ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ НА АДГЕЗИОННУЮ ПРОЧНОСТЬ ДИСПЕРСНЫХ КОМПОЗИТОВ НА КЛЕЕВОЙ ОСНОВЕ
DEVICE FOR TESTING ADHESION STRENGTH OF DISPERSED COMPOSITES ON AN ADHESIVE BASIS

Полезная модель относится к области испытаний клееполимерных покрытий и может быть использована для определения адгезионной прочности композиционных материалов с дисперсным наполнителем и клеевой основой.
Известен способ определения адгезионной прочности материалов, оцениваемой по напряжению сдвига [1], для реализации которого, используется металлический цилиндрический стержень с нанесенным покрытием и матрица, через которую производится его продавливание. Формирование покрытия сопряжено: с наличием цилиндрической формы, ее креплением на стержне и последующем удалении; с необходимостью обработки покрытия для исключения смещения осевых линий стержня и покрытия; с невысокой универсальностью проведения исследований сопряженных с широким диапазоном изучаемых параметров не может обеспечить качество проведения испытаний и необходимую достоверность получаемых данных. Это не позволяет рекомендовать данный метод для проведения испытаний при оптимизации составов клееполимерных дисперсно-наполненных композитов по величине адгезионной прочности.
За прототип принято приспособление, используемое в способе [2], состоящее из матрицы и пуансона. Матрица представлена массивным цилиндром со ступенчатым отверстием, в верхней области, которого осуществляется формирование исследуемого композита. Адгезионная прочность, характеризуемая напряжением сдвига, определяется путем продавливания пуансоном сформированного опытного дисперсного клееполимерного композита. К его недостаткам следует отнести необходимость использования несколько матриц при испытаниях большого количества составов и экспериментальных факторов, что существенно снижает универсальность приспособления и производительность проведения исследований.
Техническим результатом полезной модели является повышенные универсальность приспособления и производительность проведения исследований с большим количеством экспериментальных параметров (состав композита, дисперсность наполнителя, материал, состояние поверхности подложки) за один цикл испытаний.
Технический результат достигается за счет того, что приспособление состоит из сменной цилиндрической полой матрицы, предназначенной для формирования опытного композита, и массивной полой обоймы, с двумя опорными поверхностями для установки и крепления матрицы.
Матрица изготавливается из материала, диктуемого задачами эксперимента, и представляет собой полый цилиндр с опорным буртом в верхней части диаметр и толщина которого должна обеспечить ее надежную установку и крепление в обойме. Внутренняя поверхность может иметь различные шероховатость и профиль в зависимости от цели исследования. Геометрические параметры отверстия, должны обеспечить такую площадь, которая достаточна для контактирования системы «покрытие подложка» с учетом влияния всех параметров, определяющих адгезионную прочность. Матрица является сменным элементом, что позволяет проводить исследования в широком диапазоне экспериментальных факторов и обеспечивает высокую универсальность приспособления и производительность проведения испытаний.
Обойма представляет собой массивное металлическое тело с цилиндрической полостью трех различных диаметров и высот. Диаметры внутренних ступеней полости равны диаметрам опорного бурта и матрицы соответственно. Диаметр нижней опорной поверхности выбирается из условия, что он должен быть больше диаметра полости матрицы.
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 - Ra 1,6.
Указанная совокупность существенных признаков обеспечивает у заявленного приспособления признаки, отличные от прототипа, а именно: оно состоит из двух конструктивных частей - матрицы и обоймы; матрица является сменным элементом и устанавливается во внутренней полости обоймы заподлицо с ее верхним торцом; в верхней части матрицы предусмотрен опорный бурт, обеспечивающий надежное ее крепление в обойме; матрица и обойма имеют две опорные поверхности; 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 Ra 1,6.
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 1 с опорным буртом 2 и полостью для формирования опытного композита 3.
На фигуре 2 показана обойма 4 с опорными поверхностями: 5 - для бурта, 6 - для основания матрицы.
На фигуре 3 показана схема проведения испытаний с использованием приспособления в сборе: 1 - матрица с опорным буртом; 4 - обойма; 7 - шток (пуансон); 8 - 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.