CN111426630A - 一种用于测量试样的涂层界面结合强度的测量装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于测量试样的涂层界面结合强度的测量装置，包括上基座、下基座和加载头，所述的上基座的底面中心和下基座的顶面中心均设置有圆形凸起，并且在两个圆形凸起对接后，上基座的底面和下基座的顶面之间形成环形槽，在该环形槽内喷涂涂层材料，所述的加载头可以对上基座施加恒定的旋转力，本发明结构简单，使用方便。

Description

一种用于测量试样的涂层界面结合强度的测量装置和方法
技术领域
本发明涉及测试装置的技术领域，具体为一种用于测量试样的涂层界面结合强度的测量装置和方法及加载方法。
背景技术
涂层材料的伺服效果直接影响关键部件甚至是整个机器设备的服役寿命。在服役过程中，由于涂层材料和基体材料在力学、热学等性能方面存在着差异，因此在机械、热等外部载荷的作用下会表现出两种材料在应力、应变上的不匹配，最终导致涂层材料的失效。而涂层材料和基体材料在接触面的粘结性能对涂层材料的服役寿命起着决定的作用。
力学性能的测试对涂层质量的判断起到了关键作用，在通过力学性能测试的时候，会采用一系列的指标来评定待测涂层结合面的质量好坏。因此，在评定涂层质量的时候，涂层的力学性能的测试设备显得极为重要。但是，目前已知的涂层界面测试装备结构比较复杂，且价格昂贵，并且无法对涂层界面的结合强度进行精准测量，造成涂层结合面质量评估的不确定性，从而影响了涂层的发展与应用。所以，研究一种高精度、结构简单、使用方便的涂层界面结合强度测量装备，对于涂层的发展与应用有着极其重要的作用。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的不足，解决现在的应力检测装置单一的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于测量试样的涂层界面结合强度的测量装置，包括上基座、下基座和加载头，所述的上基座的底面中心和下基座的顶面中心均设置有圆形凸起，并且在两个圆形凸起对接后，上基座的底面和下基座的顶面之间形成环形槽，在该环形槽内喷涂涂层材料，所述的加载头可以对上基座施加恒定的旋转力。
进一步的，所述的加载头的底面开设空腔，该空腔尺寸与上基座可滑动的配合，所述的空腔的内侧面倾斜的设置有滑块，所述的上基座的侧面倾斜的开设有螺纹槽，滑块可滑动的设置在螺纹槽内，加载头设置在上基座上后，滑块设置在螺纹槽内，外界动力向加载头施加竖直方向的压力。
进一步的，所述的螺纹槽与水平面之间的夹角为45°。
进一步的，所述的测量装置还包括校准装置，所述的校准装置包括两根连杆，两根所述的连杆对称的可拆卸的设置在下基座的顶面，所述的上基座在对应连杆的位置开设有两个装配孔，连杆与装配孔过渡配合。
优选的，所述的连杆球墨铸铁制成。
优选的，所述的涂层厚度为2㎜-10㎜，所述涂层的强度为200MPa-800MPa。
一种用于测量试样的涂层界面结合强度的测量方法，使用所述的测量装置，其特征在于：所述的测量方法包括保持所述上基体和所述下基体通过待测涂层粘接成一体，且撤走所述连杆，对所述下基体固定不动，对所述上基体通过加载头施加压力，将压力通过螺旋槽转换为扭矩，根据下列公式计算出试样的涂层界面结合强度：
Figure BDA0002504170180000021
其中τm为所述试样的涂层界面结合强度，F为所述施加压力，D为所述环形涂层试样的最大圆直径，d为所述环形涂层试样的最小圆直径，K为常数系数K＝8/π，R为圆台底座的半径，θ为螺旋槽的螺旋角。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明用于测量试样的涂层界面结合强度的测量装置具有结构简单、易于制造、测试效率高。
附图说明
图1为发明的正视图；
图2为发明的上基座的仰视图；
图3为发明的环形槽所在位置的示意图；
图4为发明的加载头的仰视图；
图5为发明的加载头A-A的剖视图。
其中：
上基座-1、下基座-2、加载头-3、圆形凸起-4、环形槽-5、空腔-6、滑块-7、螺纹槽-8、连杆-9、装配孔-10。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参考附图，一种用于测量试样的涂层界面结合强度的测量装置，包括上基座1、下基座2和加载头3，所述的上基座1的底面中心和下基座2的顶面中心均设置有圆形凸起4，并且在两个圆形凸起4对接后，上基座1的底面和下基座2的顶面之间形成环形槽5，在该环形槽5内喷涂涂层材料，所述的加载头3可以对上基座施1加恒定的旋转力，所述的加载头3的底面开设空腔6，该空腔6尺寸与上基座1可滑动的配合，所述的空腔6的内侧面倾斜的设置有滑块7，所述的上基座1的侧面倾斜的开设有螺纹槽8，滑块7可滑动的设置在螺纹槽8内，加载头3设置在上基座1上后，滑块7设置在螺纹槽8内，外界动力向加载头3施加竖直方向的压力，在加载头3试图向下移动的时候，滑块7在螺纹槽8内试图向下滑动，因为螺纹槽8内设置螺纹，试图下降的滑块7有对螺纹槽8施加旋转的力，所述的螺纹槽8与水平面之间的夹角为45°，所述的涂层厚度为2㎜-10㎜，所述涂层的强度为200MPa-800MPa。
具体的，所述的测量装置还包括校准装置，所述的校准装置包括两根连杆9，两根所述的连杆9对称的可拆卸的设置在下基座2的顶面，所述的上基座1在对应连杆9的位置开设有两个装配孔10，连杆9与装配孔10过渡配合，所述的连杆9球墨铸铁制成。
一种用于测量试样的涂层界面结合强度的测量方法，使用所述的测量装置，所述的测量方法包括保持所述上基体1和所述下基体2通过待测涂层粘接成一体，且撤走所述连杆9，对所述下基体2固定不动，对所述上基体1通过加载头3施加压力，将压力通过螺旋槽8转换为扭矩，根据下列公式计算出试样的涂层界面结合强度：
Figure BDA0002504170180000041
其中τm为所述试样的涂层界面结合强度，F为所述施加压力，D为所述环形涂层试样的最大圆直径，d为所述环形涂层试样的最小圆直径，K为常数系数K＝8/π，R为圆台底座的半径，θ为螺旋槽的螺旋角。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (7)

1.一种用于测量试样的涂层界面结合强度的测量装置，其特征在于：包括上基座、下基座和加载头，所述的上基座的底面中心和下基座的顶面中心均设置有圆形凸起，并且在两个圆形凸起对接后，上基座的底面和下基座的顶面之间形成环形槽，在该环形槽内喷涂涂层材料，所述的加载头可以对上基座施加恒定的旋转力。
2.根据权利要求1所述的一种用于测量试样的涂层界面结合强度的测量装置，其特征在于：所述的加载头的底面开设空腔，该空腔尺寸与上基座可滑动的配合，所述的空腔的内侧面倾斜的设置有滑块，所述的上基座的侧面倾斜的开设有螺纹槽，滑块可滑动的设置在螺纹槽内，加载头设置在上基座上后，滑块设置在螺纹槽内，外界动力向加载头施加竖直方向的压力。
3.根据权利要求2所述的一种用于测量试样的涂层界面结合强度的测量装置，其特征在于：所述的螺纹槽与水平面之间的夹角为45°。
4.根据权利要求3所述的一种用于测量试样的涂层界面结合强度的测量装置，其特征在于：所述的测量装置还包括校准装置，所述的校准装置包括两根连杆，两根所述的连杆对称的可拆卸的设置在下基座的顶面，所述的上基座在对应连杆的位置开设有两个装配孔，连杆与装配孔过渡配合。
5.根据权利要求4所述的一种用于测量试样的涂层界面结合强度的测量装置，其特征在于：所述的连杆球墨铸铁制成。
6.根据权利要求5所述的一种用于测量试样的涂层界面结合强度的测量装置，其特征在于：所述的涂层厚度为2㎜-10㎜，所述涂层的强度为200MPa-800MPa。
7.一种用于测量试样的涂层界面结合强度的测量方法，使用如权利要求1-6任一所述的测量装置，其特征在于：所述的测量方法包括保持所述上基体和所述下基体通过待测涂层粘接成一体，且撤走所述连杆，对所述下基体固定不动，对所述上基体通过加载头施加压力，将压力通过螺旋槽转换为扭矩，根据下列公式计算出试样的涂层界面结合强度：
Figure FDA0002504170170000021
其中τm为所述试样的涂层界面结合强度，F为所述施加压力，D为所述环形涂层试样的最大圆直径，d为所述环形涂层试样的最小圆直径，K为常数系数K＝8/π，R为圆台底座的半径，θ为螺旋槽的螺旋角。
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