JP2005083924A - Apparatus for evaluating adhesive force in flame spraying coating - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an adhesive force evaluating apparatus of flame spraying coating for precisely and rapidly evaluating the adhesive force between a body material and flame spraying coating. <P>SOLUTION: The adhesive force evaluating apparatus 20 of the flame spraying coating 13 comprises: two probes 31, 32 that are arranged with an interval L along one direction and scratch the surface of the flame spraying coating; an application means 33 for applying a load when scratching the tip of the two probes; a moving means 50 for moving the two probes in the other direction for orthogonally crossing one direction so that the surface of the flame spraying coating is scratched; a detection means 35 for detecting the amount of rising of the flame spraying coating positioned between the two probes; and a control means 100 for controlling the operation of the moving means. The control means operates the moving means for moving the two probes so that they scratch the surface of the flame spraying coating, and evaluates the adhesive force between the body material 21 and the flame spraying coating, based on the amount of rising of the flame spraying coating detected by the detection means. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、母材と当該母材表面に形成した溶射皮膜との間の密着力を評価する溶射皮膜の密着力評価装置に関するものである。   The present invention relates to a thermal spray coating adhesion evaluation apparatus for evaluating the adhesion between a base material and a thermal spray coating formed on the surface of the base material.

皮膜、薄膜あるいは塗膜の密着力を評価する手法とて、(1)引張試験によるもの、(2)スクラッチ試験によるもの、あるいは、(3)繰り返しスクラッチ試験によるものなどが知られている(特許文献1、特許文献2、特許文献3を参照)。例えば、シリンダブロックの母材表面に形成した溶射皮膜の密着力を評価する場合を例に挙げて、各手法について説明する。   As a method for evaluating the adhesion of a film, a thin film or a coating film, there are known (1) a tensile test, (2) a scratch test, or (3) a repeated scratch test (patent) (See Literature 1, Patent Literature 2, and Patent Literature 3). For example, each method will be described by taking as an example the case of evaluating the adhesion of a sprayed coating formed on the surface of a base material of a cylinder block.

(1)引張試験法
引張試験法では、円弧形状の母材表面に溶射皮膜を形成したテストピース、あるいは、製品としてのシリンダブロックから切り出したサンプルを使用する。テストピースあるいはサンプルにおける溶射皮膜の表面および母材の裏面に、引張試験治具を接着剤により接着した引張試験片を製作する。接着剤は、母材と溶射皮膜面との間の密着力よりも強い接着力を有するものが使用される。そして、溶射皮膜に引張荷重を与え、破壊時の引張荷重を密着力として評価する。
(1) Tensile test method In the tensile test method, a test piece in which a sprayed coating is formed on the surface of an arc-shaped base material or a sample cut out from a cylinder block as a product is used. A tensile test piece is manufactured by bonding a tensile test jig with an adhesive on the surface of the sprayed coating and the back surface of the base material of the test piece or sample. As the adhesive, an adhesive having an adhesive force stronger than the adhesive force between the base material and the sprayed coating surface is used. Then, a tensile load is applied to the sprayed coating, and the tensile load at the time of fracture is evaluated as the adhesion force.

しかしながら、テストピースを使用するときには、このテストピースを製作するに際して、被溶射面すなわち母材表面の凹凸形状、母材の材質、および、母材の作り方(シリンダブロックの母材は鋳造品である)などを、実際の部品の状態と同等にしなくてはならない。また、サンプルを使用するときには、製造したシリンダブロックを破壊し、溶射が施されているシリンダボア面からサンプルを取り出し、これを所定の大きさ、形に加工しなくてはならない。このため、テストピースやサンプルの製作に手間がかかる。   However, when the test piece is used, when the test piece is manufactured, the uneven surface shape of the sprayed surface, that is, the surface of the base material, the material of the base material, and how to make the base material (the base material of the cylinder block is a cast product). ) Etc. must be equivalent to the actual state of the parts. When using a sample, the manufactured cylinder block must be destroyed, the sample taken out from the cylinder bore surface on which thermal spraying is applied, and processed into a predetermined size and shape. For this reason, it takes time to produce test pieces and samples.

また、テストピースやサンプルと引張試験治具とを接着して一体とした引張試験片を製作しなくてはならないため、溶射皮膜の密着力を測定するためには、テストピースやサンプルの製作、接着作業や接着剤の養生を伴う引張試験片の製作、引張試験片の引張試験機への取り付け、引張試験の実施などの一連の作業に約3日と多大な時間を要する。このように評価のための時間がかかりすぎるので、部品量産時のライン抜き取り検査に適用することは実質的にできない。したがって、評価結果の生産ラインへのフィードバックをタイムリーに行うことができないという問題がある。   In addition, since it is necessary to produce an integrated tensile test piece by bonding the test piece or sample and the tensile test jig, in order to measure the adhesion of the sprayed coating, It takes about 3 days for a series of operations such as production of a tensile test piece accompanied by adhesive work and curing of the adhesive, attachment of the tensile test piece to a tensile tester, and execution of a tensile test. Thus, since it takes too much time for evaluation, it cannot be applied to the line sampling inspection at the time of mass production of parts. Therefore, there is a problem that feedback of evaluation results to the production line cannot be performed in a timely manner.

さらに、引張試験を実施して溶射皮膜界面が破壊したときの引張荷重を代用特性として密着力を評価しているため、溶射皮膜界面以外のところ、例えば、母材や接着層の中に微小亀裂が存在していると、その部位に引張応力が集中してしまい、その結果、溶射皮膜界面以外のところから最初に破壊が始まることがある。これでは、溶射皮膜の破壊強度を正確に評価することができず、多大な時間をかけて製作したテストピースやサンプル、引張試験片が無駄となり、これらを多大な時間をかけて新たに製作し直さなければならないという問題がある。   Furthermore, since the adhesion force is evaluated using the tensile load as a substitute property when the thermal spray coating interface breaks by performing a tensile test, there are microcracks in the base material and the adhesive layer, for example, other than the thermal spray coating interface. If there is, tensile stress concentrates on the part, and as a result, the fracture may start first from a place other than the sprayed coating interface. This makes it impossible to accurately evaluate the fracture strength of the thermal sprayed coating, and the test pieces, samples, and tensile test pieces that have been manufactured over a long time are wasted. There is a problem that it must be fixed.

(2)スクラッチ試験法
スクラッチ試験法では、溶射皮膜表面を鋭利な接触子によって引っ掻き、そのときの溶射皮膜と接触子との摩擦抵抗を測定する。そして、溶射皮膜が剥離したときに生じる摩擦抵抗の大きな変動を捉え、そのときの接触子の先端に加えられている荷重などを代用特性として密着力を評価する。接触子の先端に加えられている荷重を、以下、先端荷重とも称する。
(2) Scratch test method In the scratch test method, the surface of the sprayed coating is scratched with a sharp contact, and the frictional resistance between the sprayed coating and the contact is measured. Then, a large variation in the frictional resistance generated when the thermal spray coating is peeled off is captured, and the adhesion force is evaluated using the load applied to the tip of the contact at that time as a substitute characteristic. Hereinafter, the load applied to the tip of the contact is also referred to as tip load.

しかしながら、溶射皮膜は、材料の粉末を高温で溶融させ、この溶融滴を高速で母材に噴霧し積み重ねて形成されたものであるので、溶射皮膜内部は無数の微小な空孔を含んだ構造を有している。このため、表面を研削した後の溶射皮膜表面には、無数の微小空孔が開口した構造となっている。ここで、スクラッチ試験法は、接触子によって溶射皮膜表面を引っ掻く手法である。このため、接触子が溶射皮膜表面の無数の微小空孔内に落ち込んで引っ掛かったときの引っ掛かり抵抗を、摩擦抵抗の変動として捉えてしまう虞がある。したがって、測定された摩擦抵抗の変動が、溶射皮膜が剥離したことに起因して生じたものであるか、接触子が微小空孔内に落ち込んだことに起因して生じたものであるかを区別できず、その結果、溶射皮膜の剥離の起点を識別できないという問題がある。   However, the thermal spray coating is formed by melting the powder of the material at a high temperature and spraying the molten droplets on the base material at a high speed and stacking them, so the inside of the thermal spray coating has a structure containing innumerable microscopic voids. have. For this reason, it has a structure in which innumerable minute holes are opened on the surface of the sprayed coating after the surface is ground. Here, the scratch test method is a method of scratching the sprayed coating surface with a contact. For this reason, there is a possibility that the catching resistance when the contact falls into the innumerable minute holes on the surface of the sprayed coating and is caught as fluctuation of the frictional resistance. Therefore, whether the measured variation in frictional resistance is caused by the thermal spray coating being peeled off or caused by the contact falling into the micropores. As a result, there is a problem that the starting point of the thermal spray coating peeling cannot be identified.

また、一般に、スクラッチ試験法で評価している皮膜の厚さは10μm以下であるが、シリンダブロックのボア内面に施される溶射皮膜の厚さは約100μmと厚い。スクラッチ試験法は、接触子の先端荷重によって接触子と皮膜との間に摩擦抵抗を発生させ、その力で皮膜を磨耗・剥離させる手法である。このため、表面から約100μm下に存在する皮膜界面に、皮膜を剥離させるだけのせん断応力を発生させるためには、相当の先端荷重を接触子に加える必要がある。したがって、比較的厚い皮膜の密着力を評価するためには、比較的薄い皮膜の密着力を評価する装置に比べて、接触子先端の破損を防止する対策を施したり、装置全体の剛性を高めたりしなくてはならず、評価装置の製作が非常に困難かつ高価なものになるという問題がある。   In general, the thickness of the coating evaluated by the scratch test method is 10 μm or less, but the thickness of the sprayed coating applied to the bore inner surface of the cylinder block is as thick as about 100 μm. The scratch test method is a technique in which a frictional resistance is generated between the contact and the film by the load at the tip of the contact, and the film is worn and peeled by the force. For this reason, it is necessary to apply a considerable tip load to the contact in order to generate a shear stress sufficient to peel off the coating at the coating interface existing about 100 μm below the surface. Therefore, in order to evaluate the adhesion of a relatively thick film, measures to prevent damage to the tip of the contactor are taken and the rigidity of the entire device is increased compared to a device that evaluates the adhesion of a relatively thin film. There is a problem that it is very difficult and expensive to manufacture the evaluation apparatus.

(3)繰り返しスクラッチ試験法
繰り返しスクラッチ試験法では、鋭利な接触子の先端荷重を0〜所定の荷重まで周期的かつ連続的に変動させながら、溶射皮膜表面を繰り返し引っ掻き(例えば、1000回)、皮膜を削って薄くしていき、削る過程で溶射皮膜を剥離して母材から脱落させる。そして、溶射皮膜が母材から脱落すると、そのときの引っ掻き繰り返し数と、そのときの接触子の先端荷重を代用特性として皮膜密着力を評価する。繰り返しスクラッチ試験は、溶射皮膜が母材から剥離・脱落したことを常に観察しながら行われる。溶射皮膜が母材から剥離・脱落したことを確認するために、拡大鏡あるいはCCDカメラが接触子先端の近傍に配置されている。
(3) Repeated scratch test method In the repeated scratch test method, the thermal spray coating surface is repeatedly scratched (for example, 1000 times) while the tip load of the sharp contactor is periodically and continuously varied from 0 to a predetermined load. The coating is shaved and thinned, and in the process of shaving, the thermal spray coating is peeled off and removed from the base material. When the sprayed coating falls off from the base material, the coating adhesion is evaluated using the number of repeated scratches at that time and the tip load of the contact at that time as substitute characteristics. The repeated scratch test is performed while constantly observing that the thermal spray coating has been peeled off from the base material. In order to confirm that the thermal spray coating has been peeled off or removed from the base material, a magnifying glass or a CCD camera is disposed in the vicinity of the tip of the contact.

しかしながら、溶射皮膜の色と母材の色とが同等であるので、溶射皮膜の剥離・脱落の起点を目視観察で判断することは非常に困難である。このため、評価は、人の主観に頼らざるを得ず、評価結果のばらつきが大きいという問題がある。溶射皮膜の摩耗量を測定するための変位センサを配置することも考えられるが、溶射皮膜が剥離・脱落したことに起因して変位が生じたものであるか、剥離・脱落することなく削られたことに起因して変位が生じたものであるかを区別することはできない。また、繰り返し実験であるため、剥離・脱落を確認するまでに比較的長時間を要するという問題もある。さらに、シリンダブロックのボア内面に施された溶射皮膜の剥離・脱落を観察するためには、拡大鏡やCCDカメラなどを小型化しなくてはならず、評価装置の製作が非常に困難かつ高価なものになるという問題がある。
特開平5−142128号公報 特開2000−74819号公報 特開2001−91445号公報
However, since the color of the thermal spray coating is the same as the color of the base material, it is very difficult to determine the starting point of peeling / dropping of the thermal spray coating by visual observation. For this reason, evaluation has to rely on human subjectivity, and there exists a problem that the dispersion | variation in an evaluation result is large. Although it is conceivable to arrange a displacement sensor to measure the amount of wear on the thermal spray coating, it may have been caused by the thermal spray coating peeling or dropping, or it may be scraped without peeling or dropping. It is impossible to distinguish whether the displacement is caused by the fact. In addition, since this is a repetitive experiment, there is a problem that it takes a relatively long time to confirm peeling / dropping. Furthermore, in order to observe the peeling / dropping of the thermal spray coating applied to the bore inner surface of the cylinder block, it is necessary to reduce the size of the magnifying glass and the CCD camera, and it is very difficult and expensive to produce an evaluation device. There is a problem of becoming something.
JP-A-5-142128 JP 2000-74819 A JP 2001-91445 A

本発明は、上記従来技術に伴う課題に鑑みてなされたものであり、母材と溶射皮膜との間の密着力を精度良く、かつ、迅速に評価し得る溶射皮膜の密着力評価装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the problems associated with the prior art described above, and provides a thermal spray coating adhesion evaluation apparatus capable of accurately and quickly evaluating the adhesion between a base material and a thermal spray coating. The purpose is to do.

上記目的を達成するための請求項1に記載の発明は、母材と当該母材表面に形成した溶射皮膜との間の密着力を評価するための装置において、
一の方向に沿って間隔を隔てて配置されるとともに前記溶射皮膜の表面を引っ掻く2本の接触子と、
前記2本の接触子の先端に引っ掻く際の荷重を加える印加手段と、
前記溶射皮膜の表面を引っ掻くように前記2本の接触子を前記一の方向に対して直交する他の方向に移動する移動手段と、
前記2本の接触子の間に位置する溶射皮膜の、前記一の方向および前記他の方向に対して直交する方向への浮き上がり量を検出する検出手段と、
前記移動手段の作動を制御するとともに前記母材と前記溶射皮膜との間の密着力を評価する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記移動手段を作動して、前記印加手段により先端に荷重が加えられた前記2本の接触子を溶射皮膜の表面を引っ掻くように前記他の方向に移動させ、前記検出手段により検出した前記2本の接触子の間に位置する溶射皮膜の前記浮き上がり量に基づいて、前記母材と前記溶射皮膜との間の密着力を評価することを特徴とする溶射皮膜の密着力評価装置である。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is an apparatus for evaluating the adhesion between a base material and a thermal spray coating formed on the surface of the base material.
Two contacts arranged at intervals along one direction and scratching the surface of the sprayed coating;
Applying means for applying a load when scratching the tips of the two contacts;
Moving means for moving the two contacts in another direction orthogonal to the one direction so as to scratch the surface of the thermal spray coating;
Detecting means for detecting a floating amount of the thermal spray coating positioned between the two contacts in a direction perpendicular to the one direction and the other direction;
Control means for controlling the operation of the moving means and evaluating the adhesion between the base material and the thermal spray coating,
The control means actuates the moving means to move the two contacts applied with a load at the tip by the applying means in the other direction so as to scratch the surface of the sprayed coating, and the detecting means The adhesion force of the thermal spray coating is characterized by evaluating the adhesion force between the base material and the thermal spray coating on the basis of the lift amount of the thermal spray coating positioned between the two contacts detected by Evaluation device.

本発明によれば、溶射皮膜と母材との界面から溶射皮膜を確実に剥離させて、母材と溶射皮膜との間の密着力を精度良く、かつ、迅速に評価することが可能となる。
という効果を奏する。
According to the present invention, the thermal spray coating can be reliably peeled off from the interface between the thermal spray coating and the base material, and the adhesion force between the base material and the thermal spray coating can be accurately and quickly evaluated. .
There is an effect.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施の形態に係る溶射皮膜の密着力評価装置20を示す概略構成図、図2(A)は、図1に示されるセンサ部30の詳細を示す底面図、図2(B)は、同図(A)の2B−2B線に沿う断面図である。なお、説明の便宜上、図1の左右方向をX方向、紙面に対して直交する方向をY方向、上下方向をZ方向と定義する。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a thermal spray coating adhesion evaluation apparatus 20 according to an embodiment of the present invention, FIG. 2A is a bottom view showing details of the sensor unit 30 shown in FIG. (B) is sectional drawing which follows the 2B-2B line | wire of the same figure (A). For convenience of explanation, the horizontal direction in FIG. 1 is defined as the X direction, the direction orthogonal to the paper surface is defined as the Y direction, and the vertical direction is defined as the Z direction.

図1および図2(A)(B)を参照して、溶射皮膜の密着力評価装置20は、母材12と当該母材表面12aに形成した溶射皮膜13との間の密着力を評価するための装置20であって、概説すれば、Y方向(一の方向に相当する)に沿って間隔Lを隔てて配置されるとともに溶射皮膜13の表面を引っ掻く2本の接触子31、32と、2本の接触子31、32の先端に引っ掻く際の荷重を加える印加手段33と、溶射皮膜13の表面を引っ掻くように2本の接触子31、32をY方向に対して直交するZ方向(他の方向に相当する)に移動する移動手段50と、2本の接触子31、32の間に位置する溶射皮膜13の、Y方向およびZ方向に対して直交するX方向(一の方向および他の方向に対して直交する方向に相当する)への浮き上がり量を検出する検出手段35と、移動手段50の作動を制御するとともに母材12と溶射皮膜13との間の密着力を評価する制御手段100と、を有している。そして、制御手段100は、移動手段50を作動して、印加手段33により先端に荷重が加えられた2本の接触子31、32を溶射皮膜13の表面を引っ掻くようにZ方向に移動させ、検出手段35により検出した2本の接触子31、32の間に位置する溶射皮膜13の浮き上がり量に基づいて、母材12と溶射皮膜13との間の密着力を評価する。2本の接触子31、32、印加手段33および検出手段35は、センサ部30を構成している。   Referring to FIGS. 1 and 2A and 2B, thermal spray coating adhesion evaluation apparatus 20 evaluates the adhesion between base material 12 and thermal spray coating 13 formed on base material surface 12a. In general, the device 20 is composed of two contactors 31 and 32 that are disposed at a distance L along the Y direction (corresponding to one direction) and scratch the surface of the sprayed coating 13. An application means 33 for applying a load when scratching the tips of the two contacts 31 and 32, and a Z direction perpendicular to the Y direction so as to scratch the surface of the sprayed coating 13 An X direction (one direction) perpendicular to the Y direction and the Z direction of the spraying coating 13 positioned between the moving means 50 (corresponding to another direction) and the two contacts 31 and 32 To the direction perpendicular to other directions) A detecting means 35 for detecting the amount, it has a control unit 100 for evaluating the adhesion between the base material 12 and the thermal spray coating 13 to control the operation of the moving means 50. Then, the control unit 100 operates the moving unit 50 to move the two contactors 31 and 32 applied with a load at the tip by the applying unit 33 in the Z direction so as to scratch the surface of the sprayed coating 13. The adhesion force between the base material 12 and the thermal spray coating 13 is evaluated based on the lift amount of the thermal spray coating 13 positioned between the two contacts 31 and 32 detected by the detection means 35. The two contacts 31, 32, the applying means 33 and the detecting means 35 constitute a sensor unit 30.

本実施形態にあっては、密着力評価装置20はさらに、2本の接触子31、32の間に位置する溶射皮膜13の浮き上がり量と、母材12と溶射皮膜13との間の密着力の値との関係を予め記録した記憶手段110をさらに有している。そして、制御手段100は、検出した浮き上がり量と、記憶手段110に記録した関係とに基づいて、母材12と溶射皮膜13との間の密着力の値を推定している。   In the present embodiment, the adhesion evaluation device 20 further includes the amount of lifting of the thermal spray coating 13 positioned between the two contacts 31 and 32 and the adhesion between the base material 12 and the thermal spray coating 13. It further has a storage means 110 in which the relationship with the value of is previously recorded. Then, the control means 100 estimates the value of the adhesion force between the base material 12 and the thermal spray coating 13 based on the detected lifting amount and the relationship recorded in the storage means 110.

評価対象の溶射皮膜13は、図示例では、ボア11内面に施されるとともにシリンダブロック10の母材表面12aに形成した溶射皮膜13である。   In the illustrated example, the thermal spray coating 13 to be evaluated is a thermal spray coating 13 formed on the inner surface 12 a of the cylinder block 10 while being applied to the inner surface of the bore 11.

以下、溶射皮膜13の密着力評価装置20を詳述する。   Hereinafter, the adhesion evaluation apparatus 20 for the thermal spray coating 13 will be described in detail.

前記2本の接触子31、32は、先端が先鋭端に形成されている。2本の接触子31、32の間の間隔Lは、好ましくは、1mm〜2mmである。さらに、2本の接触子31、32のそれぞれは、溶射皮膜13に食い込むにしたがって、当該2本の接触子31、32の間に位置する溶射皮膜13を縮める方向の力を当該溶射皮膜13に加える作用面31a、32aを有している。作用面31a、32aは、互いに向かい合っている。各接触子31、32は、X方向にスライド移動自在に、センサ部30の本体を構成するケーシング40に保持されている。ケーシング40には、各接触子31、32を保持するためのガイド穴41が形成されている。接触子31、32の先端は、ケーシング40の外部に突出し、基端はケーシング40の内部に形成した収納室42内に臨んでいる。   The two contacts 31, 32 are formed with sharp tips at their tips. The distance L between the two contacts 31 and 32 is preferably 1 mm to 2 mm. Furthermore, as each of the two contactors 31 and 32 bites into the thermal spray coating 13, a force in a direction in which the thermal spray coating 13 positioned between the two contacts 31 and 32 contracts is applied to the thermal spray coating 13. It has action surfaces 31a and 32a to be added. The working surfaces 31a and 32a face each other. Each contact 31, 32 is held by a casing 40 constituting the main body of the sensor unit 30 so as to be slidable in the X direction. The casing 40 is formed with guide holes 41 for holding the respective contacts 31 and 32. The tips of the contacts 31, 32 protrude to the outside of the casing 40, and the base ends face the storage chamber 42 formed inside the casing 40.

前記印加手段33は、例えば、接触子31、32をケーシング40の外部に突出させる方向のバネ力を当該接触子31、32に付勢する圧縮コイルバネ34から構成されている。圧縮コイルバネ34は、収納室42内に配置され、その一端は、接触子31、32の基端に接触している。圧縮コイルバネ34の他端は、荷重測定用のロードセル37に接触している。   The application means 33 includes, for example, a compression coil spring 34 that urges the contactors 31 and 32 with a spring force in a direction in which the contactors 31 and 32 protrude outside the casing 40. The compression coil spring 34 is disposed in the storage chamber 42, and one end thereof is in contact with the base ends of the contacts 31 and 32. The other end of the compression coil spring 34 is in contact with a load cell 37 for load measurement.

前記移動手段50は、X方向およびY方向に移動自在なスライダ51、Z方向に移動自在なスライダ52、スライダ51をX方向に駆動するための図示しないモータ、スライダ51をY方向に駆動するための図示しないモータ、スライダ52をZ方向に駆動するための図示しないモータなどを含んでいる。センサ部30は、ロッド53を介してスライダ52に接続されている。接触子31、32の先端を溶射皮膜13に接触させた状態でスライダをZ方向に移動すると、センサ部30における2本の接触子31、32がZ方向に移動して、溶射皮膜13の表面を引っ掻く。溶射皮膜13とセンサ部30との間の距離を変えることにより、圧縮コイルバネ34の圧縮量が変化するため、接触子31、32の接触荷重を変化させることが可能である。接触子31、32の先端位置を検出するために、位置検出手段、例えば、エンコーダなどが各モータに設けられている。   The moving means 50 includes a slider 51 movable in the X and Y directions, a slider 52 movable in the Z direction, a motor (not shown) for driving the slider 51 in the X direction, and a slider 51 for driving the slider 51 in the Y direction. (Not shown), a motor (not shown) for driving the slider 52 in the Z direction, and the like. The sensor unit 30 is connected to the slider 52 via a rod 53. When the slider is moved in the Z direction with the tips of the contacts 31 and 32 being in contact with the thermal spray coating 13, the two contacts 31 and 32 in the sensor unit 30 are moved in the Z direction and the surface of the thermal spray coating 13 is moved. Scratch. By changing the distance between the thermal spray coating 13 and the sensor unit 30, the compression amount of the compression coil spring 34 is changed, so that the contact load of the contacts 31 and 32 can be changed. In order to detect the tip positions of the contacts 31 and 32, position detecting means, for example, an encoder or the like is provided in each motor.

前記検出手段35は、表面形状測定用のセンサ36から構成され、当該センサ36は、2本の接触子31、32の間に位置するように、ケーシング40の下面に取り付けられている。センサ36は、溶射皮膜13の表面までの距離を測定することにより、2本の接触子31、32の間に位置する溶射皮膜13のX方向への浮き上がり量を検出する。   The detection means 35 includes a surface shape measuring sensor 36, and the sensor 36 is attached to the lower surface of the casing 40 so as to be positioned between the two contacts 31 and 32. The sensor 36 detects the amount of lifting in the X direction of the thermal spray coating 13 located between the two contacts 31 and 32 by measuring the distance to the surface of the thermal spray coating 13.

図1に示すように、ロードセル37は、メインコントローラ101に接続され、測定した荷重データがメインコントローラ101に入力される。センサ36は、アンプ104を介してデータリンクコントローラ102に接続され、測定した表面形状データがアンプ104で増幅され、凹凸形状データとしてデータリンクコントローラ102に入力される。また、移動手段50に含まれるモータに設けたエンコーダなどもデータリンクコントローラ102に接続され、エンコーダの出力が接触子31、32先端の位置データ(X、Y、Z)としてデータリンクコントローラ102に入力される。移動手段50には、当該移動手段50に含まれるモータの作動を制御してセンサ部30を移動するためのセンサトラバースコントローラ103が接続されている。データリンクコントローラ102は、凹凸形状データおよび位置データを所定のサンプリング周期で同期をとって収集する。収集したデータは、メインコントローラ101に入力される。   As shown in FIG. 1, the load cell 37 is connected to the main controller 101, and the measured load data is input to the main controller 101. The sensor 36 is connected to the data link controller 102 via the amplifier 104, and the measured surface shape data is amplified by the amplifier 104 and input to the data link controller 102 as uneven shape data. An encoder provided in a motor included in the moving means 50 is also connected to the data link controller 102, and the output of the encoder is input to the data link controller 102 as position data (X, Y, Z) at the tips of the contacts 31, 32. Is done. A sensor traverse controller 103 for controlling the operation of the motor included in the moving means 50 and moving the sensor unit 30 is connected to the moving means 50. The data link controller 102 collects the uneven shape data and the position data in synchronization with a predetermined sampling period. The collected data is input to the main controller 101.

メインコントローラ101は、測定条件(接触子31、32の接触荷重や移動速度など)を設定したり、入力された凹凸形状データを処理して2本の接触子31、32の間に位置する溶射皮膜13の浮き上がり量を算出したり、算出した浮き上がり量に基づいて母材12と溶射皮膜13との間の密着力の良否を判定したりする。メインコントローラ101はさらに、センサトラバースコントローラ103に制御信号を出力する。この制御信号には、設定された測定条件に応じてセンサ部30を移動するための信号、表面形状測定用センサ36の芯出しを行うための信号、あるいは、接触子31、32の接触荷重を調整したり可変したりするためにセンサ部30を微動調整するための信号などが含まれる。   The main controller 101 sets the measurement conditions (contact load, moving speed, etc. of the contacts 31 and 32), processes the input uneven shape data, and sprays between the two contacts 31 and 32. The amount of lift of the coating 13 is calculated, or the quality of the adhesion between the base material 12 and the thermal spray coating 13 is determined based on the calculated amount of lift. The main controller 101 further outputs a control signal to the sensor traverse controller 103. The control signal includes a signal for moving the sensor unit 30 according to the set measurement conditions, a signal for centering the surface shape measurement sensor 36, or a contact load of the contacts 31 and 32. A signal for finely adjusting the sensor unit 30 in order to make adjustment or change is included.

メインコントローラ101にはさらに、記憶手段110に相当するメモリ111が接続されている。このメモリ111には、前述したように、溶射皮膜13の浮き上がり量と密着力の値との関係が記録されている。この他、メモリ111には、装置20全体の作動を制御するためのプログラムも記録されている。そして、メインコントローラ101は、検出した浮き上がり量と、メモリ111に記録した関係とに基づいて、母材12と溶射皮膜13との間の密着力の値を推定している。   The main controller 101 is further connected with a memory 111 corresponding to the storage unit 110. As described above, the memory 111 records the relationship between the amount of lifting of the thermal spray coating 13 and the value of the adhesion force. In addition, the memory 111 also stores a program for controlling the operation of the entire apparatus 20. Then, the main controller 101 estimates the value of the adhesion force between the base material 12 and the thermal spray coating 13 based on the detected lift amount and the relationship recorded in the memory 111.

メインコントローラ101、データリンクコントローラ102およびセンサトラバースコントローラ103は、制御手段100を構成している。   The main controller 101, the data link controller 102, and the sensor traverse controller 103 constitute a control unit 100.

図3(A)〜(C)は、溶射皮膜13と母材12との界面から溶射皮膜13を剥離させることができる状態を示す図、図4は、2本の接触子31、32の間に位置する溶射皮膜13が浮き上がるメカニズムの説明に供する図である。   FIGS. 3A to 3C are views showing a state in which the thermal spray coating 13 can be peeled off from the interface between the thermal spray coating 13 and the base material 12, and FIG. 4 is a diagram between the two contacts 31 and 32. It is a figure with which it uses for description of the mechanism in which the thermal spray coating 13 located in FIG.

図3(A)に示すように、2本の接触子31、32で溶射皮膜13の表面を引っ掻く。スクラッチの方向は図3の紙面に対して直交する方向である。図3(B)に示すように、溶射皮膜13と母材12との界面での密着力が比較的高い高密着力品にあっては、溶射皮膜13と母材12との界面の剥離は生じないか、あるいは、生じたとしても極僅かである。一方、図3(C)に示すように、溶射皮膜13と母材12との界面での密着力が比較的低い低密着力品にあっては、溶射皮膜13と母材12との界面に剥離が生じ、2本の接触子31、32の間に位置する溶射皮膜13が母材表面12aから浮き上がる。なお、図3(B)(C)において、白抜き矢印60は、スクラッチキズ位置を示している。   As shown in FIG. 3A, the surface of the thermal spray coating 13 is scratched by the two contacts 31 and 32. The direction of the scratch is perpendicular to the paper surface of FIG. As shown in FIG. 3B, in the case of a high adhesion product having a relatively high adhesion at the interface between the thermal spray coating 13 and the base material 12, peeling at the interface between the thermal spray coating 13 and the base material 12 occurs. No or very little, if any. On the other hand, as shown in FIG. 3C, in the case of a low adhesion product having a relatively low adhesion at the interface between the thermal spray coating 13 and the base material 12, the interface between the thermal spray coating 13 and the base material 12 is used. Peeling occurs, and the thermal spray coating 13 positioned between the two contacts 31 and 32 floats from the base material surface 12a. In FIGS. 3B and 3C, the white arrow 60 indicates the scratch scratch position.

2本の接触子31、32の間に位置する溶射皮膜13が浮き上がるメカニズムを、図4を参照して説明する。(1)まず、接触子31、32の先端荷重Fa、Fbにより、接触子31、32が溶射皮膜13に当たる箇所Pa、Pbでは、溶射皮膜13は図中下向きの荷重を受けて拘束される。(2)接触子31、32が食い込むのにしたがって、接触子31、32先端のテーパないし傾斜した作用面31a、32aは、溶射皮膜13を内側に縮める方向の力Fcを当該溶射皮膜13に加える。(3)この溶射皮膜13の内側に向けて作用する力Fcが、溶射皮膜13と母材12の界面密着力(せん断応力)より大きいと溶射皮膜13は剥離する。(4)剥離した溶射皮膜13は、内側に縮める方向の力Fcの作用によって上方へ浮き上がることになる。   The mechanism by which the thermal spray coating 13 located between the two contacts 31 and 32 floats will be described with reference to FIG. (1) First, the sprayed coating 13 is restrained by receiving a downward load in the figure at the points Pa and Pb where the contacts 31 and 32 hit the sprayed coating 13 by the tip loads Fa and Fb of the contacts 31 and 32. (2) As the contacts 31 and 32 bite in, the tapered or inclined working surfaces 31a and 32a at the tips of the contacts 31 and 32 apply a force Fc in a direction to shrink the sprayed coating 13 to the inner side. . (3) When the force Fc acting toward the inside of the thermal spray coating 13 is larger than the interface adhesion force (shear stress) between the thermal spray coating 13 and the base material 12, the thermal spray coating 13 is peeled off. (4) The thermal spray coating 13 that has peeled off is lifted upward by the action of the force Fc in the direction of shrinking inward.

図5(A)は、溶射皮膜13の浮き上がり量の定義の説明に供する図、図5(B)は、密着力が高いテストピースと密着力が低いテストピースでの溶射皮膜13の浮き上がり量の一例を示すグラフである。   FIG. 5A is a diagram for explaining the definition of the lift amount of the thermal spray coating 13, and FIG. 5B is a graph showing the lift amount of the thermal spray coating 13 between the test piece having a high adhesion force and the test piece having a low adhesion strength. It is a graph which shows an example.

図5(A)に示すように、溶射皮膜13の浮き上がり量は、スクラッチ後の溶射皮膜13の中央の高さと、スクラッチ前の溶射皮膜13表面の平均高さとの差と定義する。2本のスクラッチキズ61の間隔L’が狭いと、中央部分が浮き上がる。図5(B)に示すように、密着力が高いテストピースでは、溶射皮膜13の浮き上がり量は、例えば、約40μmであり、密着力が低いテストピースでは、溶射皮膜13の浮き上がり量は、例えば、約70μmである。   As shown in FIG. 5 (A), the floating amount of the sprayed coating 13 is defined as the difference between the center height of the sprayed coating 13 after scratching and the average height of the surface of the sprayed coating 13 before scratching. When the distance L ′ between the two scratch scratches 61 is narrow, the central portion is lifted. As shown in FIG. 5 (B), in the test piece with high adhesion, the amount of lifting of the thermal spray coating 13 is, for example, about 40 μm. In the test piece with low adhesion, the amount of lifting of the thermal spray coating 13 is, for example, , About 70 μm.

図6(A)は、2本の接触子31、32の間に位置する溶射皮膜13の浮き上がり量と、母材12と溶射皮膜13との間の密着力の値との関係を表す検量線70の作成手順を示すフローチャート、図6(B)は、作成した検量線70の一例を示す図である。   FIG. 6A is a calibration curve showing the relationship between the amount of lift of the thermal spray coating 13 positioned between the two contacts 31 and 32 and the value of the adhesion force between the base material 12 and the thermal spray coating 13. FIG. 6B is a flowchart showing an example of the created calibration curve 70. FIG.

検量線70の作成は、図6(A)に示すように、まず、従来の引張試験法により、母材12上に溶射皮膜13を形成したテストピースを用いて、溶射皮膜13の密着力を予め測定する(ステップS11)。測定データとしては、母材12との密着界面で溶射皮膜13が剥離したことを確認できたデータのみを採用する。   As shown in FIG. 6 (A), the calibration curve 70 is first prepared by using a test piece in which the thermal spray coating 13 is formed on the base material 12 by a conventional tensile test method to determine the adhesion of the thermal spray coating 13. Measure in advance (step S11). As the measurement data, only data that can confirm that the thermal spray coating 13 has been peeled off at the adhesion interface with the base material 12 is employed.

次いで、テストピースの場合と同条件で製作した溶射皮膜13を、2本の接触子31、32でスクラッチ試験し、2本の接触子31、32の間に位置する溶射皮膜13の浮き上がり量をセンサ36にて測定する(ステップS12)。なお、ロードセル37により、接触子31、32に加えられた荷重も測定する。   Next, the thermal spray coating 13 manufactured under the same conditions as in the case of the test piece is scratch-tested with the two contacts 31 and 32, and the lift amount of the thermal spray coating 13 positioned between the two contacts 31 and 32 is determined. Measurement is performed by the sensor 36 (step S12). Note that the load applied to the contacts 31 and 32 is also measured by the load cell 37.

そして、ステップS11で得た密着力と、ステップS12で得た浮き上がり量とに基づいて、検量線70を作成する(ステップS13)。作成した検量線70は、接触子31、32の接触荷重とも関連する。したがって、接触子31、32に加える荷重が異なるスクラッチ試験も行い、複数の接触荷重下での検量線70を作成しておくことが好ましい。作成した検量線70の一例が図6(B)に示され、浮き上がり量は、密着力の増加に比例して小さくなる。   Then, a calibration curve 70 is created based on the adhesion obtained in step S11 and the lifting amount obtained in step S12 (step S13). The created calibration curve 70 is also related to the contact load of the contacts 31 and 32. Therefore, it is preferable to perform a scratch test in which loads applied to the contacts 31 and 32 are different, and prepare a calibration curve 70 under a plurality of contact loads. An example of the created calibration curve 70 is shown in FIG. 6B, and the amount of lifting becomes smaller in proportion to the increase in adhesion.

次に、作用を説明する。   Next, the operation will be described.

図7は、溶射皮膜13の密着力を評価する手順を示すフローチャートである。   FIG. 7 is a flowchart showing a procedure for evaluating the adhesion of the thermal spray coating 13.

メインコントローラ101は、接触子31、32の接触荷重などの測定条件に基づいて、センサトラバースコントローラ103に移動手段50を作動させる制御信号を出力する。センサ部30は、測定条件に応じた初期位置に移動する(ステップS21)。   The main controller 101 outputs a control signal for operating the moving means 50 to the sensor traverse controller 103 based on the measurement conditions such as the contact load of the contacts 31 and 32. The sensor unit 30 moves to the initial position corresponding to the measurement conditions (step S21).

メインコントローラ101は、移動手段50を作動し、圧縮コイルバネ34により先端荷重が加えられた2本の接触子31、32が溶射皮膜13の表面を引っ掻くように、センサ部30をZ方向に移動する。接触子31、32が溶射皮膜13をスクラッチしているときは、表面形状測定用のセンサ36により、2本の接触子31、32の間に位置する溶射皮膜13の浮き上がり量を測定する(ステップS22)。   The main controller 101 operates the moving means 50 to move the sensor unit 30 in the Z direction so that the two contacts 31 and 32 to which the tip load is applied by the compression coil spring 34 scratch the surface of the sprayed coating 13. . When the contacts 31 and 32 are scratching the thermal spray coating 13, the amount of lift of the thermal spray coating 13 positioned between the two contacts 31 and 32 is measured by the surface shape measuring sensor 36 (step). S22).

メインコントローラ101は、メモリ111に記録した検量線70を参照し、測定した浮き上がり量から母材12と溶射皮膜13との間の密着力の値を推定する(ステップS23)。   The main controller 101 refers to the calibration curve 70 recorded in the memory 111, and estimates the value of the adhesion force between the base material 12 and the thermal spray coating 13 from the measured lifting amount (step S23).

そして、メインコントローラ101は、予め設定された密着力のしきい値と、推定した密着力の値とを比較し(ステップS24)、推定した密着力の値がしきい値以上であれば(ステップS24、「Yes」)、母材12と溶射皮膜13との間の密着力は「良」であると評価する。一方、メインコントローラ101は、推定した密着力の値がしきい値よりも小さければ(ステップS24、「No」)、母材12と溶射皮膜13との間の密着力は「否」であると評価する。   Then, the main controller 101 compares the preset adhesion force threshold value with the estimated adhesion force value (step S24), and if the estimated adhesion force value is greater than or equal to the threshold value (step S24). S24, “Yes”), the adhesion between the base material 12 and the thermal spray coating 13 is evaluated as “good”. On the other hand, if the estimated value of the adhesion force is smaller than the threshold value (step S24, “No”), the main controller 101 determines that the adhesion force between the base material 12 and the thermal spray coating 13 is “No”. evaluate.

本実施形態における溶射皮膜13の密着力評価装置20は、機構的には、溶射皮膜13表面を鋭利な接触子31、32によって引っ掻くスクラッチ試験法に属するが、2本の接触子31、32の間に位置する溶射皮膜13を、引っ掻く方向(Z方向)に対して垂直な方向(X方向)に浮き上がらせる作用を利用したものである。このため、溶射皮膜13と母材12との界面から溶射皮膜13を確実に剥離させることができる。母材12との密着界面で溶射皮膜13を剥離させることができるので、本実施形態の手法により設定される、溶射皮膜13スクラッチ時の接触子31、32の先端荷重、2本の接触子31、32の間の間隔L、および、2本の接触子31、32の間に位置する溶射皮膜13の浮き上がり量を、溶射皮膜13の界面密着力に1対1で関連付けることができる。したがって、溶射皮膜と接触子との摩擦抵抗を測定する一般的なスクラッチ試験法に比較して、溶射皮膜13の界面密着力を精度良く評価することができる。   The adhesion strength evaluation apparatus 20 for the thermal spray coating 13 in this embodiment belongs to the scratch test method in which the surface of the thermal spray coating 13 is scratched by the sharp contacts 31 and 32 in terms of mechanism. The thermal spray coating 13 positioned therebetween is used to lift up in a direction (X direction) perpendicular to the scratching direction (Z direction). For this reason, the thermal spray coating 13 can be reliably peeled off from the interface between the thermal spray coating 13 and the base material 12. Since the thermal spray coating 13 can be peeled off at the adhesion interface with the base material 12, the tip loads of the contacts 31, 32 when the thermal spray coating 13 is scratched and the two contacts 31 set by the method of the present embodiment. , 32 and the amount of lift of the sprayed coating 13 positioned between the two contacts 31, 32 can be correlated one-to-one with the interfacial adhesion force of the sprayed coating 13. Therefore, compared with a general scratch test method for measuring the frictional resistance between the thermal spray coating and the contact, the interfacial adhesion force of the thermal spray coating 13 can be accurately evaluated.

さらに、検出した浮き上がり量と、予め作成し記録した検量線70とに基づいて、母材12と溶射皮膜13との間の密着力の値を推定しているため、直接かつ簡単に、しかも短時間で密着力を評価することができる。このため、部品量産時において、ライン抜き取り検査の頻度を容易に増すことができる。したがって、溶射皮膜13の密着力に関する良否判定結果を、溶射皮膜13の生産ラインにタイムリーにフィードバックでき、溶射皮膜13の加工条件をタイムリーにコントロールすることにより、良好な品質の溶射皮膜13を安定して得ることができる。   Further, since the value of the adhesion force between the base material 12 and the thermal spray coating 13 is estimated based on the detected lifting amount and the calibration curve 70 created and recorded in advance, it is directly and easily reduced. Adhesion can be evaluated with time. For this reason, it is possible to easily increase the frequency of line sampling inspection during mass production of parts. Therefore, the quality determination result regarding the adhesion of the thermal spray coating 13 can be fed back to the production line of the thermal spray coating 13 in a timely manner, and by controlling the processing conditions of the thermal spray coating 13 in a timely manner, the thermal spray coating 13 of good quality can be obtained. It can be obtained stably.

部品量産時に溶射皮膜13の密着力を評価する際には、テストピースやサンプルと引張試験治具とを接着して一体とした引張試験片をその都度製作する必要がなく、引張試験片の製作などに要していた時間を大幅に削減することができる。   When evaluating the adhesion of the thermal spray coating 13 during mass production of parts, it is not necessary to manufacture a tensile test piece by bonding a test piece or sample and a tensile test jig each time. The time required for such as can be greatly reduced.

次に、2本の接触子31、32の間の間隔Lと溶射皮膜13の浮き上がり量との関係を考察した結果について説明する。   Next, the result of considering the relationship between the distance L between the two contacts 31 and 32 and the amount of lifting of the thermal spray coating 13 will be described.

図8(A)は、アルミ母材12の上に形成した鉄系溶射皮膜13の密着力を評価した例における溶射皮膜13の浮き上がりの状態を示す図、図8(B)は、2本の接触子31、32の間の間隔Lと溶射皮膜13の浮き上がり量との関係を示す図である。また、図9(A)は、2本の接触子31、32の間の間隔Lが相関関数Rに及ぼす影響を示す図、図9(B)は、2本の接触子31、32の間の間隔Lがばらつきσに及ぼす影響を示す図である。なお、図8(A)に定義されるように、中央の浮き上がり量は、2本のスクラッチキズ61の中央における溶射皮膜13の浮き上がり量であり、浮き上がり量MAXは、溶射皮膜13の最も浮き上がった部位における浮き上がり量である。   FIG. 8 (A) is a diagram showing a floating state of the thermal spray coating 13 in an example in which the adhesion of the iron-based thermal spray coating 13 formed on the aluminum base material 12 is evaluated, and FIG. It is a figure which shows the relationship between the space | interval L between the contacts 31 and 32, and the amount of lifting of the thermal spray coating. FIG. 9A is a diagram showing the influence of the interval L between the two contacts 31 and 32 on the correlation function R, and FIG. 9B is a diagram between the two contacts 31 and 32. It is a figure which shows the influence which the space | interval L of affects on dispersion | variation (sigma). Note that, as defined in FIG. 8A, the center lift is the lift of the thermal spray coating 13 at the center of the two scratch scratches 61, and the lift MAX is the highest lift of the spray coating 13. The amount of lift at the site.

図8(B)から明らかなように、2本の接触子31、32の間の間隔Lが2.5mm以上離れると、溶射皮膜13と母材12との界面での密着力の高低に拘わらず、溶射皮膜13の中央の浮き上がり量はゼロであった。したがって、密着力を評価することはできない。   As is apparent from FIG. 8B, when the distance L between the two contactors 31 and 32 is 2.5 mm or more, the adhesive strength at the interface between the thermal spray coating 13 and the base material 12 is high or low. The amount of lift at the center of the sprayed coating 13 was zero. Therefore, the adhesion cannot be evaluated.

2本の接触子31、32の間の間隔Lを1mm〜2mmの間に設定すると、溶射皮膜13と母材12との界面での密着力の高低によって浮き上がり量が変化した。したがって、中央の浮き上がり量と溶射皮膜13の密着力とを相関づけることにより、密着力を評価することが可能となる。   When the distance L between the two contactors 31 and 32 was set between 1 mm and 2 mm, the amount of lift varied depending on the level of adhesion at the interface between the thermal spray coating 13 and the base material 12. Therefore, it becomes possible to evaluate the adhesion by correlating the amount of lifting at the center with the adhesion of the thermal spray coating 13.

2本の接触子31、32の間の間隔Lを1mm未満に設定すると、図9(A)に示すように、浮き上がった溶射皮膜13の挫屈など不規則な変形や破壊が生じたり、浮き上がりの限界に達したりして、中央の浮き上がり量と溶射皮膜13の密着力との相関が取れなくなった。   If the distance L between the two contacts 31 and 32 is set to be less than 1 mm, irregular deformation or destruction such as buckling of the sprayed coating 13 that has been lifted or lifted occurs as shown in FIG. Thus, the correlation between the amount of lifting at the center and the adhesion of the thermal spray coating 13 can no longer be obtained.

実験は、アルミ母材−鉄系溶射皮膜の部品(密着力30MPa前後)に対して、2本の接触子31、32の間の間隔Lを0.8mmから1.5mmまで振って実施した。中央の浮き上がり量と溶射皮膜13の密着力との相関を解析したところ、約1.2mmに設定したときに、最も相関が得られ(図9(A))、ばらつきσも小さいことがわかった(図9(B))。   The experiment was carried out by swinging the distance L between the two contacts 31 and 32 from 0.8 mm to 1.5 mm with respect to the aluminum base material-iron-based thermal spray coating part (adhesion strength around 30 MPa). As a result of analyzing the correlation between the amount of lifting at the center and the adhesion of the thermal spray coating 13, it was found that the correlation was the largest when set to about 1.2 mm (FIG. 9A) and the variation σ was also small. (FIG. 9B).

したがって、2本の接触子31、32の間の間隔Lを、1mm〜2mmの間で、溶射皮膜13の密着力測定範囲に応じて選択することにより、溶射皮膜13の密着力を精度良く推定することが可能となる。アルミ母材−鉄系溶射皮膜の部品(密着力30MPa前後)の場合は、2本の接触子31、32の間の間隔Lが約1.2mmのときに、相関関数Rおよびばらつきσの観点から最適であった。   Therefore, the adhesion L of the thermal spray coating 13 can be accurately estimated by selecting the distance L between the two contacts 31 and 32 according to the adhesion measurement range of the thermal spray coating 13 between 1 mm and 2 mm. It becomes possible to do. In the case of an aluminum base material-iron-based thermal spray coating part (adhesion strength around 30 MPa), when the distance L between the two contacts 31 and 32 is about 1.2 mm, the viewpoint of the correlation function R and variation σ It was optimal from.

以上説明したように、本実施形態は、母材12と当該母材表面12aに形成した溶射皮膜13との間の密着力を評価するための装置20において、一の方向に沿って間隔Lを隔てて配置されるとともに溶射皮膜13の表面を引っ掻く2本の接触子31、32と、2本の接触子31、32の先端に引っ掻く際の荷重を加える印加手段33と、溶射皮膜13の表面を引っ掻くように2本の接触子31、32を一の方向に対して直交する他の方向に移動する移動手段50と、2本の接触子31、32の間に位置する溶射皮膜13の、一の方向および他の方向に対して直交する方向への浮き上がり量を検出する検出手段35と、移動手段50の作動を制御するとともに母材12と溶射皮膜13との間の密着力を評価する制御手段100と、を有し、制御手段100は、移動手段50を作動して、印加手段33により先端に荷重が加えられた2本の接触子31、32を溶射皮膜13の表面を引っ掻くように他の方向に移動させ、検出手段35により検出した2本の接触子31、32の間に位置する溶射皮膜13の浮き上がり量に基づいて、母材12と溶射皮膜13との間の密着力を評価するので、溶射皮膜13と母材12との界面から溶射皮膜13を確実に剥離させて、母材12と溶射皮膜13との間の密着力を精度良く、かつ、迅速に評価することが可能となる。   As described above, in this embodiment, in the apparatus 20 for evaluating the adhesion between the base material 12 and the thermal spray coating 13 formed on the base material surface 12a, the interval L is set along one direction. Two contactors 31 and 32 that are arranged apart from each other and scratch the surface of the thermal spray coating 13, an application means 33 that applies a scratching force to the tips of the two contactors 31 and 32, and the surface of the thermal spray coating 13 The moving means 50 for moving the two contacts 31 and 32 in another direction orthogonal to one direction so as to scratch the thermal spray coating 13 and the thermal spray coating 13 positioned between the two contacts 31 and 32, The detecting means 35 for detecting the amount of lifting in the direction orthogonal to one direction and the other direction, and the operation of the moving means 50 are controlled, and the adhesion force between the base material 12 and the thermal spray coating 13 is evaluated. Control means 100. The means 100 operates the moving means 50 to move the two contacts 31 and 32 applied with a load at the tip by the applying means 33 in the other direction so as to scratch the surface of the sprayed coating 13. Since the adhesion force between the base material 12 and the thermal spray coating 13 is evaluated based on the floating amount of the thermal spray coating 13 positioned between the two contactors 31 and 32 detected by 35, the thermal spray coating 13 and the mother The thermal spray coating 13 is reliably peeled off from the interface with the material 12, and the adhesion force between the base material 12 and the thermal spray coating 13 can be evaluated accurately and quickly.

また、2本の接触子31、32の間に位置する溶射皮膜13の浮き上がり量と、母材12と溶射皮膜13との間の密着力の値との関係(検量線70)を記録した記憶手段110をさらに有し、制御手段100は、検出した浮き上がり量と、記憶手段110に記録した関係とに基づいて、母材12と溶射皮膜13との間の密着力の値を推定するので、直接かつ簡単に、しかも短時間で密着力を評価することができ、溶射皮膜13の密着力に関する良否判定結果を、部品量産時において、溶射皮膜13の生産ラインにタイムリーにフィードバックでき、良好な品質の溶射皮膜13を安定して得ることができる。   Further, a memory in which the relationship (calibration curve 70) between the amount of lifting of the thermal spray coating 13 positioned between the two contacts 31 and 32 and the value of the adhesion force between the base material 12 and the thermal spray coating 13 is recorded. The control unit 100 further includes a unit 110, and the control unit 100 estimates the value of the adhesion force between the base material 12 and the thermal spray coating 13 based on the detected lift amount and the relationship recorded in the storage unit 110. The adhesion strength can be evaluated directly and easily in a short time, and the quality determination result regarding the adhesion strength of the thermal spray coating 13 can be fed back to the production line of the thermal spray coating 13 in a timely manner during the mass production of parts. A quality sprayed coating 13 can be obtained stably.

また、2本の接触子31、32の間の間隔Lは、1mm〜2mmであるので、溶射皮膜13の浮き上がり量と溶射皮膜13の密着力とを相関づけて、密着力を好適に評価することができる。   Moreover, since the space | interval L between the two contactors 31 and 32 is 1 mm-2 mm, the amount of lift of the sprayed coating 13 and the contact | adhesion power of the sprayed coating 13 are correlated, and adhesive force is evaluated suitably. be able to.

また、2本の接触子31、32のそれぞれは、溶射皮膜13に食い込むにしたがって、当該2本の接触子31、32の間に位置する溶射皮膜13を縮める方向の力Fcを当該溶射皮膜13に加える作用面31a、32aを有しているので、2本の接触子31、32の間に位置する溶射皮膜13を、母材12との界面から確実に剥離させて浮き上がらせて、密着力を好適に評価することができる。   Further, as each of the two contacts 31 and 32 bites into the thermal spray coating 13, a force Fc in a direction to contract the thermal spray coating 13 positioned between the two contacts 31 and 32 is applied to the thermal spray coating 13. Because the thermal spray coating 13 positioned between the two contacts 31 and 32 is surely peeled off from the interface with the base material 12 and lifted up, the adhesion force is exerted. Can be suitably evaluated.

また、評価対象の溶射皮膜13は、ボア11内面に施されるとともにシリンダブロック10の母材表面12aに形成した溶射皮膜13であるので、ボア11内面に施される比較的厚い溶射皮膜13の密着力を、簡単かつ安価な装置20により評価することが可能となる。   Moreover, since the thermal spray coating 13 to be evaluated is the thermal spray coating 13 formed on the inner surface 12a of the cylinder block 10 while being applied to the inner surface of the bore 11, the relatively thick thermal spray coating 13 applied to the inner surface of the bore 11 is used. The adhesion force can be evaluated by a simple and inexpensive apparatus 20.

本発明は、例えば、ボア内面に施されるとともにシリンダブロックの母材表面に形成した溶射皮膜の密着力を測定する用途に適用できる。   The present invention can be applied to, for example, an application for measuring the adhesion of a thermal spray coating formed on the base material surface of a cylinder block while being applied to the bore inner surface.

本発明の実施の形態に係る溶射皮膜の密着力評価装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the adhesive force evaluation apparatus of the thermal spray coating which concerns on embodiment of this invention. 図2(A)は、図1に示されるセンサ部の詳細を示す底面図、図2(B)は、同図(A)の2B−2B線に沿う断面図である。2A is a bottom view showing details of the sensor unit shown in FIG. 1, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line 2B-2B of FIG. 図3(A)〜(C)は、溶射皮膜と母材との界面から溶射皮膜を剥離させることができる状態を示す図である。3A to 3C are views showing a state in which the sprayed coating can be peeled off from the interface between the sprayed coating and the base material. 2本の接触子の間に位置する溶射皮膜が浮き上がるメカニズムの説明に供する図である。It is a figure where it uses for description of the mechanism in which the sprayed coating located between two contacts floats up. 図5(A)は、溶射皮膜の浮き上がり量の定義の説明に供する図、図5(B)は、密着力が高いテストピースと密着力が低いテストピースでの溶射皮膜の浮き上がり量の一例を示すグラフである。FIG. 5A is a diagram for explaining the definition of the amount of lift of the thermal spray coating, and FIG. 5B is an example of the amount of lift of the thermal spray coating on the test piece with high adhesion and the test piece with low adhesion. It is a graph to show. 図6(A)は、2本の接触子の間に位置する溶射皮膜の浮き上がり量と、母材と溶射皮膜との間の密着力の値との関係を表す検量線の作成手順を示すフローチャート、図6(B)は、作成した検量線の一例を示す図である。FIG. 6A is a flowchart showing a procedure for creating a calibration curve representing the relationship between the amount of lift of the thermal spray coating located between the two contacts and the value of the adhesion force between the base material and the thermal spray coating. FIG. 6B is a diagram showing an example of the created calibration curve. 溶射皮膜の密着力を判定評価する手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure which judges and evaluates the adhesive force of a thermal spray coating. 図8(A)は、アルミ母材の上に形成した鉄系溶射皮膜の密着力を評価した例における溶射皮膜の浮き上がりの状態を示す図、図8(B)は、2本の接触子の間の間隔と溶射皮膜の浮き上がり量との関係を示す図である。FIG. 8 (A) is a diagram showing the state of floating of the thermal spray coating in an example in which the adhesion of the iron-based thermal spray coating formed on the aluminum base material is evaluated, and FIG. 8 (B) is a diagram of two contactors. It is a figure which shows the relationship between the space | interval between and the amount of floats of a thermal spray coating. 図9(A)は、2本の接触子の間の間隔が相関関数Rに及ぼす影響を示す図、図9(B)は、2本の接触子の間の間隔がばらつきσに及ぼす影響を示す図である。FIG. 9A is a diagram showing the effect of the interval between the two contacts on the correlation function R, and FIG. 9B shows the effect of the interval between the two contacts on the variation σ. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10 シリンダブロック、
11 ボア、
12 母材、
12a 母材表面、
13 溶射皮膜、
20 溶射皮膜の密着力評価装置、
30 センサ部、
31、32 2本の接触子、
31a、32a 作用面、
33 印加手段、
35 検出手段、
50 移動手段、
70 検量線(溶射皮膜の浮き上がり量と密着力の値との関係)、
100 制御手段、
110 記憶手段、
Fc 2本の接触子の間に位置する溶射皮膜を縮める方向の力、
L 2本の接触子の間の間隔。
10 cylinder block,
11 Bore,
12 Base material,
12a base material surface,
13 Thermal spray coating,
20 Thermal spray coating adhesion evaluation device,
30 sensor unit,
31, 32 Two contacts,
31a, 32a working surface,
33 application means,
35 detecting means,
50 means of transportation,
70 Calibration curve (Relationship between the amount of sprayed coating lifting and the value of adhesion)
100 control means,
110 storage means,
Fc Force in the direction of shrinking the thermal spray coating located between the two contacts,
L The distance between the two contacts.

Claims (5)

母材と当該母材表面に形成した溶射皮膜との間の密着力を評価するための装置において、
一の方向に沿って間隔を隔てて配置されるとともに前記溶射皮膜の表面を引っ掻く2本の接触子と、
前記2本の接触子の先端に引っ掻く際の荷重を加える印加手段と、
前記溶射皮膜の表面を引っ掻くように前記2本の接触子を前記一の方向に対して直交する他の方向に移動する移動手段と、
前記2本の接触子の間に位置する溶射皮膜の、前記一の方向および前記他の方向に対して直交する方向への浮き上がり量を検出する検出手段と、
前記移動手段の作動を制御するとともに前記母材と前記溶射皮膜との間の密着力を評価する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記移動手段を作動して、前記印加手段により先端に荷重が加えられた前記2本の接触子を溶射皮膜の表面を引っ掻くように前記他の方向に移動させ、前記検出手段により検出した前記2本の接触子の間に位置する溶射皮膜の前記浮き上がり量に基づいて、前記母材と前記溶射皮膜との間の密着力を評価することを特徴とする溶射皮膜の密着力評価装置。
In an apparatus for evaluating the adhesion between the base material and the thermal spray coating formed on the surface of the base material,
Two contacts arranged at intervals along one direction and scratching the surface of the sprayed coating;
Applying means for applying a load when scratching the tips of the two contacts;
Moving means for moving the two contacts in another direction orthogonal to the one direction so as to scratch the surface of the thermal spray coating;
Detecting means for detecting a floating amount of the thermal spray coating positioned between the two contacts in a direction perpendicular to the one direction and the other direction;
Control means for controlling the operation of the moving means and evaluating the adhesion between the base material and the thermal spray coating,
The control means actuates the moving means to move the two contacts loaded at the tip by the applying means in the other direction so as to scratch the surface of the sprayed coating, and the detecting means The adhesion force of the thermal spray coating is characterized by evaluating the adhesion force between the base material and the thermal spray coating on the basis of the lift amount of the thermal spray coating positioned between the two contacts detected by Evaluation device.
前記2本の接触子の間に位置する溶射皮膜の前記浮き上がり量と、前記母材と前記溶射皮膜との間の密着力の値との関係を記録した記憶手段をさらに有し、
前記制御手段は、検出した浮き上がり量と、前記記憶手段に記録した前記関係とに基づいて、前記母材と前記溶射皮膜との間の密着力の値を推定することを特徴とする請求項1に記載の溶射皮膜の密着力評価装置。
A storage means for recording the relationship between the amount of lifting of the thermal spray coating positioned between the two contacts and the value of the adhesion between the base material and the thermal spray coating;
The said control means estimates the value of the adhesive force between the said base material and the said thermal spray coating based on the detected amount of lifting and the said relationship recorded on the said memory | storage means. An apparatus for evaluating the adhesion of a thermal spray coating as described in 1.
前記2本の接触子の間の間隔は、1mm〜2mmであることを特徴とする請求項1に記載の溶射皮膜の密着力評価装置。   2. The thermal spray coating adhesion evaluation apparatus according to claim 1, wherein an interval between the two contacts is 1 mm to 2 mm. 前記2本の接触子のそれぞれは、溶射皮膜に食い込むにしたがって、当該2本の接触子の間に位置する溶射皮膜を縮める方向の力を当該溶射皮膜に加える作用面を有していることを特徴とする請求項1に記載の溶射皮膜の密着力評価装置。   Each of the two contacts has an action surface that applies a force in a direction to shrink the sprayed coating located between the two contacts as it bites into the sprayed coating. The thermal spray coating adhesion evaluation apparatus according to claim 1, wherein 評価対象の溶射皮膜は、ボア内面に施されるとともにシリンダブロックの母材表面に形成した溶射皮膜であることを特徴とする請求項1に記載の溶射皮膜の密着力評価装置。   2. The thermal spray coating adhesion evaluation apparatus according to claim 1, wherein the thermal spray coating to be evaluated is a thermal spray coating applied to the inner surface of the bore and formed on the surface of the base material of the cylinder block.
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