DE102018210229A1

DE102018210229A1 - Method and device for testing the adhesion of a layer to a substrate

Info

Publication number: DE102018210229A1
Application number: DE102018210229.5A
Authority: DE
Inventors: Bernd Stuke; Felix Jaegle; Ronny Leonhardt; Matthias Pascal Uhrig
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-06-22
Filing date: 2018-06-22
Publication date: 2019-12-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung der Haftung einer Schicht (1) auf einem Substrat (2), bei dem die Schicht (1) einer Belastung durch einen gepulsten Hochgeschwindigkeits-Fluidstrahl (3) ausgesetzt wird, der mit Hilfe einer Düse (4) geformt wird, die in einem vorgegebenen Arbeitsabstand (a) zur Schicht (1) angeordnet und auf die Schicht (1) gerichtet wird.Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Prüfung der Haftung einer Schicht (1) auf einem Substrat (2).The invention relates to a method for testing the adhesion of a layer (1) to a substrate (2), in which the layer (1) is subjected to a load by a pulsed high-speed fluid jet (3) which is sprayed with the aid of a nozzle (4). is formed, which is arranged at a predetermined working distance (a) to the layer (1) and directed onto the layer (1). Furthermore, the invention relates to a device for testing the adhesion of a layer (1) to a substrate (2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung der Haftung einer Schicht auf einem Substrat. Die Vorrichtung ist insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet.The invention relates to a method and a device for testing the adhesion of a layer on a substrate. The device is particularly suitable for carrying out the method according to the invention.

Stand der TechnikState of the art

In vielen technischen Bereichen werden besonders beanspruchte Oberflächen von Bauteilen mit einer Verschleißschutzschicht versehen, beispielsweise mit einer Kohlenstoff- oder einer Chromnitrid-Schicht. Die Haftung derartiger Schichten auf der Oberfläche stellt dabei ein wesentliches Qualitätsmerkmal dar. Um die Haftung zu prüfen, kann beispielsweise die Schicht einer Kavitationsbelastung ausgesetzt werden.In many technical areas, particularly stressed surfaces of components are provided with a wear protection layer, for example with a carbon or a chromium nitride layer. The adhesion of such layers to the surface represents an essential quality feature. To check the adhesion, the layer can be exposed to cavitation, for example.

Aus dem Stand der Technik ist der sogenannte Sonotrodentest zur Qualitätssicherung sowie zur Überprüfung der Kavitationsresistenz verschiedener Materialien bekannt. Bei diesem Test oszilliert ein Resonanzkörper mit einer Frequenz von etwa 20kHz in Wasser. Der eingetauchte Resonanzkörper besitzt eine planare Oberfläche und zieht in der Dilatationsphase ein Dampfvolumen auf. Dieses Dampfvolumen kollabiert auf einer Gegenprobe und die dabei emittierten Schockwellen verursachen eine stoßartige Belastung.The so-called sonotrode test for quality assurance and for checking the cavitation resistance of different materials is known from the prior art. In this test, a resonance body oscillates at a frequency of approximately 20 kHz in water. The immersed resonance body has a planar surface and draws up a vapor volume in the dilation phase. This vapor volume collapses on a cross-test and the shock waves emitted thereby cause an impact load.

Der Sonotrodenprüfstand weist jedoch den Nachteil auf, dass eine Kalibrierung nicht möglich ist. Somit ist weder eine Reproduzierbarkeit über die Zeit noch zwischen mehreren Prüfständen untereinander gegeben. Ferner setzt die Methode ausschließlich Wasser als Prüfmedium ein. Da Kavitation jedoch ein fluidspezifisches Phänomen ist, können die in Wasser erzielten Prüfergebnisse nicht auf andere Fluide übertragen werden.However, the sonotrode test bench has the disadvantage that calibration is not possible. This means that there is no reproducibility over time or between several test benches. Furthermore, the method only uses water as the test medium. However, since cavitation is a fluid-specific phenomenon, the test results obtained in water cannot be transferred to other fluids.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung der Haftung einer Schicht auf einem Substrat anzugeben, die möglichst genaue und vergleichbare Prüfergebnisse liefern.The present invention is therefore based on the object of specifying a method and a device for testing the adhesion of a layer on a substrate, which deliver test results which are as accurate and comparable as possible.

Zur Lösung der Aufgabe werden das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie die Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.To achieve the object, the method with the features of claim 1 and the device with the features of claim 10 are proposed. Advantageous developments of the invention can be found in the respective subclaims.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren zur Prüfung der Haftung einer Schicht auf einem Substrat wird die Schicht einer Belastung durch einen gepulsten Hochgeschwindigkeits-Fluidstrahl ausgesetzt, der mit Hilfe einer Düse geformt wird, die in einem vorgegebenen Arbeitsabstand zur Schicht angeordnet und auf die Schicht gerichtet wird.In the proposed method for testing the adhesion of a layer to a substrate, the layer is subjected to a load by a pulsed high-speed fluid jet, which is shaped with the aid of a nozzle which is arranged at a predetermined working distance from the layer and directed onto the layer.

Unter einem gepulsten Hochgeschwindigkeits-Fluidstrahl wird vorliegend ein diskontinuierlicher bzw. periodisch unterbrochener Fluidstrahl verstanden, der unter hohem Druck ausgetragen wird, so dass dieser mit einer hohen Geschwindigkeit auf die zu prüfende Schicht auftrifft. Mit anderen Worten: es werden mehrere aufeinanderfolgende Fluidpulse erzeugt, die mit hoher Geschwindigkeit auf die zu prüfende Schicht auftreffen.A pulsed high-speed fluid jet is understood here to mean a discontinuous or periodically interrupted fluid jet which is discharged under high pressure, so that it strikes the layer to be tested at a high speed. In other words, several successive fluid pulses are generated which strike the layer to be tested at high speed.

Ein solcher gepulster Hochgeschwindigkeits-Fluidstrahl führt zu einer punktuellen und damit vergleichsweise hohen Belastung der zu prüfenden Schicht. Über verschiedene Parameter, wie beispielsweise Düsengeometrie, Arbeitsabstand, Fluidart, Fluidddruck, Anzahl und/oder Frequenz der Fluidpulse, kann zudem die Höhe der Belastung variiert werden, so dass das Verfahren eine große Variabilität bezüglich der Belastungssteuerung besitzt. Ferner können über die vorstehend genannten Parameter reproduzierbare Belastungsbedingungen geschaffen werden, die zu vergleichbaren Prüfergebnissen führen.Such a pulsed high-speed fluid jet leads to a punctiform and therefore comparatively high load on the layer to be tested. The level of the load can also be varied via various parameters, such as nozzle geometry, working distance, fluid type, fluid pressure, number and / or frequency of the fluid pulses, so that the method has great variability in terms of load control. Furthermore, reproducible load conditions can be created using the parameters mentioned above, which lead to comparable test results.

Mit Hilfe des gepulsten Hochgeschwindigkeits-Fluidstrahls können ferner Schichten geprüft werden, die teilweise verdeckt angeordnet sind, da auch derartige Stellen für den Fluidstrahl erreichbar sind.With the aid of the pulsed high-speed fluid jet, layers can also be checked, which are partially covered, since such locations can also be reached by the fluid jet.

Zum Erzeugen eines solchen gepulsten Hochgeschwindigkeits-Fluidstrahls kann beispielsweise ein aus der Kraftstoffeinspritztechnik bekannter Injektor verwendet werden. Diese Technik ist gut beherrscht und unterliegt sehr hohen Standards. Mit Hilfe eines derartigen Injektors kann somit leicht ein standardisiertes Prüfverfahren geschaffen werden. Ferner können mit den aus der Kraftstoffeinspritztechnik bekannten Injektoren immense Drücke und/oder extrem kurze Fluidpulse erzeugt werden. Sofern ein Kraftstoffinjektor mit einer mehrere Einspritzöffnungen aufweisenden Düse verwendet werden soll, muss ggf. die Düse ausgewechselt werden, da bei dem vorliegenden Verfahren bevorzugt eine Düse mit einer zentrischen Bohrung zum Einsatz gelangt.An injector known from fuel injection technology can be used, for example, to generate such a pulsed high-speed fluid jet. This technique is well mastered and is subject to very high standards. With the help of such an injector, a standardized test procedure can easily be created. Furthermore, immense pressures and / or extremely short fluid pulses can be generated with the injectors known from fuel injection technology. If a fuel injector with a nozzle having a plurality of injection openings is to be used, the nozzle may have to be replaced, since in the present method a nozzle with a central bore is preferably used.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die zu prüfende Schicht einer Belastung durch einen kavitierenden gepulsten Hochgeschwindigkeits-Fluidstrahl ausgesetzt wird. Das heißt, dass die Schicht zusätzlich zur Belastung durch die Fluidpulse einer Kavitationsbelastung ausgesetzt wird. Im Unterschied zum eingangs erwähnten Sonotrodentest wird die Kavitation nicht durch Schwingung, sondern durch Strahlformung erzeugt. Da die Strahlkavitation gegenüber der Schwingungskavitation den Vorteil einer höheren Kavitationsaggressivität besitzt, kann auf diese Weise die Belastung der zu prüfenden Schicht weiter gesteigert werden. Die hohe Belastung wiederum ermöglicht eine Verkürzung der Belastungsdauer und damit der Prüfzeit.In a further development of the invention, it is proposed that the layer to be tested be exposed to a cavitating, pulsed, high-speed fluid jet. This means that the layer is exposed to cavitation in addition to the exposure to the fluid pulses. In contrast to the sonotrode test mentioned at the beginning, the cavitation is not generated by vibration but by beam shaping. Since beam cavitation has the advantage of higher cavitation aggressiveness compared to vibration cavitation, the load on the layer to be tested can be further increased in this way. The high load in turn enables the duration of the load and thus the test time to be shortened.

Der Kavitationsanteil kann durch Variation verschiedener Parameter vorab eingestellt werden. Beispielsweise kann ein gepulster Hochgeschwindigkeits-Fluidstrahl mit hohem Kavitationsanteil oder ein gepulster Hochgeschwindigkeits-Fluidstrahl erzeugt werden, der nahezu kavitationsfrei ist. Bevorzugt wird die Bildung von Kavitationsblasen über die Geometrie der Düse eingestellt. Alternativ oder ergänzend kann mindestens ein weiterer Parameter, wie beispielsweise der Arbeitsabstand, die Fluidart, der Fluiddruck, die Anzahl und/oder die Frequenz der Fluidimpulse variiert werden.The proportion of cavitation can be set in advance by varying various parameters. For example, a pulsed high-speed fluid jet with a high proportion of cavitation or a pulsed high-speed fluid jet that is almost free of cavitation can be generated. The formation of cavitation bubbles is preferably adjusted via the geometry of the nozzle. As an alternative or in addition, at least one further parameter, such as, for example, the working distance, the type of fluid, the fluid pressure, the number and / or the frequency of the fluid pulses, can be varied.

Ein weiterer Parameter ist die Fluidgeschwindigkeit, die unter anderem vom Fluiddruck abhängt. Bei der Formung des gepulsten Hochgeschwindigkeits-Fluidstrahls wird vorzugsweise eine Fluidgeschwindigkeit von mindestens 100 m/s, vorzugsweise mindestens 200 m/s, weiterhin vorzugsweise mindestens 300 m/s, erreicht. Derartige Geschwindigkeiten lassen sich leicht mit Injektoren erreichen, die aus der Kraftstoffeinspritztechnik bekannt sind.Another parameter is the fluid velocity, which depends, among other things, on the fluid pressure. When the pulsed high-speed fluid jet is formed, a fluid speed of at least 100 m / s, preferably at least 200 m / s, further preferably at least 300 m / s, is preferably achieved. Such speeds can easily be achieved with injectors that are known from fuel injection technology.

Ferner wird vorgeschlagen, dass zur Formung des gepulsten Hochgeschwindigkeits-Fluidstrahls das Fluid vor dem Eintritt in die Düse mit einem Druck beaufschlagt wird, der mindestens 1500 bar, vorzugsweise mindestens 2000 bar, weiterhin vorzugsweise mindestens 2500 bar beträgt. Das heißt, dass der gepulste Hochgeschwindigkeits-Fluidstrahl aus einem mit Hochdruck beaufschlagten Fluid geformt wird. Derart hohe Drücke sind ebenfalls aus der Kraftstoffeinspritztechnik bekannt und werden mit Hilfe einer Hochdruckpumpe erzeugt. Bei einem Common-Rail-Einspritzsystem fördert die Hochdruckpumpe in ein Rail bzw. in eine Hochdruckleitung, an welcher der Injektor angeschlossen ist. Diese Technik ist auch bei der Umsetzung des vorliegenden Prüfverfahrens einsetzbar, so dass auf weitere vorhandene Systemkomponenten zurückgegriffen werden kann. Auf diese Weise können die Kosten verringert werden.It is further proposed that, to form the pulsed high-speed fluid jet, the fluid is subjected to a pressure before entering the nozzle, which pressure is at least 1500 bar, preferably at least 2000 bar, further preferably at least 2500 bar. This means that the pulsed high-speed fluid jet is formed from a high-pressure fluid. Such high pressures are also known from fuel injection technology and are generated using a high-pressure pump. In a common-rail injection system, the high-pressure pump delivers into a rail or into a high-pressure line to which the injector is connected. This technology can also be used in the implementation of the present test procedure, so that other existing system components can be used. In this way the costs can be reduced.

Bevorzugt wird mit Hilfe der Düse ein gepulster Hochgeschwindigkeits-Fluidstrahl geformt, der im Bereich der zu prüfenden Schicht einen Durchmesser von etwa 100-500 µm aufweist. Der Fluidstrahl wird demnach über die Düse sehr stark fokussiert, was ebenfalls zu einer Steigerung der Belastung der zu prüfenden Schicht führt.A pulsed high-speed fluid jet is preferably formed with the aid of the nozzle and has a diameter of approximately 100-500 μm in the region of the layer to be tested. The fluid jet is therefore very strongly focused via the nozzle, which also leads to an increase in the load on the layer to be tested.

Des Weiteren bevorzugt werden über die Düse Fluidpulse in einer Frequenz von 50 bis 200 Hz, vorzugsweise von 100 bis 180 Hz, abgegeben. Derart kurze, schnell aufeinanderfolgende Fluidpulse können besonders einfach mit Hilfe eines aus der Kraftstoffeinspritztechnik bekannten Injektors abgegeben werden, da dieser speziell dazu ausgelegt ist.Furthermore, fluid pulses at a frequency of 50 to 200 Hz, preferably of 100 to 180 Hz, are preferably emitted via the nozzle. Such short, rapidly successive fluid pulses can be delivered particularly easily with the aid of an injector known from fuel injection technology, since this is specially designed for this.

Die Belastungsdauer beträgt vorzugsweise 30 bis 300 Sekunden. Das heißt, dass sehr kurze Prüfzeiten realisierbar sind.The duration of the load is preferably 30 to 300 seconds. This means that very short test times can be achieved.

Darüber hinaus kann das Verfahren in einer Kammer bei verändertem Umgebungsdruck und/oder verändertem Umgebungsmedium durchgeführt werden. Beispielsweise kann der Druck in der Kammer gesenkt oder angehoben werden. Alternativ oder ergänzend kann die Kammer mit einem anderen Medium gefüllt werden. Handelt es sich hierbei um eine Flüssigkeit, kann es sich bei der Kammer auch um ein Bad handeln, in das die Düse eingetaucht wird, so dass der gepulste Hochgeschwindigkeits-Fluidstrahl durch das Medium hindurch auf die zu prüfende Schicht trifft. Das die Schicht aufweisende Substrat ist vorzugsweise vollständig untergetaucht bzw. in der Kammer aufgenommen.In addition, the method can be carried out in a chamber with changed ambient pressure and / or changed ambient medium. For example, the pressure in the chamber can be reduced or increased. Alternatively or in addition, the chamber can be filled with another medium. If this is a liquid, the chamber can also be a bath into which the nozzle is immersed, so that the pulsed high-speed fluid jet hits the layer to be tested through the medium. The substrate having the layer is preferably completely submerged or received in the chamber.

Ferner kann das Fluid variiert werden, aus dem der gepulste Hochgeschwindigkeits-Fluidstrahl geformt wird. Vorzugsweise wird ein Fluid verwendet, das einen Belastungsfall wiedergibt, dem die Schicht später tatsächlich ausgesetzt ist. Auf diese Weise können sehr aussagekräftige Prüfergebnisse erzielt werden. Beispielsweise kann Dieselkraftstoff als Fluid eingesetzt werden, wenn es die Haftung einer Verschleißschutzschicht auf einer Komponente eines Dieseleinspritzsystems zu prüfen gilt. Grundsätzlich kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren jedes beliebige Fluid eingesetzt werden, was sich als ein weiterer Vorteil gegenüber dem eingangs erwähnten Sonotrodentest erweist.Furthermore, the fluid from which the pulsed high-speed fluid jet is formed can be varied. A fluid is preferably used which reflects a case of stress to which the layer is actually later exposed. In this way, very meaningful test results can be achieved. For example, diesel fuel can be used as a fluid if it is necessary to check the adhesion of a wear protection layer on a component of a diesel injection system. In principle, any fluid can be used in the method according to the invention, which proves to be a further advantage over the sonotrode test mentioned at the beginning.

Um die Prüfzeit weiter zu verkürzen, wird vorgeschlagen, dass - analog einer Prüfbank - mehrere parallel geschaltete Düsen zur Formung gepulster Hochgeschwindigkeits-Fluidstrahlen verwendet werden. Auf diese Weise ist zugleich eine statische Absicherung umsetzbar.In order to further shorten the test time, it is proposed that - similar to a test bench - several nozzles connected in parallel are used to form pulsed high-speed fluid jets. In this way, static protection can also be implemented.

Die darüber hinaus zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe vorgeschlagene Vorrichtung zur Prüfung der Haftung einer Schicht auf einem Substrat umfasst ein Gehäuse, in dem eine Kammer zur Aufnahme des Substrats ausgebildet ist. Die Vorrichtung umfasst ferner mindestens einen Injektor, der eine in die Kammer hineinragende Düse mit einer zentrischen Bohrung sowie eine hin- und herbewegliche Düsennadel zur Formung eines gepulsten Hochgeschwindigkeits-Fluidstrahls aufweist.The device for testing the adhesion of a layer to a substrate, which is also proposed to solve the problem mentioned at the outset, comprises a housing in which a chamber for receiving the substrate is formed. The device further comprises at least one injector, which has a nozzle protruding into the chamber with a central bore and a reciprocating nozzle needle for forming a pulsed high-speed fluid jet.

Die vorgeschlagene Vorrichtung ist insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet, so dass sich die in Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebenen Vorteile auch mit der Vorrichtung erreichen lassen. Insbesondere können variable und reproduzierbare Belastungsbedingungen geschaffen werden, die zu vergleichbaren Prüfungsergebnissen führen. The proposed device is particularly suitable for carrying out the method according to the invention, so that the advantages described in connection with the method can also be achieved with the device. In particular, variable and reproducible stress conditions can be created that lead to comparable test results.

Bevorzugt handelt es sich bei dem Injektor um einen aus der Kraftstoffeinspritztechnik bekannten Injektor, der ggf. im Hinblick auf die Ausbildung der Düse modifiziert worden ist. Mit Hilfe eines solchen Injektors können immense Drücke und/oder extrem kurze Fluidpulse erzeugt werden. Ferner ist die Injektortechnik auf diesem Gebiet besonders ausgereift und unterliegt hohen Standards, so dass optimale Bedingungen zur Umsetzung eines standardisierten Prüfverfahrens bzw. Prüfstands vorliegen. Als vorteilhaft erweist sich in diesem Zusammenhang auch das Gehäuse, das immer gleiche Prüfbedingungen schafft.The injector is preferably an injector known from fuel injection technology, which may have been modified with regard to the design of the nozzle. With the help of such an injector, immense pressures and / or extremely short fluid pulses can be generated. Furthermore, the injector technology is particularly mature in this area and is subject to high standards, so that optimal conditions for implementing a standardized test procedure or test bench are available. The housing, which always creates the same test conditions, also proves to be advantageous in this context.

Vorzugsweise ist die im Gehäuse ausgebildete Kammer gasgefüllt, wobei es sich weiterhin vorzugsweise um ein anderes Medium als Luft handeln kann. Auf diese Weise können die Prüfbedingungen weiter optimiert werden. Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass in der Kammer ein vom Umgebungsdruck abweichender Druck einstellbar ist, um beispielsweise einen Über- oder Unterdruck oder ein Vakuum einzustellen.The chamber formed in the housing is preferably gas-filled, and it can furthermore preferably be a medium other than air. In this way, the test conditions can be further optimized. As an alternative or in addition, it is proposed that a pressure that deviates from the ambient pressure can be set in the chamber, for example to set an overpressure or underpressure or a vacuum.

Zur Fluidversorgung ist der mindestens eine Injektor bevorzugt an eine Hochdruckleitung angeschlossen. Über die Hochdruckleitung können mehrere Injektoren gleichzeitig mit hochdruckbeaufschlagtem Fluid versorgt werden.For the fluid supply, the at least one injector is preferably connected to a high-pressure line. Several injectors can be supplied with high-pressure fluid simultaneously via the high-pressure line.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Prüfvorrichtung sind mehrere Injektoren parallel geschaltet. Der Prüfstand ist in diesem Fall analog einer Prüfbank ausgebildet, so dass die Gesamtprüfzeit deutlich verkürzt werden kann. Die Versorgung der Injektoren mit dem Fluid kann über eine gemeinsame Hochdruckleitung analog dem Rail bei einem Common-Rail-Einspritzsystem erfolgen, so dass auf diese Technik zurückgegriffen werden kann.According to a preferred embodiment of the test device, several injectors are connected in parallel. In this case, the test bench is designed like a test bench, so that the overall test time can be significantly reduced. The injectors can be supplied with the fluid via a common high-pressure line analogous to the rail in a common rail injection system, so that this technology can be used.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Prüfung der Haftung einer Schicht auf einem Substrat werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Diese zeigen:

1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erste Injektoranordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
2 einen schematischen Längsschnitt durch eine zweite Injektoranordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und
3 einen schematischen Längsschnitt durch eine dritte Injektoranordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

The method according to the invention and preferred embodiments of the device according to the invention for testing the adhesion of a layer to a substrate are described in more detail below with reference to the accompanying drawings. These show:

1 2 shows a schematic longitudinal section through a first injector arrangement for carrying out the method according to the invention,
2 a schematic longitudinal section through a second injector arrangement for performing the method according to the invention and
3 a schematic longitudinal section through a third injector arrangement for performing the method according to the invention.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

Der 1 ist eine erste Injektoranordnung zur Prüfung der Haftung einer Schicht 1 auf einem Substrat 2 zu entnehmen. Der dargestellte Injektor 6 umfasst eine Düse 4 mit einer zentrischen Bohrung zur Formung eines gepulsten Hochgeschwindigkeits-Fluidstrahls 3. Bei dem Injektor 6 kann es sich insbesondere um einen Injektor 6 handeln, der analog einem Kraftstoffinjektor aufgebaut ist. Das heißt, dass die Düse 4 über eine hin- und herbewegliche Düsennadel gesteuert wird, um aufeinanderfolgende kurze Fluidpulse zu erzeugen.The 1 is a first injector arrangement for testing the adhesion of a layer 1 on a substrate 2 refer to. The injector shown 6 includes a nozzle 4 with a central bore to form a high speed pulsed fluid jet 3 , With the injector 6 can be an injector in particular 6 act, which is constructed analogously to a fuel injector. That is, the nozzle 4 is controlled via a reciprocating nozzle needle to generate successive short fluid pulses.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Injektor 6 oberhalb der zu prüfenden Schicht 1 angeordnet, so dass die Düse 4 in einem Arbeitsabstand a über der Schicht 1 zu liegen kommt. Durch Variation des Arbeitsabstands a kann die Intensität der Belastung, der die Schicht 1 bei der Prüfung ausgesetzt ist, verändert werden. Ferner kann bestimmt werden, ob der Fluidstrahl kavitiert und wie hoch der Kavitationsanteil ist. Weitere Parameter, die variiert werden können, sind die Düsengeometrie, die Fluidart, der Fluiddruck, die Anzahl und/oder die Frequenz der Fluidpulse. Auf diese Weise können variable und reproduzierbare Belastungsbedingungen geschaffen werden.The injector is used to carry out the method according to the invention 6 above the layer to be tested 1 arranged so that the nozzle 4 at a working distance a above the layer 1 comes to rest. By varying the working distance a, the intensity of the load on the layer 1 suspended during the test. It can also be determined whether the fluid jet is cavitating and how high the cavitation component is. Further parameters that can be varied are the nozzle geometry, the type of fluid, the fluid pressure, the number and / or the frequency of the fluid pulses. In this way, variable and reproducible load conditions can be created.

Der 2 ist eine zweite erfindungsgemäße Injektoranordnung zur Prüfung der Haftung einer Schicht 1 auf einem Substrat 2 zu entnehmen. Die Anordnung unterscheidet sich von der der 1 dadurch, dass das Substrat 2 in einer Kammer 5 eines Gehäuses 8 aufgenommen ist, die mit einem anderen Medium als mit Luft gefüllt ist. Der Injektor 6 ist ferner in der Weise angeordnet, dass die Düse 4 in die Kammer 5 hineinragt bzw. in das Medium eintaucht. Die Prüfungsbedingungen können somit weiter variiert werden und an einen konkreten Belastungsfall angepasst werden.The 2 is a second injector arrangement according to the invention for testing the adhesion of a layer 1 on a substrate 2 refer to. The arrangement differs from that of the 1 in that the substrate 2 in a chamber 5 of a housing 8th is recorded, which is filled with a medium other than air. The injector 6 is further arranged in such a way that the nozzle 4 into the chamber 5 protrudes or dips into the medium. The examination conditions can thus be varied further and adapted to a specific stress case.

Eine dritte Injektoranordnung ist in der 3 dargestellt. Diese weist mehrere Injektoren 6 auf, die parallel geschaltet sind und über eine gemeinsame Hochdruckleitung 7 mit einem Fluid versorgt werden, aus dem mit Hilfe der Düsen 4 der Injektoren 6 gepulste Hochgeschwindigkeits-Fluidstrahlen 3 geformt werden. Diese Vorrichtung erlaubt eine deutliche Verkürzung der Gesamtprüfzeit und ermöglicht zugleich eine statische Absicherung durch die parallel geschalteten Injektoren 6.A third injector arrangement is in the 3 shown. This has several injectors 6 on, which are connected in parallel and via a common high-pressure line 7 be supplied with a fluid from which using the nozzles 4 of the injectors 6 pulsed high-speed fluid jets 3 be shaped. This device allows a significant reduction in the total test time and at the same time enables static protection by the injectors connected in parallel 6 ,

Claims

Method for testing the adhesion of a layer (1) to a substrate (2), in which the layer (1) is subjected to a load by a pulsed high-speed fluid jet (3) which is shaped by means of a nozzle (4) which is arranged at a predetermined working distance (a) from the layer (1) and directed onto the layer (1).

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the layer (1) is subjected to a load by a cavitating, pulsed, high-speed fluid jet, the formation of cavitation bubbles preferably being set via the geometry of the nozzle (4).

Procedure according to Claim 2 or 3 , characterized in that a fluid velocity of at least 100 m / s, preferably at least 200 m / s, further preferably at least 300 m / s, is achieved in the shaping of the pulsed high-speed fluid jet (3).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that, in order to form the pulsed high-speed fluid jet (3), the fluid is subjected to a pressure before entry into the nozzle (4) which is further preferably at least 1500 bar, preferably at least 2000 bar is at least 2500 bar.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that with the aid of the nozzle (4) a pulsed high-speed fluid jet (3) is formed, which has a diameter of approximately 100-500 µm in the region of the layer (1).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that fluid pulses at a frequency of 50 to 200 Hz, preferably from 100 to 180 Hz, are emitted via the nozzle (4).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the load duration is 30 to 300 seconds.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method is carried out in a chamber (5) with changed ambient pressure and / or changed ambient medium.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of nozzles (4) connected in parallel are used for shaping pulsed high-speed fluid jets.

Device for checking the adhesion of a layer (1) to a substrate (2), comprising a housing (8) in which a chamber (5) for receiving the substrate (2) is formed, further comprising at least one injector (6), which has a nozzle (4) protruding into the chamber (5) with a central bore and a reciprocating nozzle needle for forming a pulsed high-speed fluid jet (3).

Device after Claim 10 , characterized in that the chamber (5) is gas-filled and / or a pressure deviating from the ambient pressure can be set in the chamber (5).

Device after Claim 10 or 11 , characterized in that the at least one injector (6) for fluid supply is connected to a high-pressure line (7), preferably several injectors (6) being connected in parallel.