RU1809370C

RU1809370C - Образец дл определени прочности сцеплени покрыти с подложкой

Info

Publication number: RU1809370C
Authority: RU
Inventors: Святослав Анатольевич Тимашев; Владимир Васильевич Фоминых; Елена Владимировна Фоминых; Борис Викторович Филимонов
Original assignee: Научно-Инженерный Центр "Нир Бсм" Уральского Отделения Ан Ссср; Научно-Технический Кооператив "Наука-Производству" Института Машиноведения Уральского Отделения Ан Ссср
Priority date: 1990-10-24
Filing date: 1990-10-24
Publication date: 1993-04-15

Abstract

Изобретение относитс к испытательной технике, а именно к образцам дл определени адгезионной прочности сцеплени покрыти с подложкой. Цель: повышение точности определени прочности сцеплени покрыти с подложкой дл покрытий, когезионна прочность на срез которых не превышает их адгезионную прочность к материалу штифта на отрыв, путем исключени сил Ван-дер-Ваальса. Образец представл ет собой подложку с отверстием, размещенный в отверстии заподлицо с рабочей поверхностью подложки штифт и покрытие , нанесенное на рабочую поверхность подложки и торец штифта одним из известных способов газотермического напылени . Отверстие в подложке и штифт выполнен в виде усеченного конуса с меньшим основанием одного и того же диаметра , расположенным со стороны покрыти . Конусность штифта не превышает конусности отверсти , а диаметр меньшего основани конуса выбран от 1 до 2 толщины покрыти . 1 ил., 1 табл. ел

Description

Изобретение относитс к испытательной технике, а именно к образцам дл определени адгезионной прочности сцеплени покрытий с подложкой.

Целью изобретени вл етс повышение точности определени прочности сцеплени покрытий с подложкой дл покрытий, когезионна прочность на срез которых не превышает их адгезионную прочность к материалу штифта от отрыв, путем исключени сил Ван-дер-Ваальса.

На чертеже изображен образец дл испытаний на адгезионную прочность сцеплени покрытий с подложкой.

Образец представл ет собой подложку

1. штифт 2, который размещен в отверстии заподлицо с рабочей поверхностью подложки 1, покрытие 3, нанесенное на рабочую поверхность подложки 1 и торец 4 штифта

2. Отверстие.в подложке 1 и штифт 2 выполнены в виде усеченного конуса с меньшим основанием одного и того же диаметра, расположенным со стороны покрыти 3. Конусность штифта 2 не превышает конусности i отверсти , а диаметр меньшего основани I конуса выбран от 1 до 2 толщины покрыти 3.

00

о

ю

О) х| О

Испытани провод т следующим образом .

В отверстии подложки 1 размещают штифт 2 заподлицо с рабочей поверхностью подложки 1 и нанос т испытуемое покрытие 3 одним из известных способов газотерми- : ческого напылени , Определение прочности сцеплени покрытий с подложкой 1 производ т прикладыванием к штифту 2 отрывающей нагрузки, до разрушени покрыти 3. . ... . ,: - : . . . ;

При соблюдении услови , что конусность штифта 2 не превышает конусности отверсти , а диаметр меньшего основани конуса должен быть 1 -2 толщины покрыти 3, обеспечиваетс испытание образца на чистый отрыв, По величине измеренной отрывающей нагрузки суд т об адгезионной прочности сцеплени покрыти 3 с подложкой 1.

Известно, что при испытани образцов наблюдаетс разрушение образцов с покрытием по периметру, либо разрушение по границе покрытие-штифт. Тип разрушени обусловлен сложным напр женным состо нием при испытании, когда помимо нормальных напр жений возникают напр жени среза и изгиба. Дл испытаний на адгёзионную прочность примен ют образцы с диаметром штифтов от 2,0 до 15,0 мм.

При больших диаметрах штифтов и малой толщине напиленного покрыти наблюдаетс разрушение покрыти по периметру штифта, т. е; испытание выполн етс на срез, а не на отрыв. v: ,

При увеличении ТОЛЩИНУ напыленного покрыти до величины, равной диаметру штифта или больше него, снижаетс значение прочности сцеплений покрыти с подложкой из-за вли ни внутренних напр жений, что также снижает прочность сцеплени покрытий с подложкой на адге- зионный отрыв.

Нанесенные с помощью гезотермиче- ского напылени покрыти имеют многослойное формирование, при котором . последующее наложение расплавленных капель напыл емого материала происходит на остывшие частицы. Строение сло , сформированного за один; проход газовой горелки или плазмотрона, неоднородно и определ етс различным энергетическим состо нием, обусловленным градиентом температур и скоростью частиц в центральной и периферийной области напылени . В покрытии действуют различные напр жени , завис щие от его величины и толщины.

Необходимо учитывать, что при многослойном напылении на поверхность подложки происходит усадка напыленного сло . С ростом толщины покрыти из-за вли ни внутренних напр жений, которые возникают в результате усадки напыленного материала, может произойти разрушение контактной зоны и, в конечном счете, отслоение покрыти от подложки.

При d/h 1, где d - диаметр отверсти , h - толщина покрыти , покрытие испытываетс на чистый отрыв, но напр жение в переходной зоне покрытие-подложка увеличиваютс , так как зона соприкосновени штифта с подложкой по образующей вл етс концентратором напр жений и наступает момент, когда покрытие может отслоитьс от подложки без приложени , внешней нагрузки. При увеличении диаметра штифта и посто нной толщине покрыти

максимальные напр жени возникнут по

линии контакта, а покрытие испытываетс

на срез. -...-..:. :;;: : :,:,-.... : ;.;,;. .. -.. ..; . ..-.

. Испытание на чистый отрыв необходиMQ выполн ть в интервале d/h 1,0, но не превышающих величин, при которых прочность сцеплени покрытий с подложкой на отрыв равна прочности сцеплени покрытий с подложкой на срез, т. е. d/h 2,0,

Прочность сцеплени нанесенных покрытий с подложкой испытывалась на образцах , конструкци которых представлена на рис. в подложке 1, изготовленной из стали 45, с помощью сверла и развертки выполнеНо конусное отверстие. В отверстии размещен конусный штифт 2 заподлицо с поверхностью подложки 1, при этом конус- норть штифта была меньше конусности of- версти . После сборки штифта 2 с

подложкой 1 поверхность под напыление подвергалась абразивно-струйной обработке . Затем на прйёрхности подложки 1 и штифта 2с помощью газотермического напылени наносили покрытие ПГ-ХН80СРЗ. Толщину напыленного покрыти измер ли С | помощью штангенциркул с точностью до 0,05 мм, Испытани образцов производили на разрывной машине Р-10.

Результаты испытаний образцов на адгезйон кую прочность сцеплени покрытий с подложкой приведены в таблице.

Из таблицы видно, что при d/h 2,0 получили максимальное значение & 112 МПа (см. пример 2), допускаемое отклонение результатов в пределах 5%, что составл ет № 106 МПа.

Анализ результатов испытаний на прочность сцеплени напыленных покрытий с подложкой позвол ет сделать вывод о том,

что отношение диаметра штифта к толщине напыленного покрыти не должно быть больше 2,0, так как при d/h 2,0 покрытие работает на срез, и не меньше 1,0, так как при выходе за эти пределы возрастают внутренние напр жени , вли ющие на получение достоверных результатов испытаний.

Получение достоверных результатов испытаний намыленных покрытий на адгези- онный отрыв возможно только при условии 1,0 d/h 2,0. Это соотношение получено экспериментально, но подтверждаетс математически . При значени х d/h меньше 1,0 (пример 4) и при d/h 2,0 (пример 5) получили заниженные значени прочности сцепле- ни покрытий с подложкой, а максимальные Значени прочности сцеплени напыленно- го Покрыти с подложкой возможны при ус- ловии 1,0 Ј d/h is 2,0. Соотношение 1,0 d/h 2,0 справедливо дл любого ма- териала.Таким образом применение предложенного образца позвол ет повысить достоверность получаемых результатов при определении прочности сцеплени напЦ- ленных материалов с поверхностью напыл емых изделий за счет выбора диаметра рабочей поверхности штифта и толщины покрыти в оптимальном диапазоне, сниже-

ни уровн концентраций напр жений в

напыленном материале, снижени дополнительных погрешностей применением штифта с конусной поверхностью при общем повышении технологичности испытаний.

Формул а изоб ретени Образец дл определени прочности сцеплени покрыти с подложкой, содержащий подложку с отверстием, штифт, размещенный в отверстии заподлицо с рабочей поверхностью подложки, и покрытие, нанесенное на рабочую поверхность подложки и торец штифта, о т л и чающийс тем, что, с целью повышени точности определени прочности сцеплени покрыти с подложкой , дл покрытий, когезионна прочность на срез которых не превышает их адгезион- ную прочность к материалу штифта на отрыв , путем исключени сил Ван-дер- Ваальса, отверстие ё подложке и штифт выполнены в виде усеченного конуса с меньшим основанием одного итого же диаметра, расположенным со стороны покрыти , конусность штифта не превышает конусности отверсти , а диаметр меньшего основани конуса выбран от 1 до 2 толщины покрыти .