CS259613B1

CS259613B1 - Device for reproducible testing scratches formation into test pieces' surface

Info

Publication number: CS259613B1
Application number: CS8610218A
Authority: CS
Inventors: Jiri Hugo; Jiri Ponesicky
Original assignee: Jiri Hugo; Jiri Ponesicky
Priority date: 1986-12-30
Filing date: 1986-12-30
Publication date: 1988-10-14
Also published as: CS1021886A1

Abstract

Zařízení sestává ze dvou po sobě posuvných desek připojených k zařízení pro vyvození lineárnho pohybu. Obě desky, tj. základová a posuvná deska, jsou opatřeny funkčními otvory pro nástroj na provedení vrypu, přičemž ke spodní volné straně posuvné desky je upnuto zkušební těleso. Na horní volnou plochu základové desky je připojen zatěžovací mechanismus opatřený nástrojem na provedení vrypu, zejména strojní šicí jehlou. Zatěžovací mechanismus sestává z dvojice podpor spojených se základovou deskou, v nichž je uložena osička, na které je výkyvné uložena dvouramenná páka. V jednom rameni páky je vytvořen otvor pro směrové uchycení nástroje, jehož podélná osa svírá s povrchem zkušebního tělesa úhel od 30 do 150°. Druhé rameno páky je ukončeno kolíkem, ke kterému je připojena tažná pružina, jejíž předpětí je nastavitelné.The device consists of two consecutive sliding devices plates attached to the drawing device linear motion. Both plates, ie foundation plates and a sliding plate are provided functional holes for the execution tool scratch, with the bottom free side sliding plate is clamped to the test specimen. On the upper free surface of the base plate is attached load mechanism equipped with tool for scratching, especially machine scratching sewing needle. The load mechanism consists from a pair of fundamentals on which the axle is placed, on which is pivotally supported by a two-arm lever. An opening is formed in one lever arm for directional tool attachment, whose longitudinal the axis forms with the test specimen surface an angle of from 30 to 150 °. Second lever arm is terminated by the pin to which it is attached a tension spring whose preload is adjustable.

Description

Vynález se týká zařízení pro vytváření reprodukovatelných zkušebních vrypů do povrchu zkušebních těles z různých materiálů, zejména nekovových materiálů, například plastů, pro hodnocení odolnosti jejich povrchů proti mechanickému poškození při jejich silovém styku s cizím předmětem vyšší tvrdosti.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a device for generating reproducible test cuts into the surface of test specimens of various materials, in particular non-metallic materials, such as plastics, for assessing the resistance of their surfaces to mechanical damage during their force contact with foreign objects of higher hardness.

Výrobky z nekovových materiálů, zejména plastů, jakož i výrobky opatřené povrchovou vrstvou například z plastů a nátěrových hmot musí v řadě případů splňovat i nároky na přijtelné estetické a optické vlastnosti a stálost těchto vlastností v průběhu jejich životnosti. Nejdůležitějším druhem povrchového poškození výrobků jsou vrypy způsobené náhodným pohybem cizích ostrých předmětů vyšší tvrdosti po povrchu výrobků. Pro hodnocení optického účinku těchto vrypů je třeba porovnat odolnost různých materiálů, resp. jejich povrchových vrstev. Velikost vrypu, resp. velikost optického účinku vrypu závisí na tvaru a vlastnostech příslušného nástroje na zhotoveni vrypu, na poloze nástroje vzhledem k povrchu zkoušeného materiálu, na přítlačné síle a na rychlosti posunu nástroje po hodnoceném povrchu. Zařízení umožňující poškození materiálu vrypem konstantní silou a tlakem však dosud nebylo uplatněno, a prováděné zkoušky byly proto přímo závislé na subjektivním postupu pracovníka. Tyto skutečnosti neumožňovaly objektivní vyhodnocování odolnosti povrchů materiálů proti mechanickému poškození. Zhotovení mezi nástrojem a povrchem zkušebního tělesa, definovanou přítlačnou sílu na nástroj a definovanou — konstatní — rychlost posuvu nástroje na povrchu. Úhel, rychlost a zejména přítlačná síla výrazným způsobem ovlivňují vzhled, tj. optický účinek vrypu.Products made of non-metallic materials, in particular plastics, as well as products coated with plastics and coatings, for example, must in many cases meet the requirements for acceptable aesthetic and optical properties and the durability of these properties over their lifetime. The most important type of surface damage to products is scratches caused by accidental movement of foreign sharp objects of higher hardness on the surface of products. In order to evaluate the optical effect of these scratches, it is necessary to compare the resistance of different materials, respectively. their surface layers. Size of scratch, resp. The magnitude of the optical effect of the scratch depends on the shape and properties of the respective tool on the scratch making, the position of the tool relative to the surface of the material to be tested, the contact force and the speed of tool travel over the surface being evaluated. However, a device enabling the material to be scratched by constant force and pressure has not yet been applied, and the tests performed were therefore directly dependent on the worker's subjective action. These facts did not allow an objective evaluation of the resistance of material surfaces to mechanical damage. The fabrication between the tool and the test specimen surface, the defined tool pressing force and the defined constant speed of the tool feed on the surface. The angle, velocity and, in particular, the contact force significantly influence the appearance, i.e. the optical effect of the scratch.

Uvedené nevýhody odstraňuje zařízení pro vytváření reprodukovatelných vrypů do povrchu zkušebních těles podle předmětného vynálezu. Zařízení sestává ze dvou po sobě posuvných desek připojených k zařízení pro vyvození lineárního pohybu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že základová deska je opatřena dvěma tvarovanými lištami, ve kterých je uložena posuvná deska. Obě desky jsou opatřeny funkčními otvory pro nástroj na provedení vrypu. Ke spodní volné straně posuvné desky je přes funkční otvor upnuto pomocí přítlačné lišty zkušební těleso. K horní volné ploše základové desky je připojen zatěžovaci mechanismus, opatřený nástrojem pro provedení vrypu. Zatěžovací mechanismus pracuje s konstantní nebo proměnnou přítlačnou silou, odvozenou od zvoleného konstantního nebo proměnného předpětí tažné pružiny. Podstata spočívá v tom, že tento zatěžovaci mechanismus sestává ze dvou podpor pevně spojených se základovou deskou. V podporách je uložena osička, na které je výkyvné uložena dvouramenná páka, která je v odlehčené poloze fixována aretačním šroubem. V jejím jednom rameni je otvor pro směrové uchycení nástroje na provedení vrypu, jehož podélná osa svírá s povrchem zkoušeného tělesa úhel od 30 do 150°, a druhé rameno dvouramenné páky je ukončeno kolíkem. Ke kolíku je připojena tažná pružina, jejíž předpětí je nastavitelné pomocí stavěcího šroubu. Poloha stavěcího šroubu je zafixována v můstku pevně spojeném se základovou nebo posuvnou deskou. Nástroj na provedení vrypu sestává ze šroubu s průchozím axiálním otvorem pro strojní šicí jehlu, jehož průměr odpovídá na jednom konci průměru ouška šicí jehly, a na protilehlém konci průměru jejího dříku. Přechodový kužel šicí jehly je pomocí přítlačného šroubu zatlačen na vnitřní hranu menšího axiálního otvoru šroubu, s přesahem hrotu šicí jehly o 2 až 4 mm od čelní plochy šroubu.These disadvantages are overcome by a device for producing reproducible scratches into the surface of the test specimens of the present invention. The device consists of two successive sliding plates connected to the device for generating linear movement. The essence of the invention is that the base plate is provided with two shaped strips in which the sliding plate is mounted. Both plates are provided with functional holes for the engraving tool. The test body is clamped to the underside of the sliding plate via a functional opening using a pressure bar. A load mechanism provided with a scratch tool is attached to the upper free surface of the base plate. The loading mechanism operates with a constant or variable contact force derived from the selected constant or variable tension spring preload. The principle is that this loading mechanism consists of two supports firmly connected to the base plate. In the supports there is an axle on which the two-arm lever is pivoted, which is fixed in the unloaded position by a locking screw. In one arm there is an opening for the directional attachment of the scratch tool whose longitudinal axis forms an angle of 30 to 150 ° with the surface of the test body, and the other arm of the two-arm lever is terminated by a pin. A tension spring is attached to the pin, the bias of which is adjustable by means of an adjusting screw. The position of the set screw is fixed in a bridge fixed to the base or slide plate. The notching tool consists of a bolt with a through axial bore for the machine sewing needle, the diameter of which corresponds at one end of the diameter of the sewing needle handle and at the opposite end of the diameter of its shaft. The sewing needle transition cone is pushed on the inner edge of the smaller axial bore of the screw by the pressure screw, with the sewing needle tip overlapping by 2 to 4 mm from the screw face.

Zařízení podle vynálezu umožňuje vytvoření vrypu za definovaných podmínek mechanického namáhání, tj. nástrojem definovaného tvaru a definovaného materiálu, resp. z materiálu definovaných vltstností, působícím na povrch zkušebního tělesa známou a volitelnou normální silou a pohybujícím se po povrchu zkušebního tělesa známou a volitelnou rychlostí při zvolených atmosférických podmínkách, zejména teplotě a vlhkosti vzduchu.The device according to the invention makes it possible to create an indentation under defined mechanical stress conditions, i.e. by a tool-defined shape and a defined material or material. a material of defined masses acting on the test specimen surface by a known and selectable normal force and moving on the test specimen surface at a known and selectable speed at selected atmospheric conditions, in particular temperature and humidity.

Příkladné provedení zařízení podle vynálezu je schematicky zobrazeno na připojených výkresech, kde na obr. 1 je celková sestava zařízení v podélném řezu, na obr. 2 v půdoryse, na obr. 3 sestava v příčném řezu, a na obr. 4 nástroj na provedení vrypu v podélném řezu.An exemplary embodiment of the device according to the invention is shown schematically in the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows the overall assembly of the device in longitudinal section, Fig. 2 in plan view, Fig. 3 the cross-section assembly, and Fig. 4 in longitudinal section.

Příklad 1Example 1

Zařízení s konstantní přítlačnou normálnou silou (obr. 1 až 3) se skládá ze základové desky 1 opatřené párem tvarových vodicích lišt 3, ve kterých je uložena posuvná deska 2. V podélné ose základové desky 1 je vyfrézován funkční otvor 4, a v podélné ose posuvné desky 2 funkční otvor 5 ve tvaru drážky. Na funkční otvor 5 v posuvné desce 2 přiléhá zkušební těleso 8, které je orientováno zkoušenou plochou směrem k funkčnímu otvoru 5, a jehož zkoušená plocha o velikosti 80 x 10 mm přesahuje okraje otvoru 5. Na obou okrajích otvoru 5 jsou v jeho podélné ose zakotveny dva šrouby, jejichž matice slouží k upnutí zkušebního tělesa 8 prostřednictvím přítlačné lišty 7. Přítlačná lišta 7 je na ploše přivrácené ke zkušebnímu tělesu 8 opatřena zarážkami pro snazší zajištění polohy zkušebního tělesa 8. Pravý okraj základové desky 1 je pevně spojen s destičkou 20 o tloušťce shodné s tloušťkou posuvné desky 2, umožňující souosé upnutí celého zařízení do čelistí 21 trhacího stroje. Pomocí šroubů je k horní ploše základové desky 1 připojen zatěžovací mechanismus s nástrojem 6 na provedení vrypu. Zaíěžovací mechanismus se skládá ze dvou podpor 9 pevně spojených se základovou deskou 1, kterými prochází osička 10. Osička 10 je v podporách 9 pevně fixována. Na osičce 10 je výkyvné uložena dvouramenná páka 11, která je v odlehčené poloze fixována aretačním šroubem 12. V jednom rameni páky 11 je otvor se závitem pro montáž nástroje 6 na provedení vrypu, který je v nastavené poloze fixován maticí. Podélná osa nástroje 6 svírá s povrchem zkušebního tělesa 8 úhel 90°. Nástroj 6 prochází funkčními otvory 4, 5 v základové desce 1 a posuvné desce 2, a svým pracovním hrotem dosedá na zkušební těleso 8. Druhé rameno páky 11 tvoří našroubovaný kolík 13. Součástí zatěžovacího mechanismu je dále můstek 16 spojený šrouby se základovou deskou 1. Poloha můstku 16 na základové desce 1 je přestavitelná ve směru podélné osy zařízení. Otvorem v můstku 16 prochází stavěči šroub 15 s nastavitelnou polohou ve směru podélné osy. Poloha stavěcího šroubu 15 v můstku 16 je fixována dvěma maticemi. Mezi kolíkem a koncem stavěcího šroubu 15 je uchycena předepnutá tažná pružina 14.The device with constant normal force (Figs. 1 to 3) consists of a base plate 1 provided with a pair of shaped guide rails 3 in which a sliding plate 2 is mounted. A functional opening 4 is milled in the longitudinal axis of the base plate 1 and a longitudinal axis of the sliding plate 2 a functional opening 5 in the form of a groove. The test opening 8 in the sliding plate 2 adjoins the test body 8, which is oriented with the test surface towards the functional opening 5, and whose test surface of 80 x 10 mm extends beyond the edges of the opening 5. On both edges of the opening 5 are anchored in its longitudinal axis two screws whose nuts serve to clamp the test body 8 by means of the pressure bar 7. The pressure bar 7 is provided on the surface facing the test body 8 with stops to facilitate positioning of the test body 8. The right edge of the base plate 1 is firmly connected to the plate 20 of thickness equal to the thickness of the sliding plate 2, allowing the whole device to be coaxially clamped into the jaws 21 of the shredder. A load mechanism with an engraving tool 6 is connected to the upper surface of the base plate 1 by means of screws. The loading mechanism consists of two supports 9 fixedly connected to the base plate 1 through which the axis 10 passes. The axis 10 is fixed in the supports 9. A two-arm lever 11 is pivotably mounted on the axle 10 and is fixed in the unloaded position by a locking screw 12. In one arm of the lever 11 there is a threaded hole for mounting a scratch-making tool 6 which is fixed in a set position by a nut. The longitudinal axis of the tool 6 forms an angle of 90 ° with the surface of the test body 8. The tool 6 passes through the functional openings 4, 5 in the base plate 1 and the sliding plate 2, and with its working tip rests on the test body 8. The second lever arm 11 forms a bolted pin 13. The loading mechanism further comprises a bridge 16 connected by bolts to the base plate 1. The position of the bridge 16 on the base plate 1 is adjustable in the direction of the longitudinal axis of the device. An adjustment screw 15 with an adjustable position in the direction of the longitudinal axis extends through the opening in the bridge 16. The position of the set screw 15 in the bridge 16 is fixed by two nuts. A preloaded tension spring 14 is mounted between the pin and the end of the set screw 15.

Nástroj 6 na provedení vrypu se skládá ze šroubu 17 M6 x 40, do kterého je v jeho podélné ose z jedné strany vyvrtán větší kruhový otvor odpovídající průměru dříku normalizované strojní šicí jehly 100 13, a do protilehlé strany menší otvor o průměru odpovídajícímu průměru ouška této jehly 18. Oba otvory na sebe uvnitř šroubu 17 s průchozím axiálním otvorem navazují, a větší otvor je u čela šroubu opatřen závitem M2,6. Do otvorů je zasunuta strojní šicí jehla 100 18. Délka většího otvoru je volena tak, aby při dosednutí kužele jehly 18 na vnitřní hranu menšího otvoru přesahoval hrot jehly 18 zkosené čelo šroubu 17 s průchozím axiálním otvorem o 2 až 4 mm. Na vnitřní hranu menšího otvoru je jehla 18 zatlačena přítlačným šroubem 19 M2, 6x8 se zmenšeným průměrem hlavy.The scratch tool 6 consists of a 17 M6 x 40 screw into which a larger circular hole corresponding to the shaft diameter of a standardized machine sewing needle 100 13 is drilled from one side in its longitudinal axis, and a smaller hole corresponding to the diameter of the handle The two bores are adjacent to each other within the bolt 17 with the through axial bore, and the larger bore is threaded M2.6 at the screw face. A machine sewing needle 100 18 is inserted into the holes. The length of the larger hole is selected so that when the needle cone 18 touches the inner edge of the smaller hole, the tip of the needle 18 protrudes the tapered face of the bolt 17 with a through axial hole by 2-4 mm. A needle 18 is pushed onto the inner edge of the smaller hole by a pressure screw 19 M2, 6x8 with a reduced head diameter.

Volný konec posuvné desky 2 a destičky 29 zařízení pro vytváření reprodukovatelných zkušebních vrypů se upne do čelistí 21 trhacího stroje v poloze naznačené na obr. 1. Na funkční otvor 5 posuvné desky 2 se přiloží a upne přítlačná lišta 7 se zkušebním tělesem 8 orientovaným zkoušeným povrchem k posuvné desce 2. Stavěcím šroubem 15 se nastaví velikost předpětí tažné pružiny 14, aretačním šroubem 12 se uvolní dvouramenná páka 11 a nástroj 6 dosedne v důsledku silového účinku tažné pružiny 14 hrotem strojní šicí jehly 18 na povrch zkušebního tělesa 8. Zvolenou rychlostí se spustí pohyb čelisti 21 trhacího stroje ve směru šipky. Hrot jehly 18 vyrývá v povrchu zkušebního tělesa 8 vryp. Po posuvu posuvné desky 2 a zvolenou velikost se pohyb čelisti 21 trhacího stroje zastaví, páka 11 se aretačním šroubem 12 zafixuje v poloze, která přeruší styk hrotu jehly 18 s povrchem zkušebního tělesa 8, a zkušební těleso 8 s přítlačnou lištou 7 se uvolní a vyjme. Zapnutím zpětného pohybu čelisti 21 trhacího stroje proti směru šipky se posuvná deska 2 vrátí do původní polohy.The free end of the sliding plate 2 and the plate 29 of the reproducible test score formation device are clamped into the jaws 21 of the tearing machine in the position indicated in Fig. 1. A pressure bar 7 with the test surface 8 oriented with the test surface 8 is applied and clamped The preload of the tension spring 14 is adjusted by the adjusting screw 15, the two-arm lever 11 is released by the locking screw 12 and the tool 6 abuts against the surface of the test body 8 due to the force effect of the tension spring 14. moving the jaw 21 in the direction of the arrow. The tip of the needle 18 engraves an incision in the surface of the test body 8. After moving the slide plate 2 and the selected size, the movement of the jaw 21 is stopped, the lever 11 is fixed by the locking screw 12 in a position that breaks the contact of the needle tip 18 with the surface of the test body 8, and the test body 8 with the pressure bar 7 is released and removed. . By switching back the jaw 21 of the shredder against the direction of the arrow, the slide plate 2 returns to its original position.

Příklad 2Example 2

Zařízení s proměnnou normálnou silou (obr. lj je shodné se zařízením popsaným v příkladu 1, s tím rozdílem, že můstek 16 je pevně spojen s posuvnou deskou 2. Toto spojení umožňuje další, druhý funkční otvor 22 v základové desce 1. Při pohybu čelisti 21 ve směru šipky se v průběhu vyrývání vrypu mění, tj. zmenšuje předpětí tažné pružiny 14, čímž se mění, tj. zmenšuje známým způsobem i velikost přítlačné normální síly, působící hrotem nástroje 6 na provedení vrypu do povrchu zkušebního tělesa 8.The device of variable normal force (Fig. 1j is identical to the device described in Example 1, except that the bridge 16 is rigidly connected to the sliding plate 2. This connection allows for a second, second functional opening 22 in the base plate 1. As the jaw moves 21 in the direction of the arrow changes during the engraving of the scratch, i.e. the preload of the tension spring 14 decreases, thereby varying, i.e. in a known manner, the amount of the normal pressing force exerted by the stylus.

Claims

Subject

Apparatus for producing reproducible test scratches into the surface of test specimens, comprising two successive sliding plates connectable to a linear motion generating device, characterized in that the base plate (1) is provided with two shaped guide rails (3) in which a sliding plate (2) is disposed, and both plates (1 and 2) are provided with functional holes (4 and 5) for the scratch-making tool (6), with a functional opening (5 j) to the underside of the sliding plate (2). The test body (8) is clamped by means of a pressure bar (7), and a load mechanism provided with an engraving tool (6) is connected to the upper free surface of the base plate (1).

2. Apparatus according to claim 1, characterized by

BACKGROUND OF THE INVENTION in that the loading mechanism consists of two supports (9) rigidly connected to the base plate (1), in which the axle (10) is mounted, on which the two-arm lever (11) is pivoted and fixed in the unloaded position (12), and in which one hole is provided for the directional gripping of the scratch tool (6), the longitudinal axis of which forms an angle of 30 to 150 ° with the test body surface (8j) and the other arm of the two-arm lever (11) a pin (13) to which a tension spring (14) is connected, the bias of which is adjustable by means of an adjusting screw (15), the position of which is fixed in a bridge (16) firmly connected to the base plate (11).

Device according to Claims 1 and 2, characterized in that the web (16) is fixedly connected to the sliding plate (2).

Device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the scoring tool (6) consists of a screw (17) with a through axial bore for the machine sewing needle (18), whose bore diameter corresponds to one end of the sewing needle (18) and at the opposite end of its shaft diameter, wherein the sewing needle transition cone (18) is pushed onto the inner edge of the smaller axial bore of the screw (17) by a pressure screw (19), overlapping the sewing needle tip (18) by 2 to 4 mm from the face of the screw (17).