RU166249U1

RU166249U1 - SAMPLE FOR DETERMINING THE COGESION STRENGTH OF GAS-THERMAL POWDER COATINGS

Info

Publication number: RU166249U1
Application number: RU2016122692/28U
Authority: RU
Inventors: Николай Николаевич Сергеев; Александр Николаевич Сергеев; Дмитрий Алексеевич Провоторов; Давид Мамукович Хонелидзе; Ирина Васильевна Тихонова; Александр Джалюльевич Бреки; Игорь Васильевич Минаев; Ольга Владимировна Кузовлева; Дмитрий Владимирович Малий; Антон Алексеевич Калинин; Сергей Николаевич Кутепов; Александр Евгеньевич Гвоздев; Михаил Витальевич Ушаков
Original assignee: Александр Евгеньевич Гвоздев
Priority date: 2016-06-08
Filing date: 2016-06-08
Publication date: 2016-11-20

Abstract

Образец для испытания на когезионную прочность газотермических порошковых покрытий, состоящий из двух установленных встык цилиндров, на область стыка внешних поверхностей которых нанесено покрытие в виде охватывающего кольца, центральной шпилькой с упорными элементами, цилиндры выполнены сопрягаемыми между собой с возможностью поджатия по стыку упорными элементами в виде гаек, отличающийся тем, что внешняя поверхность цилиндров выполнена ступенчатой с различными диаметрами, центральная шпилька с упорными элементами выполнена в виде оправки, установленные встык цилиндры сопряжены коническими торцевыми поверхностями по углом 75°, причем торец одного цилиндра выполнен с конической выемкой, а другого - с коническим выступом, на внешние поверхности цилиндров с различными диаметрами дополнительно установлены защитные экраны, ограничивающие зону нанесения покрытия, которое выполнено из самофлюсующихся материалов и эпоксидной смолы, толщиной слоя, равной толщине стенок защитных экранов.The test sample for cohesive strength of gas-thermal powder coatings, consisting of two installed end-to-end cylinders, on the joint area of the outer surfaces of which is coated in the form of a female ring, with a central pin with thrust elements, the cylinders are made mating with each other with the possibility of pressing the thrust elements in the joint in the form nuts, characterized in that the outer surface of the cylinders is made stepped with different diameters, the central stud with thrust elements is made in the form e mandrels installed end-to-end cylinders are conjugated by conical end surfaces at an angle of 75 °, and the end face of one cylinder is made with a conical recess, and the other with a conical protrusion, on the outer surfaces of the cylinders with different diameters are additionally installed shields that limit the coating area, which is made from self-fluxing materials and epoxy resin, a layer thickness equal to the wall thickness of the protective screens.

Description

Техническое решение относится к области испытательной технике и позволяет расширить функциональные возможности образца для определения прочности сцепления соединения и исследования механических свойств, а именно к образцам для оценки когезионной прочности, газотермических покрытий толщиной от 300 мкм до 3 мм, включая самофлюсующиеся покрытия, наносимые методом плазменного напыления и последующих дополнительных обработок (например, оплавление самофлюсующихся покрытий).The technical solution relates to the field of testing technology and allows you to expand the functionality of the sample to determine the adhesion strength of the compound and study the mechanical properties, namely, samples for assessing cohesive strength, gas-thermal coatings with a thickness of 300 μm to 3 mm, including self-fluxing coatings applied by plasma spraying and subsequent additional treatments (e.g., fusion of self-fluxing coatings).

Известен образец для определения прочности сцепления соединения (авторское свидетельство №1216712, МПК⁸ G01N 19/04, опубл. 07.03.86), выполненный из двух установленных встык цилиндров одинакового диаметра и покрытия в виде охватывающего цилиндры кольца, перекрывающего линию их разъема. При приложении к образцу осевой растягивающей нагрузки величина прочности сцепления покрытия с подложкой при сдвиге не может превосходить предела прочности на срез более слабого из двух материалов подложки и покрытия.A known sample for determining the adhesion strength of a compound (copyright certificate No. 1216712, IPC ⁸ G01N 19/04, published 07.03.86), made of two installed end-to-end cylinders of the same diameter and coating in the form of a ring covering the cylinders, overlapping the line of their connector. When an axial tensile load is applied to the specimen, the adhesion strength of the coating to the substrate during shear cannot exceed the shear strength of the weaker of the two substrate materials and the coating.

Недостатком известного технического решения является недостаточная прочность сцепления.A disadvantage of the known technical solution is the lack of adhesion.

Наиболее близким по техническому уровню является устройство для определения адгезионной прочности теплозащитного покрытия на сдвиг (патент РФ №2548378, МПК⁸ G01N 19/04, опубл. 20.03.2015). Устройство для определения адгезионной прочности теплозащитного покрытия на сдвиг, содержит подложку в виде наружных поверхностей одного диаметра двух установленных встык цилиндров, центральную шпильку с упорными элементами, захваты и покрытие в виде охватывающего цилиндры кольца, причем шпилька имеет резьбу, а цилиндры выполнены соответственно с отверстием и выступом сопрягаемыми между собой с возможностью поджатая по стыку, дополнительно содержит шайбу с фиксатором, причем покрытие выполнено в виде внутреннего металлического подслоя и наружного керамического слоя, причем покрытие несимметрично по длине относительно стыка цилиндров, шайба является ограничителем длины с торца покрытия минимальной длины до стыка цилиндров и установлена с фиксацией снаружи такого цилиндра, цилиндры расположены на шпильке с возможностью поджатая по стыку упорными элементами в виде гаек, при этом площадь поперечного сечения кольца керамического слоя теплозащитного покрытия превышает площадь наружной поверхности подслоя от стыка цилиндров до торца шайбы в соответствии с соотношением.The closest in technical level is a device for determining the adhesive strength of a heat-shielding shear coating (RF patent No. 2548378, IPC ⁸ G01N 19/04, publ. 03.20.2015). A device for determining the adhesive strength of a heat-protective coating in shear, contains a substrate in the form of outer surfaces of the same diameter of two installed end-to-end cylinders, a central stud with thrust elements, grips and a coating in the form of a ring covering the cylinders, the stud being threaded and the cylinders are respectively made with a hole and the protrusion mating with each other with the possibility of tightened at the junction, further comprises a washer with a lock, and the coating is made in the form of an internal metal of the outside and the outer ceramic layer, the coating being asymmetric in length relative to the joint of the cylinders, the washer is a limiter of the length from the end of the coating to the minimum length to the joint of the cylinders and is fixed with fixation on the outside of such a cylinder; the cross-sectional area of the ring of the ceramic layer of the heat-shielding coating exceeds the area of the outer surface of the sublayer from the junction of the cylinders to the end of the washer in accordance with the ratio iem.

Недостатком известного технического решения является повышенная трудоемкость и невозможность многократного использования образца, недостаточное качество подготовки поверхности подложкиA disadvantage of the known technical solution is the increased complexity and the inability to reuse the sample, insufficient quality of preparation of the surface of the substrate

Задачей технического решения является повышение качества подготовки поверхности подложки, снижение трудоемкости и предоставления возможности многократного использования образца.The objective of the technical solution is to improve the quality of preparation of the surface of the substrate, reducing the complexity and providing the possibility of reuse of the sample.

Поставленная задача достигаются тем, что образец для определения когезионной прочности газотермических порошковых покрытий состоит из двух установленных встык цилиндров, на область стыка внешних поверхностей которых нанесено покрытие в виде охватывающего кольца, центральную шпильку с упорными элементами, цилиндры выполнены сопрягаемыми между собой с возможностью поджатия по стыку упорными элементами в виде гаек, причем внешняя поверхность цилиндров выполнена ступенчатой с различными диаметрами, центральная шпилька с упорными элементами выполнена в виде оправки, установленные встык цилиндры сопряжены коническими торцевыми поверхностями по углом 75°, причем торец одного цилиндра выполнен с конической выемкой, а другого с коническим выступом, на внешние поверхности цилиндров с различными диаметрами дополнительно установлены защитные экраны, ограничивающие зону нанесения покрытия, которые закреплены с помощью резьбы, выполненной на внешней цилиндрической поверхности меньшего диаметра, покрытие выполнено из самофлюсующихся материалов и эпоксидной смолы, толщиной слоя равной толщине стенок защитных экранов.The task is achieved in that the sample for determining the cohesive strength of gas-thermal powder coatings consists of two installed end-to-end cylinders, on the joint area of the outer surfaces of which are coated in the form of a female ring, a central stud with thrust elements, the cylinders are made mating with each other with the possibility of compression thrust elements in the form of nuts, and the outer surface of the cylinders is made stepped with different diameters, the central stud with thrust elements The entrances are made in the form of a mandrel, butt-mounted cylinders are conjugated by conical end surfaces at an angle of 75 °, the end face of one cylinder being made with a conical recess and the other having a conical protrusion, additional shields are installed on the outer surfaces of the cylinders with different diameters, which limit the coating area, which are fixed with a thread made on the outer cylindrical surface of a smaller diameter, the coating is made of self-fluxing materials and epoxy resin, thickness th layer equal to the thickness of the walls of the protective screens.

Сущность предлагаемого патента на полезную модель поясняется чертежами.The essence of the proposed patent for a utility model is illustrated by drawings.

На фиг. 1 изображен продольный разрез образца для определения когезионной прочности газотермических порошковых покрытий;In FIG. 1 shows a longitudinal section through a sample for determining the cohesive strength of a gas-thermal powder coating;

На фиг. 2 изображен продольный разрез образца с нанесенным покрытием и защитными экранами;In FIG. 2 shows a longitudinal section of a coated sample with protective shields;

На фиг. 3 изображен продольный разрез образца с нанесенным покрытием и последующим его шлифованием;In FIG. 3 shows a longitudinal section of a coated sample and its subsequent grinding;

На фиг. 4 продольный разрез образца, подготовленного для проведения испытаний по определению когезионной прочности.In FIG. 4 is a longitudinal section through a sample prepared for cohesion strength testing.

Образец для определения когезионной прочности газотермических порошковых покрытий состоит из двух полых цилиндров (деталей) 2 и 3, имеющих ступенчатую поверхность, образованную двумя участками с различным диаметром. Соединение цилиндров 2 и 3 осуществлено на оправке 1 и выполнено в виде сопряжения конических торцевых поверхностей 4 цилиндров, выполненных на торцах деталей большего диаметра, под углом 75°, т.е. торец детали 2 имеет коническую выемку, а соединенный с ним торец детали 3 с соответствующим коническим выступом. На торцах меньшего диаметра деталей 2 и 3 выполнены центровые отверстия 9, позволяющие выполнять механическую обработку всех наружных поверхностей образца. На участках деталей меньшего диаметра выполнена резьба. На наружных боковых поверхностях втулок 2 и 3 установлены защитные экраны8 посредством резьбового соединения, и в месте сопряжения конических торцевых поверхностей 4 нанесено самофлюсующееся покрытие 7. Детали 2 и 3 насажены на оправку 1 и затянуты с помощью упругой шайбы 5 и гайки 6.The sample for determining the cohesive strength of gas-thermal powder coatings consists of two hollow cylinders (parts) 2 and 3 having a stepped surface formed by two sections with different diameters. The connection of the cylinders 2 and 3 is carried out on the mandrel 1 and is made in the form of a pair of conical end surfaces of 4 cylinders made on the ends of parts of a larger diameter, at an angle of 75 °, i.e. the end face of part 2 has a conical recess, and the end face of part 3 connected to it with a corresponding conical protrusion. At the ends of the smaller diameter of parts 2 and 3, center holes 9 are made, allowing mechanical processing of all external surfaces of the sample. On sections of parts of a smaller diameter, a thread is made. On the outer side surfaces of the bushings 2 and 3, protective shields 8 are installed by means of a threaded connection, and a self-fluxing coating 7 is applied at the interface of the conical end surfaces 4. Parts 2 and 3 are mounted on the mandrel 1 and tightened with an elastic washer 5 and nut 6.

Сопряжение цилиндров под углом 75°, по конической поверхности при сборке на оправке позволяет устанавливать их без зазора, обеспечивая повышение жесткость образца, исключая нарушение соосности и радиального смещения наружных поверхностей цилиндров на всех этапах испытания.Pairing the cylinders at an angle of 75 ° on a conical surface during assembly on the mandrel allows them to be installed without a gap, providing increased stiffness of the sample, eliminating the violation of the alignment and radial displacement of the outer surfaces of the cylinders at all stages of the test.

Сборку образца для испытаний на когезионную прочность проводят следующим образом. На оправку 1 насаживают детали 2 и 3, соединяют их под углом 75°, по конической торцевой поверхности и плотно затягивают при помощи шайбы 5 и гайки 6. Детали 2 и 3 выполняют из материала подложки (например, сталь 45). Наружные цилиндрические поверхности большего диаметра втулок 2 и 3 образца подвергают дробеструйной обработке и очистке до получения диаметра d₁. На винтовые поверхности деталей 2 и 3 образца навинчивают защитные экраны 8, затем на поверхности деталей 2 и 3, заключенных между защитными экранами, наносят самофлюсующееся покрытие 7 толщиной слоя равной толщине стенок защитных экранов, и подвергают его оплавлению с последующим шлифованием до получения диаметра d₂. Перед испытанием образец, состоящий из двух сопряженных деталей, неподвижно соединенных нанесенным покрытием в форме охватывающего кольца, симметрично расположенного относительно наружной линии 10 сопряжения деталей, снимают с оправки и устанавливают в захваты испытательной машины, а затем подвергают одноосному растяжению до разрушения.The Assembly of the test specimen for cohesive strength is carried out as follows. Parts 2 and 3 are mounted on the mandrel 1, connected at an angle of 75 °, on the conical end surface and tightly tightened with the washer 5 and nut 6. Parts 2 and 3 are made of the substrate material (for example, steel 45). The outer cylindrical surface of the larger diameter of the sleeves 2 and 3 of the sample is subjected to bead-blasting and cleaning to obtain a diameter d ₁ . Protective shields 8 are screwed onto the screw surfaces of the sample parts 2 and 3, then a self-fluxing coating 7 is applied on the surfaces of parts 2 and 3, enclosed between the protective shields, with a layer thickness equal to the wall thickness of the protective shields, and subjected to fusion followed by grinding to obtain a diameter d ₂ . Before the test, a sample consisting of two mating parts, fixedly connected by a coating in the form of a female ring symmetrically located relative to the external line 10 of mating parts, is removed from the mandrel and installed in the grips of the testing machine, and then subjected to uniaxial tension to fracture.

Таким образом, предложенный образец для определения когезионной прочности газотермических порошковых покрытий повышено качество подготовки поверхности подложки, обеспечена жесткость образца, реализована возможность многоразового использования образцов и снижена трудоемкость.Thus, the proposed sample for determining the cohesive strength of gas-thermal powder coatings increased the quality of preparation of the substrate surface, ensured the rigidity of the sample, realized the possibility of reusable use of samples, and reduced labor intensity.

Claims

The test sample for cohesive strength of gas-thermal powder coatings, consisting of two installed end-to-end cylinders, on the joint area of the outer surfaces of which is coated in the form of a female ring, with a central pin with thrust elements, the cylinders are made mating with each other with the possibility of pressing the thrust elements in the joint in the form nuts, characterized in that the outer surface of the cylinders is made stepped with different diameters, the central stud with thrust elements is made in the form e mandrels installed end-to-end cylinders are conjugated by conical end surfaces at an angle of 75 °, and the end face of one cylinder is made with a conical recess, and the other with a conical protrusion, on the outer surfaces of the cylinders with different diameters are additionally installed shields that limit the coating area, which is made from self-fluxing materials and epoxy resin, a layer thickness equal to the wall thickness of the protective screens.