адгезионной прочности материалов [1] для реализации которого используется металлический цилиндрический стержень с нанесенным покрытием, продавливаемый через матрицу, представляющую собой массив с отверстием, диаметр которого равен диаметру цилиндра. Прочность сцепления покрытия с подложкой оценивается по напряжению сдвига. Недостатками такого технического решения является следующее: формирование покрытия сопряжено с наличием цилиндрической формы, ее креплением на стержне и последующем удалении; необходимость обработки покрытия для исключения смещения осевых линий стержня и покрытия; низкая универсальность и производительность при проведении исследований с широким диапазоном изучаемых параметров и трудности в обеспечении прохождения всей совокупности процессов, присущих явлению адгезии. Отмеченное не позволяет обеспечить качественное проведение испытаний при оптимизации составов клееполимерных дисперснонаполненных композитов по величине адгезионной прочности.
В качестве аналога принято приспособление, используемое в способе [2], которое состоит из матрицы и пуансона. Матрица представляет собой сравнительно массивный цилиндр со ступенчатым отверстием, верхняя часть которого имеет меньший диаметр по сравнению с нижней. В верхней области отверстия осуществляется формирование исследуемого композита. Адгезионная прочность, характеризуемая напряжением сдвига, определяется путем продавливания пуансоном сформированного опытного дисперсного клееполимерного композита. При испытаниях большого количества составов необходимо использовать несколько матриц, что существенно снижает универсальность приспособления и производительность проведения исследований.
Техническим результатом полезной модели является широкая универсальность и повышенная производительность проведения исследований с большим количеством экспериментальных параметров (состав композита, дисперсность наполнителя, материал и состояние поверхности подложки) за один цикл испытаний.
Технический результат достигается за счет того, что приспособление состоит из сменной цилиндрической полой матрицы с опорным буртом, предназначенной для формирования опытного композита, и массивной обоймы, в полость которой устанавливается матрица.
Матрица изготавливается из материала, который выбирается в соответствии с задачами эксперимента и представляет собой полый цилиндр с опорным буртом в верхней части, выполняющим функцию упора, а внутренняя поверхность может иметь различные шероховатость и профиль в зависимости от цели исследования. Диаметр бурта в 1,5 раза больше внешнего диаметра матрицы. Геометрические параметры отверстия (высота и диаметр), определяющие площадь контактирования подложки с композитом, должны обеспечить такой уровень их соприкосновения, который достаточен для максимально возможного учета влияния всех факторов, определяющих адгезионную прочность: состав композита, величина частиц наполнителя, состояние поверхности, материал покрытия. Матрица является сменным элементом, что позволяет проводить исследования в широком диапазоне экспериментальных параметров и обеспечивает высокую универсальность и производительность конструкции. Формирование исследуемого состава во внутренней полости матрицы не вызывает серьезных затруднений технического и технологического порядка.
Обойма представляет собой массивный цилиндр, диаметр внутренней полости, которого равен диаметру матрицы с учетом допуска.
В соединении «внешняя поверхность матрицы-внутренняя поверхность обоймы» необходима переходная посадка Н7/k6, которая позволяет без затруднений приводить сборку и разборку конструкции. Шероховатость сопрягаемых поверхностей - Ra1,6.
Указанная совокупность существенных признаков обеспечивает у заявленного приспособления признаки, отличные от прототипа, а именно: оно состоит из двух конструктивных элементов - матрицы и обоймы; матрица является сменным элементом и устанавливается во внутренней полости обоймы; матрица имеет в верхней части опорный бурт диаметром в 1,5 раза больше ее внешнего диаметра; площадь отверстия матрицы обеспечивает необходимый уровень контактирования опытного композита и подложки для прохождения всех процессов, определяющих адгезионную прочность; наличие переходной посадки в соединении «матрица-обойма» Н7/k6 и шероховатости их поверхностей Ra1,6.
Таким образом, заявленные признаки полезной модели соответствуют критерию «новизна».
Оценка адгезионной прочности проводится аналогично аналогу и прототипу по напряжению сдвига.
На фигуре 1 показана матрица с опорным буртом 1 и полостью для формирования опытного композита 2.
На фигуре 2 показана обойма.
На фигуре 3 показана схема проведения испытаний с приспособление в сборе: 1 - матрица; 2 - обойма; 3 - шток (пуансон); 4 - опытный композит; Р - сдвигающая нагрузка.
Применение предлагаемого приспособления позволило за один цикл испытаний одновременно исследовать влияние на адгезионную прочность следующих параметров - 5 составов с различными концентрациями компонентов и дисперсностью наполнителя в 4-х вариантах при наличии контактных поверхностей с 4-мя шероховатостями и 4-мя профилями.
Источники информации
1. Хасуи А., Моригаки О. Наплавка и напыление / Пер. с яп. X12 В.Н. Попова; Под ред. B.C. Степина, Н.Г. Шестеркина. - М.: Машиностроение. 1985.- 240 с., с ил.
2. Пат. 2617128 Российской федерации. Способ определения адгезионной прочности клееполимерных дисперсных композитов с металлической подложкой / A.M. Михальченков, В.Ф. Комогорцев, Ю.И. Филин, М.А. Михальченкова; опубл. в 2017 г. Бюл. №12.