УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ АДГЕЗИИ ПОКРЫТИЯ С ОСНОВОЙ

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике и может быть использована для определения адгезионной прочности сцепления покрытия с основой.
2
Известно приспособление для определения адгезии покрытия с основным материалом, содержащее матрицу с конусным отверстием, плотно вставленный в это отверстие конус, выполненный из основного материала, навинченную на эту матрицу гайку для поджима конуса и пружину, установленную между конусом и гайкой. Рабочая поверхность матрицы с торцом штифта использованы в качестве основного материала. Конус, заведенный в коническое отверстие матрицы, прижимается к ней гайкой через пружину с усилием, превышающим импульс силы, возникающей при соударении материала покрытия, нанесенного на рабочую поверхность матрицы, с торцом конуса (авторское свидетельство 577439 SU, M. Kл. G01N 19/04).
Основными недостатками известного приспособления являются низкие скорость и точность определения сцепления покрытия с основным материалом вследствие отсутствия возможности обеспечения автоматизации определения адгезионной прочности.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели (прототипом) является устройство для определения прочности сцепления покрытия с основой, содержащее матрицу с конусным или цилиндрическим отверстием, установленный в это отверстие заподлицо с рабочей поверхностью матрицы штифт, клеевой слой, нанесенный на внешнюю поверхность покрытия, в свою очередь нанесенного на рабочую поверхность матрицы и торец штифта, и накидную гайку. Накидная гайка закреплена на матрице таким образом, что она полностью соприкасается с клеевым слоем, находящимся
между покрытием и накидной гайкой. После затвердевания клеевого слоя к штифту и накидной гайке прикладывается нормальное усилие отрыва, по величине которого определяется прочность сцепления покрытия с основой, в качестве которой использованы рабочая поверхность матрицы с торцом штифта (патент 2294531 RU, МПК G01N 19/04 (2006.01)).
Недостатками описанного устройства являются низкие быстродействие и точность определения прочности сцепления покрытия с основой вследствие отсутствия возможности обеспечения автоматизации определения адгезионной прочности и обработки результатов.
Задачей полезной модели является повышение быстродействия и точности определения прочности сцепления покрытия с основой.
Поставленная задача решается тем, что устройство для контроля адгезии покрытия с основой, содержащее матрицу с конусным или цилиндрическим отверстием и установленный заподлицо в этом отверстии штифт, клеевой слой, нанесенный на внешнюю поверхность покрытия, в свою очередь нанесенного на рабочую поверхность матрицы и торец штифта, накидную гайку, закрепленную на матрице полностью соприкасающейся с клеевым слоем, причем рабочая поверхность матрицы с торцом штифта использованы в качестве основы, согласно изобретению снабжено соленоидом, механически связанным со штифтом и управляемым источником постоянного напряжения, выход которого подключен к соленоиду, задатчиком интенсивности, выход которого соединен с входом управляемого источника постоянного напряжения, преобразователем ток-напряжение, вход которого подключен к соленоиду, усилителем постоянного напряжения, вход которого подсоединен к выходу преобразователя ток-напряжение, а выход - к входу введенного в устройство аналого-цифрового преобразователя (АЦП). При этом выход аналого-цифрового преобразователя связан с компьютером, обрабатывающим информацию о зависимости силы воздействия на штифт от тока соленоида для определения средней прочности сцепления покрытия с основой.
Повышение быстродействия и точности определения прочности сцепления покрытия с основой обусловлены автоматизацией определения адгезионной прочности и обработки результатов, так как создание силы, которая отрывает штифт от покрытия, нанесенного на основу, по предварительно заданному задатчиком интенсивности закону, осуществляется благодаря введению соленоида, являющегося втягивающим электромагнитом. При этом соленоид подключен к управляемому источнику постоянного напряжения, который вырабатывает изменяющееся напряжение, закон и скорость изменения которого формируются задатчиком интенсивности. Измерение силы отрыва штифта от покрытия осуществляется косвенно - путем измерения протекающего через соленоид тока; ток с помощью преобразователя ток-напряжение преобразуется в напряжение, которое усиливается и подвергается оцифровке посредством АЦП. Далее полученный цифровой код поступает в компьютер, где он обрабатывается и формируются параметры и зависимости, характеризующие адгезионную прочность сцепления покрытия с основой.
Функциональная схема предлагаемой полезной модели представлена на приведенном чертеже.
Дополнительно на чертеже линией со стрелкой, обращенной слева направо, обозначено направление силы Р, воздействующей на штифт.
Устройство для контроля адгезии покрытий с основой содержит матрицу 1 с конусным или цилиндрическим отверстием, штифт 2, расположенный в этом отверстии заподлицо с рабочей поверхностью 3 матрицы 1. На рабочую поверхность 3 матрицы 1 и торец 4 штифта 2, использованные в качестве основы, нанесено покрытие 5. На внешнюю поверхность покрытия 5 нанесен клеевой слой 6. На матрицу 1 со стороны покрытия 5 навинчена до полного соприкосновения с клеевым слоем 6 накидная гайка 7. Таким образом, клеевой слой 6 расположен между покрытием 4 и накидной гайкой 7 для их скрепления. Накидная гайка 7 шарнирно связана с неподвижной опорой 8.
Со штифтом 2 механически связан соленоид 9, управляемый источником 10 постоянного напряжения, выход которого подключен к соленоиду 9. Вход управляемого источника 10 постоянного напряжения соединен с выходом задатчика 11 интенсивности. Вход преобразователя 12 ток-напряжение подключен к соленоиду 9, а выход - к входу усилителя 13 постоянного напряжения. Выход усилителя 13 постоянного напряжения подсоединен к входу АЦП 14, выход которого связан с компьютером 15, обрабатывающим информацию о зависимости силы воздействия на штифт от тока соленоида для определения средней прочности сцепления покрытия с основой.
Управляемый источник 10 постоянного напряжения предназначен для формирования и подачи напряжения на соленоид 9. Задатчик 11 интенсивности 9, подключенный к источнику 10 постоянного напряжения, предназначен для формирования закона и скорости изменения напряжения источника 10. Преобразователем 12 ток-напряжение ток соленоида 9 преобразуется в напряжение. Напряжение преобразователя 12 усиливается усилителем 13. АЦП 14 предназначен для преобразования напряжения, усиленного усилителем 13, в цифровой код. Компьютер 15 обрабатывает полученный цифровой код и формирует параметры и зависимости, характеризующие адгезионную прочность сцепления покрытия с основой.
Устройство для контроля адгезии покрытия с основой работает следующим образом.
Штифт 2 размещается в отверстии матрицы 1 заподлицо с рабочей поверхностью 3, на которую наносится исследуемое покрытие 5. На внешнюю поверхность покрытия 5 наносится клеевой слой 6 и поджимается накидной гайкой 7, навинченной со стороны покрытия 5 на матрицу 1. После затвердевания клеевого слоя 6 накидная гайка 7 прикрепляется к неподвижной опоре 8, а штифт 2 механически соединяется с втягивающей частью соленоида 9. Производится запуск задатчика 11 интенсивности, который начинает формировать закон нарастания напряжения управляемого источника 10 постоянного напряжения и скорость нарастания этого напряжения. С увеличением напряжения
на соленоиде 9 нарастает сила Р, стремящаяся оторвать штифт 2 от покрытия 5. Ток, перетекающий по обмотке соленоида 9, преобразуется в напряжение с помощью преобразователя 12 ток-напряжение, которое затем усиливается усилителем 13. АЦП 14 преобразует усиленное напряжение в цифровой код, поступающий затем в компьютер 14. В момент отрыва штифта 2 от покрытия 5 сила Р резко уменьшается, что в свою очередь, вызывает резкое уменьшение тока соленоида 9. Таким образом, определение силы отрыва штифта 2 от покрытия 5 производится косвенным путем посредством измерения тока соленоида 9. Информация о величине тока соленоида 9 содержится в цифровом коде, вводимом с АЦП 14 в компьютер 15. Цепочка преобразований выглядит следующим образом:
Р→I→U→D,
где Р - сила, воздействующая на штифт;
I - ток соленоида;
U - напряжение, пропорциональное току соленоида;
D - цифровой код этого напряжения.
Память компьютера 15 содержит информацию о зависимости силы Р от тока соленоида 9. С учетом этой зависимости компьютером 15 обрабатывается цифровой код, в результате чего определяется сила отрыва штифта 2 от покрытия 5, закон изменения этой силы от времени и средняя прочность сцепления покрытия с основой, которая равна
отр
где F - усилие отрыва штифта, Н;
шт
2
S - площадь торца штифта, м.
Таким образом, автоматизация измерений и обработки результатов позволяет увеличить скорость и точность измерений при контроле адгезии покрытия с основой.