Образец для определения адгезионной прочности покрытий

Техническое решение относится к области испытательной техники и позволяет расширить функциональные возможности образца для определения прочности сцепления соединения и исследования механических свойств, а именно к образцам для оценки адгезионную прочности, газотермических покрытий толщиной от 300 мкм до 3 мм, включая самофлюсующиеся покрытия, наносимые методом плазменного напыления и последующих дополнительных обработок (например оплавление самофлюсующихся покрытий).
8
Известен образец для определения прочности сцепления соединения (авторское свидетельство №1216712, МПК G01N 19/04, опубл. 07.03.86), выполненный из двух установленных встык цилиндров одинакового диаметра и покрытия в виде охватывающего цилиндры кольца, перекрывающего линию их разъема. При приложении к образцу осевой растягивающей нагрузки величина прочности сцепления покрытия с подложкой при сдвиге не может превосходить предела прочности на срез более слабого из двух материалов подложки и покрытия.
Недостатком известного технического решения является недостаточная прочность сцепления.
8
Наиболее близким по техническому уровню является образец для определения адгезионной прочности покрытия (А.с. №1352326, МПК G01N 19/04, опубл. 20.03.2015). Образец выполнен в виде соединенных торцами втулок, соединение которых выполнено в виде конического сопряжения с кольцевым выступом на втулке, торец которого перпендикулярен оси втулок. Покрытие нанесено на торец выступа и связано с втулкой через слой адгезива, толщина которого равна ширине кольцевого выступа. Коническое сопряжение предотвращает смещение втулок относительно их оси. Нанесение адгезива обеспечивает передачу отрывающей нагрузки на всю поверхность покрытия и исключает возникновение касательных напряжений в соединении при нормальном отрыве покрытия от втулки.
Недостатком наиболее близкого технического решения является недостаточная точность определения при испытании образцов.
Задачей технического решения является повышение точности определения при испытании образцов.
Поставленная задача достигается тем, что образец для определения адгезионной прочности покрытий состоит из двух цилиндров, соединение которых выполнено в виде конического сопряжения, торец одного цилиндра выполнен с конической выемкой, а другого с коническим выступом, связывающего покрытия, причем внешняя поверхность цилиндров выполнена ступенчатой с различными диаметрами, цилиндры с большими диаметрами сопряжены коническими торцевыми поверхностями под углом 75°, на внешние поверхности цилиндров с большими диаметрами дополнительно установлены защитные экраны, закрепленные на участках цилиндров с меньшими диаметрами резьбовым соединением, и выполнены в виде охватывающего кольца, ограничивающего зону нанесения связывающего покрытия, которое выполнено из самофлюсующихся материалов, толщиной слоя, равной толщине стенок защитных экранов.
Сущность предлагаемого технического решения на полезную модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображен продольный разрез образца для определения адгезионной прочности покрытий;
На фиг. 2 изображен продольный разрез образца с нанесенным связывающим покрытием и защитными экранами;
На фиг. 3 изображен продольный разрез образца с нанесенным связывающим покрытием и последующим его шлифованием;
На фиг. 4 продольный разрез образца, подготовленного для проведения испытаний по определению адгезионной прочности.
Образец для определения адгезионной прочности покрытий состоит из двух цилиндров 2 и 3, имеющих ступенчатую внешнюю поверхность, образованную двумя участками с различным диаметром. Соединение цилиндров 2 и 3 по большим диаметрам выполнено в виде сопряжения коническими торцевыми поверхностями 4 под углом 75°, т.е. торец цилиндра 2 имеет коническую выемку, а соединенный с ним торец цилиндра 3 с соответствующим коническим выступом. На торцах меньшего диаметра цилиндров 2 и 3 выполнены центровые отверстия 9, позволяющие выполнять механическую обработку всех наружных поверхностей образца. На внешних поверхностях цилиндров большего диаметра 2 и 3 с двух сторон от сопряжения установлены защитные экраны 8, закрепленные резьбовым соединением на участках цилиндров меньшего диаметра, и выполнены в виде охватывающего кольца, ограничивающего зону нанесения связывающего покрытия 7. Связывающее покрытие 7 нанесено на внешние поверхности цилиндров больших диаметров с двух сторон от места их сопряжения и выполнено из самофлюсующихся материалов толщиной слоя, равной толщине стенок защитных экранов.
Коническое сопряжение цилиндров именно под углом 75°, по конической поверхности при сборке на оправке, позволяет повышать точность испытания, т.к. цилиндры устанавливаются без зазора, исключается нарушение соосности относительно их оси и радиального смещения наружных поверхностей цилиндров на всех этапах испытания.
1,
2
Сборку образца для испытаний на адгезионную прочность проводят следующим образом. На оправку 1 насаживают цилиндры 2 и 3, соединяют их под углом 75°, по конической торцевой поверхности 4, и плотно затягивают при помощи шайбы 5 и гайки 6. Цилиндры 2 и 3 выполняют из материала подложки (например, сталь 45). Наружные поверхности большего диаметра цилиндров 2 и 3 образца подвергают дробеструйной обработке и очистке до получения диаметра d равного 0,02. На винтовые поверхности меньшего диаметра цилиндров 2 и 3 образца навинчивают защитные экраны 8, затем на поверхности большего диаметра цилиндров 2 и 3, заключенных между защитными экранами 8, наносят связывающее покрытие из самофлюсующихся материалов 7 толщиной слоя, равной толщине стенок защитных экранов 8, и подвергают его оплавлению с последующим шлифованием до получения диаметра d равного 0,02 Перед испытанием образец, состоящий из двух сопряженных деталей, неподвижно соединенных связывающим покрытием в форме охватывающего кольца, симметрично расположенного относительно наружной линии сопряжения деталей, снимают с оправки и устанавливают в захваты испытательной машины, а затем подвергают одноосному растяжению до разрушения.
Таким образом, предложенный образец для определения адгезионной прочности покрытий позволяет повышать точность при испытании в два раза.