УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ СЦЕПЛЕНИЯ ПОКРЫТИЙ С ПОДЛОЖКОЙ

Полезная модель относится к области испытательной техники и может быть использована как устройство для определения прочности сцепления покрытий с подложкой.
Известно устройство для определения прочности сцепления покрытия с подложкой, включающее корпус и фиксирующие элементы (см. напр. патент РФ №2419084, МПК G01N 19/04, опубл. 20.05.2011 г.).
Недостатками известного устройства для определения прочности сцепления покрытия с подложкой являются: низкая точность определения прочности сцепления покрытия с подложкой; невозможность учета влияния совместного действия нормальных и касательных напряжений на прочность сцепления покрытия с подложкой, а также ввиду одностороннего приложения нагрузки к испытываемому образцу происходит различное по величине усилие, прилагаемое к поверхности покрытия нанесенного на образец.
В основу полезной модели поставлена задача модернизации конструкции устройства для определения прочности сцепления покрытий с подложкой для снижения трудоемкости испытания покрытий различной толщины и видов, повышения точности определения прочности сцепления покрытия с подложкой с учетом толщины покрытия при различных соотношениях одновременно прикладываемых сжимающего или отрывного усилия и усилия сдвига путем приложения одинаковой нагрузки по площади покрытия образца, а также повышения достоверности комплексной оценки работоспособности покрытий в реальных условиях.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для определения прочности сцепления покрытия с подложкой, включающем корпус, фиксирующие элементы, корпус выполнен в виде двух сегментных захватов, которые имеют на дугообразной части отверстия для их взаимодействия с захватами разрывно-поворотной машины, а внутренняя часть сегментных захватов выполнена в виде взаимно-параллельных плоскостей, обращенных друг к другу, при этом в части сегментных захватов, имеющих взаимно-параллельные плоскости, выполнены продольные соосные отверстия для установки и жесткой фиксации образца с испытуемым покрытием.
Поскольку корпус выполнен в виде двух сегментных захватов, которые имеют на дугообразной части отверстия для их взаимодействия с захватами разрывно-поворотной машины, а внутренняя часть сегментных захватов выполнена в виде взаимно-параллельных плоскостей, обращенных друг к другу, при этом в части сегментных захватов, имеющих взаимно-параллельные плоскости, выполнены продольные соосные отверстия для установки и жесткой фиксации образца с испытуемым покрытием, обеспечивается снижение трудоемкости испытания покрытий различной толщины и видов, повышение точности определения прочности сцепления покрытия с подложкой с учетом толщины покрытия при различных соотношениях одновременно прикладываемых сжимающего или отрывного усилия и усилия сдвига путем приложения одинаковой нагрузки по площади покрытия образца, а также повышение достоверности комплексной оценки работоспособности покрытий в реальных условиях.
Устройство для определения прочности сцепления покрытия с подложкой содержит два сегментных захвата, обращенных друг к другу взаимно-параллельными плоскостями. При этом в части сегментных захватов, имеющих взаимно-параллельные плоскости, выполнены продольные соосные отверстия для установки и жесткой фиксации образца с испытуемым покрытием посредством фиксирующих элементов. В каждом сегментном захвате, по периферии, имеются на дугообразной части отверстия для их взаимодействия с захватами разрывно-поворотной машины. В части сегментных захватов, имеющих взаимно-параллельные плоскости, выполнены продольные соосные отверстия для установки и жесткой фиксации образца с испытуемым покрытием.
Устройство работает следующим образом.
Образец с покрытием располагают в одном из сегментов, а ответный образец с аналогичным покрытием располагают в другом сегменте в соответствующих соосных продольных отверстиях, выполненных в каждом из сегментов с расположением каждого покрытия обращенным друг к другу. С помощью фиксирующих элементов образец и ответный образец жестко закрепляются в продольных соосных отверстиях каждого сегмента и прижимаются друг к другу с заданным усилием. После этого к отверстиям, предназначенным для крепления сегментных захватов к захватам разрывно-поворотной машины, прикладывается симметричная разрушающая нагрузка в виде поворотного момента, по величине которой определяется прочность сцепления покрытия с подложкой. При этом пара отверстий, к которым прикладывается нагрузка, должны быть расположены в плоскости, перпендикулярной продольным отверстиям сегментных захватов.
Устройство позволяет прикладывать и сжимающую нагрузку, которая будет восприниматься вдоль центральной оси продольных отверстий. В этом случае к покрытию будут приложены сжимающее усилие и усилие сдвига.
Количество отверстий должно быть достаточно большим, чтобы можно было в широком диапазоне изменять усилие, приложенное к образцу и ответному образцу. Наряду со сжимающей нагрузкой к устройству может быть приложена и растягивающая нагрузка, в случае если проводятся испытания образца с клеевым покрытием, требующим определения разрывного усилия.
Таким образом, испытание покрытия может производиться одновременно с взаимным прижатием образца и ответного образца между собой и их поворотом относительно друг друга, а также с приложением только одной разрывной нагрузки или совместного действия разрывной нагрузки и одновременного поворота образца и ответного образца относительно друг друга.
Так, например, при испытании покрытий из порошка ПГ-19М-01 прочность сцепления с металлической основой при предварительной подготовке ее напыляемой поверхности абразивоструйной обработкой или накаткой или нанесением рваной резьбы больше, чем клеевого соединения на основе эпоксидной смолы. Отслоение покрытия от образца в этих случаях достигается за счет превышения площади склейки над площадью сцепления покрытия с основой. Для этого на образец наносится испытуемое покрытие. К покрытию с помощью клеевого слоя прикрепляется ответный образец. С помощью разрывно-поворотной машины прикладываются к образцу и ответному образцу одновременно нормальные усилия и усилие сдвига, по величине которых судят о прочности сцепления покрытия.
сц
Прочность сцепления σ вычисляется по формуле:
,
сц
где σ - прочность сцепления покрытия при совместном действии нормальных и касательных напряжений;
P - усилие, при котором происходит отслоение покрытия;
d - диаметр образца, в случае его выполнения цилиндрическим.
max
max
Максимальные напряжения, действующие в покрытии σ и на границе раздела покрытие-основа в момент отслоения покрытия τ, определяются из соотношений:
max
сц
σ=σ·sinα
max
сц
τ=σ·cosα,
где α - угол нагружения.
Устройство позволяет проводить испытания покрытий на чистый сдвиг и отрыв, используя соответствующие отверстия для приложения нагрузок. Регулирование относительного положения подложки с покрытием вдоль оси цилиндрических отверстий захватов с использованием регулировочных винтов позволяет при любой толщине покрытия устанавливать его границу с подложкой на оси отверстий при испытании на чистый сдвиг.
Использование устройства значительно снижает трудоемкость испытаний покрытий различной толщины и видов, так как позволяет определять прочность сцепления покрытий при произвольном соотношении нормальных сжимающих и растягивающих усилий и усилий сдвига как при их раздельном, так и совместном действии при одноосном нагружении.
Преимущество предлагаемого устройства заключается и в том, что оно позволяет наиболее точно определять прочность сцепления покрытий с подложкой за счет учета толщины покрытия при различных соотношениях одновременно прикладываемых сжимающего или отрывного усилия и усилия сдвига, а также повысить достоверность комплексной оценки работоспособности покрытий в реальных условиях.