ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОГЕЗИОННОЙ ПРОЧНОСТИ ГАЗОТЕРМИЧЕСКИХ ПОРОШКОВЫХ ПОКРЫТИЙ

Техническое решение относится к области испытательной технике и позволяет расширить функциональные возможности образца для определения прочности сцепления соединения и исследования механических свойств, а именно к образцам для оценки когезионной 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 устройство для определения адгезионной прочности теплозащитного покрытия на сдвиг (патент РФ №2548378, МПК G01N 19/04, опубл. 20.03.2015). Устройство для определения адгезионной прочности теплозащитного покрытия на сдвиг, содержит подложку в виде наружных поверхностей одного диаметра двух установленных встык цилиндров, центральную шпильку с упорными элементами, захваты и покрытие в виде охватывающего цилиндры кольца, причем шпилька имеет резьбу, а цилиндры выполнены соответственно с отверстием и выступом сопрягаемыми между собой с возможностью поджатая по стыку, дополнительно содержит шайбу с фиксатором, причем покрытие выполнено в виде внутреннего металлического подслоя и наружного керамического слоя, причем покрытие несимметрично по длине относительно стыка цилиндров, шайба является ограничителем длины с торца покрытия минимальной длины до стыка цилиндров и установлена с фиксацией снаружи такого цилиндра, цилиндры расположены на шпильке с возможностью поджатая по стыку упорными элементами в виде гаек, при этом площадь поперечного сечения кольца керамического слоя теплозащитного покрытия превышает площадь наружной поверхности подслоя от стыка цилиндров до торца шайбы в соответствии с соотношением.
Недостатком известного технического решения является повышенная трудоемкость и невозможность многократного использования образца, недостаточное качество подготовки поверхности подложки
Задачей технического решения является повышение качества подготовки поверхности подложки, снижение трудоемкости и предоставления возможности многократного использования образца.
Поставленная задача достигаются тем, что образец для определения когезионной прочности газотермических порошковых покрытий состоит из двух установленных встык цилиндров, на область стыка внешних поверхностей которых нанесено покрытие в виде охватывающего кольца, центральную шпильку с упорными элементами, цилиндры выполнены сопрягаемыми между собой с возможностью поджатия по стыку упорными элементами в виде гаек, причем внешняя поверхность цилиндров выполнена ступенчатой с различными диаметрами, центральная шпилька с упорными элементами выполнена в виде оправки, установленные встык цилиндры сопряжены коническими торцевыми поверхностями по углом 75°, причем торец одного цилиндра выполнен с конической выемкой, а другого с коническим выступом, на внешние поверхности цилиндров с различными диаметрами дополнительно установлены защитные экраны, ограничивающие зону нанесения покрытия, которые закреплены с помощью резьбы, выполненной на внешней цилиндрической поверхности меньшего диаметра, покрытие выполнено из самофлюсующихся материалов и эпоксидной смолы, толщиной слоя равной толщине стенок защитных экранов.
Сущность предлагаемого патента на полезную модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображен продольный разрез образца для определения когезионной прочности газотермических порошковых покрытий;
На фиг. 2 изображен продольный разрез образца с нанесенным покрытием и защитными экранами;
На фиг. 3 изображен продольный разрез образца с нанесенным покрытием и последующим его шлифованием;
На фиг. 4 продольный разрез образца, подготовленного для проведения испытаний по определению когезионной прочности.
Образец для определения когезионной прочности газотермических порошковых покрытий состоит из двух полых цилиндров (деталей) 2 и 3, имеющих ступенчатую поверхность, образованную двумя участками с различным диаметром. Соединение цилиндров 2 и 3 осуществлено на оправке 1 и выполнено в виде сопряжения конических торцевых поверхностей 4 цилиндров, выполненных на торцах деталей большего диаметра, под углом 75°, т.е. торец детали 2 имеет коническую выемку, а соединенный с ним торец детали 3 с соответствующим коническим выступом. На торцах меньшего диаметра деталей 2 и 3 выполнены центровые отверстия 9, позволяющие выполнять механическую обработку всех наружных поверхностей образца. На участках деталей меньшего диаметра выполнена резьба. На наружных боковых поверхностях втулок 2 и 3 установлены защитные экраны8 посредством резьбового соединения, и в месте сопряжения конических торцевых поверхностей 4 нанесено самофлюсующееся покрытие 7. Детали 2 и 3 насажены на оправку 1 и затянуты с помощью упругой шайбы 5 и гайки 6.
Сопряжение цилиндров под углом 75°, по конической поверхности при сборке на оправке позволяет устанавливать их без зазора, обеспечивая повышение жесткость образца, исключая нарушение соосности и радиального смещения наружных поверхностей цилиндров на всех этапах испытания.
1
2
Сборку образца для испытаний на когезионную прочность проводят следующим образом. На оправку 1 насаживают детали 2 и 3, соединяют их под углом 75°, по конической торцевой поверхности и плотно затягивают при помощи шайбы 5 и гайки 6. Детали 2 и 3 выполняют из материала подложки (например, сталь 45). Наружные цилиндрические поверхности большего диаметра втулок 2 и 3 образца подвергают дробеструйной обработке и очистке до получения диаметра d. На винтовые поверхности деталей 2 и 3 образца навинчивают защитные экраны 8, затем на поверхности деталей 2 и 3, заключенных между защитными экранами, наносят самофлюсующееся покрытие 7 толщиной слоя равной толщине стенок защитных экранов, и подвергают его оплавлению с последующим шлифованием до получения диаметра d. Перед испытанием образец, состоящий из двух сопряженных деталей, неподвижно соединенных нанесенным покрытием в форме охватывающего кольца, симметрично расположенного относительно наружной линии 10 сопряжения деталей, снимают с оправки и устанавливают в захваты испытательной машины, а затем подвергают одноосному растяжению до разрушения.
Таким образом, предложенный образец для определения когезионной прочности газотермических порошковых покрытий повышено качество подготовки поверхности подложки, обеспечена жесткость образца, реализована возможность многоразового использования образцов и снижена трудоемкость.