RU2294531C1 - Method for determining strength of engagement of cover with substrate and device for realization thereof - Google Patents
Method for determining strength of engagement of cover with substrate and device for realization thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2294531C1 RU2294531C1 RU2005125982/28A RU2005125982A RU2294531C1 RU 2294531 C1 RU2294531 C1 RU 2294531C1 RU 2005125982/28 A RU2005125982/28 A RU 2005125982/28A RU 2005125982 A RU2005125982 A RU 2005125982A RU 2294531 C1 RU2294531 C1 RU 2294531C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pin
- matrix
- coating
- cover
- substrate
- Prior art date
Links
Landscapes
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к исследованиям механических свойств покрытий, а именно к способам определения прочности сцепления покрытия с подложкой.The invention relates to studies of the mechanical properties of coatings, and in particular to methods for determining the adhesion strength of a coating to a substrate.
Известен способ [АС 1809370 SU, МПК 5 G 01 N 19/04, опубл. 1993 г.], в котором прочность сцепления покрытия с подложкой определяют отрывом от покрытия штифта, который вставлен в коническое отверстие матрицы заподлицо с рабочей поверхностью матрицы. При этом реализуется схема испытания на "чистый отрыв" без заметного наличия изгибающих и срезающих составляющих в фиксируемом усилии отрыва.The known method [AC 1809370 SU, IPC 5 G 01 N 19/04, publ. 1993], in which the adhesion strength of the coating to the substrate is determined by separation from the coating of the pin, which is inserted into the conical hole of the matrix flush with the working surface of the matrix. At the same time, a “clean separation” test scheme is implemented without noticeable presence of bending and shear components in a fixed separation force.
Известно устройство [АС 1809370 SU, МПК 5 G 01 N 19/04, опубл. 1993 г.], содержащее матрицу с конусным отверстием, вставленный в это отверстие заподлицо с рабочей поверхностью матрицы штифт и покрытие, нанесенное на рабочую поверхность матрицы и торец штифта, причем соотношение малого диаметра отверстия d и толщины покрытия h должно строго поддерживаться в интервале от 1,0 до 2,0.A device is known [AC 1809370 SU, IPC 5 G 01 N 19/04, publ. 1993], containing a matrix with a conical hole, a pin and a coating applied to the working surface of the matrix and the end face of the pin inserted flush with the working surface of the matrix, and the ratio of the small diameter of the hole d and the coating thickness h should be strictly maintained in the range from 1 , 0 to 2.0.
Указанные способ и устройство выбраны в качестве прототипа.The specified method and device is selected as a prototype.
Известной причиной, препятствующей достижению технического результата, обеспечиваемого предлагаемым изобретением, является повышенная ошибка измерения прочности сцепления, обусловленная неточностью определения площади отрыва из-за малых размеров отверстия в матрице.A known reason that impedes the achievement of the technical result provided by the invention is the increased error in measuring the adhesion strength due to the inaccuracy of determining the separation area due to the small size of the holes in the matrix.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение точности определения прочности сцепления покрытия с подложкой.The problem to which the invention is directed, is to increase the accuracy of determining the adhesion strength of the coating to the substrate.
При осуществлении изобретения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в расширении области "чистого отрыва", уменьшении изгибающих напряжений и снижении вероятности разрушения на срез по толщине покрытия по периметру штифта.When carrying out the invention, the task is solved by achieving a technical result, which consists in expanding the area of "clean separation", reducing bending stresses and reducing the likelihood of fracture shear along the thickness of the coating around the perimeter of the pin.
Указанный технический результат по объекту - способ достигается тем, что способ определения прочности сцепления покрытия с подложкой заключается в отрыве торца штифта от покрытия, нанесенного на рабочую поверхность матрицы и торец штифта, вставленного заподлицо в конусное отверстие в матрице, на внешнюю поверхность покрытия наносят клеевой слой и поджимают его накидной гайкой до полного смачивания им внутренней поверхности накидной гайки с последующим отверждением клея, прикладывают к штифту и накидной гайке нормальное усилие отрыва, по величине которого судят о прочности сцепления испытуемого покрытия с подложкой, в качестве которой использован торец штифта.The specified technical result for the object - the method is achieved in that the method for determining the adhesion strength of the coating to the substrate consists in tearing off the end face of the pin from the coating deposited on the working surface of the matrix and the end face of the pin inserted flush into the conical hole in the matrix, an adhesive layer is applied to the outer surface of the coating and squeeze it with a union nut until it is completely wetted by the inner surface of the union nut with subsequent curing of the glue, apply the normal tearing force to the pin and union nut, the value of which is judged on the adhesion strength of the test coating to the substrate, which is used as the end face of the pin.
Указанный технический результат по объекту - устройство достигается тем, что в устройстве для определения прочности сцепления покрытия с подложкой, состоящим из матрицы с конусным отверстием и вставленного заподлицо в это отверстие штифта, покрытия, нанесенного на рабочую поверхность матрицы и торец штифта, особенностью является то, что со стороны покрытия на матрицу навинчена накидная гайка до полного соприкосновения с клеевым слоем, нанесенным на внешнюю поверхность покрытия. Кроме того, указанный штифт может быть выполнен или в виде конического штифта, конусность которого меньше конусности отверстия матрицы, или цилиндрическим.The indicated technical result for the object - the device is achieved by the fact that in the device for determining the adhesion strength of the coating to the substrate, consisting of a matrix with a conical hole and a pin inserted flush into this hole, the coating applied to the working surface of the matrix and the end face of the pin, the feature is that from the coating side a union nut is screwed onto the matrix until it is in full contact with the adhesive layer deposited on the outer surface of the coating. In addition, the specified pin can be made either in the form of a conical pin, the taper of which is less than the taper of the holes of the matrix, or cylindrical.
Заявленная группа изобретений соответствует требованию единства изобретения, поскольку группа разнообъектных изобретений образует единый изобретательский замысел, причем один из объектов группы - устройство предназначено для осуществления другого объекта группы - способ, при этом объекты направлены на решение одной и той же задачи с достижением единого технического результата.The claimed group of inventions meets the requirement of unity of invention, since a group of diverse inventions forms a single inventive concept, moreover, one of the objects of the group — the device is designed to implement another object of the group — is a method, while the objects are aimed at solving the same problem with achieving a single technical result.
Между заявленным техническим результатом и существенным признаком изобретения существует причинно-следственная связь. После нанесения клеевого слоя и его отверждения, покрытие соединяется с жесткой внутренней поверхностью накидной гайки, и его изгиб, а также вероятность разрушения на срез по толщине покрытия по периметру штифта, многократно уменьшаются, расширяя область "чистого отрыва". Это позволяет увеличить малый диаметр конусного отверстия и штифта, что, в свою очередь, снижает относительную погрешность определения прочности сцепления. При этом величина d/h может быть увеличена.Between the claimed technical result and an essential feature of the invention there is a causal relationship. After applying the adhesive layer and curing it, the coating is connected to the rigid inner surface of the union nut, and its bending, as well as the likelihood of breaking into a shear along the coating thickness around the pin perimeter, are many times reduced, expanding the area of “clean separation”. This allows you to increase the small diameter of the conical hole and the pin, which, in turn, reduces the relative error in determining the adhesion strength. In this case, the value of d / h can be increased.
Нанесение клеевого слоя на внешнюю поверхность покрытия при испытаниях на отрыв известно [1. АС СССР 389455, МПК G 01 N 19/04, опубл. 1974 г.; 2. Хасуи А., Моригаки О. Наплавка и напыление. - М.: Машиностроение, 1985, с.182-183]. Однако в предлагаемом изобретении отвержденный клей не используется для прикрепления приспособления для отрыва покрытия. Клеевое соединение позволяет изменить схему напряженного состояния испытуемого покрытия, устраняя его изгиб и возможность среза покрытия по периметру штифта. В предлагаемом изобретении покрытие опирается на рабочую поверхность матрицы, таким образом, существенно изменена функция клеевого слоя.The application of the adhesive layer on the outer surface of the coating during peeling tests is known [1. AS USSR 389455, IPC G 01 N 19/04, publ. 1974; 2. Khasui A., Morigaki O. Surfacing and spraying. - M .: Mechanical Engineering, 1985, p.182-183]. However, in the present invention, the cured adhesive is not used to attach the device to tear off the coating. The adhesive joint allows you to change the stress state of the test coating, eliminating its bending and the possibility of shearing the coating around the perimeter of the pin. In the present invention, the coating rests on the working surface of the matrix, thus, the function of the adhesive layer is substantially changed.
На чертеже изображено устройство для определения прочности сцепления покрытия с подложкой, которое представляет собой матрицу 1 с конусным отверстием, штифт 2, который расположен в конусном отверстии заподлицо с рабочей поверхностью 3 матрицы 1, покрытие 4, нанесенное на рабочую поверхность 3 матрицы 1 и торец 5 штифта 2, накидную гайку 6, навинченную на матрицу, клеевой слой 7, расположенный между покрытием 4 и гайкой 6 для их скрепления.The drawing shows a device for determining the adhesion strength of the coating to the substrate, which is a matrix 1 with a conical hole, a pin 2, which is located in the conical hole flush with the working surface 3 of the matrix 1, the coating 4 applied to the working surface 3 of the matrix 1 and end 5 pin 2, a union nut 6 screwed onto the matrix, an adhesive layer 7 located between the coating 4 and nut 6 for fastening them.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Штифт 2 размещают в отверстии матрицы 1 заподлицо с ее рабочей поверхностью 3, на которую наносят испытуемое покрытие 4. На внешнюю поверхность покрытия 4 наносят клеевой слой 7 и поджимают его накидной гайкой 6, навинченную со стороны покрытия на матрицу. После затвердевания клеевого слоя 7 к штифту 2 и к накидной гайке 6 прикладывают нормальное усилие отрыва, по величине которого судят о прочности сцепления испытуемого покрытия 4 с подложкой, в качестве которой использован торец 5 штифта 2.The pin 2 is placed in the hole of the matrix 1 flush with its working surface 3, on which the test coating 4 is applied. An adhesive layer 7 is applied to the outer surface of the coating 4 and is pressed with a union nut 6 screwed from the coating side onto the matrix. After the adhesive layer 7 has hardened, a normal tear-off force is applied to the pin 2 and the union nut 6, the magnitude of which determines the adhesion strength of the test coating 4 to the substrate, which used the end face 5 of the pin 2.
Пример осуществления способа.An example implementation of the method.
Прочность сцепления покрытия из порошка ПН70Х15С4Р4, нанесенного плазменно-дуговым способом, определили с помощью предлагаемого устройства, приведенного на чертеже, у которого матрица и штифт были изготовлены из стали 45. Малый диаметр конусного отверстия в матрице составлял 5,0 мм.The adhesion strength of a coating of PN70X15C4P4 powder deposited by a plasma-arc method was determined using the proposed device shown in the drawing, in which the matrix and pin were made of steel 45. The small diameter of the conical hole in the matrix was 5.0 mm.
В первом примере использовали конический штифт 2 с малым диаметром 5,0 мм, конусность которого меньше конусности отверстия матрицы 1. После размещения штифта 2 в отверстии матрицу 1 и торец штифта 5 совместно шлифовали, а затем подвергали абразивно-струйной обработке. Затем наносили покрытие 4, покрывали его внешнюю поверхность клеевым слоем 7, в качестве которого использовали эпоксидную смолу с отвердителем, и навинчивали накидную гайку 6 на матрицу 1 со стороны покрытия 3 до полного смачивания клеем внутренней поверхности накидной гайки 6. После отверждения клеевого слоя 7 устройство закрепляли в захватах машины УММ-5 и осуществляли испытание на растяжение со скоростью 2 мм/мин, фиксируя величину нагрузки на диаграммной ленте. Абсолютная погрешность измерения толщины покрытия 4, диаметра отверстия и размеров штифта 2 штангенциркулем составляла ±0,05 мм, а измерение усилия отрыва ±50 Н.In the first example, a conical pin 2 with a small diameter of 5.0 mm was used, the taper of which is less than the taper of the hole of the matrix 1. After placing the pin 2 in the hole, the matrix 1 and the end face of the pin 5 were ground together and then subjected to abrasive-jet processing. Then a coating 4 was applied, its outer surface was coated with an adhesive layer 7, which was used as an epoxy resin with a hardener, and a union nut 6 was screwed onto the matrix 1 from the coating side 3 until the inner surface of the union nut 6 was completely wetted with adhesive. After the adhesive layer 7 was cured, the device fixed in the grips of the machine UMM-5 and carried out a tensile test at a speed of 2 mm / min, fixing the magnitude of the load on the chart tape. The absolute error in measuring the thickness of the coating 4, the diameter of the hole and the size of the pin 2 with a vernier caliper was ± 0.05 mm, and the measurement of the separation force ± 50 N.
Средняя прочность сцепления σСЦ, рассчитанная по формулеThe average adhesion strength σ SC , calculated by the formula
где FОТР - усилие отрыва штифта, Н;where F OTP - the force of separation of the pin, N;
SОТВ - диаметр малого отверстия в матрице, м2,S OTV - the diameter of the small holes in the matrix, m 2 ,
для 5 измерений составила 112,1 МПа. В примере 1 соотношение d/h=5,0/1,27=3,9, что больше рекомендованного в известном прототипе.for 5 measurements it was 112.1 MPa. In example 1, the ratio d / h = 5.0 / 1.27 = 3.9, which is more than recommended in the known prototype.
Во втором примере использовали цилиндрический штифт диаметром 5,0 мм. Остальные действия выполнили аналогично примеру 1. Средняя прочность сцепления для 5 измерений составила 114,2 МПа. Соотношение d/h=5,0/1,26=4, что также больше рекомендованного прототипом.In the second example, a cylindrical pin with a diameter of 5.0 mm was used. The remaining actions were performed analogously to example 1. The average adhesion strength for 5 measurements was 114.2 MPa. The ratio d / h = 5.0 / 1.26 = 4, which is also more than recommended by the prototype.
Аналогичные испытания выполнили и для прототипа, не нанося на покрытие эпоксидный клей, а при навинчивании накидной гайки на матрицу оставляли зазор между ее внутренней поверхностью покрытием порядка 1-2 мм. Диаметр малого отверстия составил 2,5 мм при толщине покрытия 1,25 мм, т.е. d/h=2,0 - максимально допустимое соотношение по прототипу. Средняя прочность сцепления 5 измерений составила 109,9 МПа.Similar tests were performed for the prototype, without applying epoxy glue to the coating, and when screwing the union nut onto the matrix, a gap between the inner surface of the coating was about 1-2 mm. The diameter of the small hole was 2.5 mm with a coating thickness of 1.25 mm, i.e. d / h = 2.0 - the maximum allowable ratio of the prototype. The average adhesion strength of 5 measurements was 109.9 MPa.
Рассчитаем относительную ошибку определения прочности сцепления покрытия с подложкой в рассмотренных выше случаях.We calculate the relative error in determining the adhesion strength of the coating to the substrate in the cases considered above.
где δF - относительная ошибка определения усилия отрыва штифта;where δ F is the relative error in determining the force of separation of the pin;
δS - относительная ошибка определения площади отрыва покрытия;δ S is the relative error in determining the area of separation of the coating;
δD - относительная ошибка определения диаметра пятна отрыва покрытия.δ D is the relative error in determining the diameter of the tear-off spot.
В первом примере 
Таким образом, точность определения прочности сцепления предлагаемым способом с использованием предлагаемого устройства в 2,5 раза выше по сравнению с прототипом. Кроме того, возможно использование большего соотношения диаметра отверстия и толщины покрытия; при этом разрушение покрытия на срез и его отделение от внутренней поверхности накидной гайки не наблюдали.Thus, the accuracy of determining the adhesion strength of the proposed method using the proposed device is 2.5 times higher compared to the prototype. In addition, it is possible to use a larger ratio of hole diameter and coating thickness; however, the destruction of the coating into a slice and its separation from the inner surface of the union nut was not observed.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005125982/28A RU2294531C1 (en) | 2005-08-15 | 2005-08-15 | Method for determining strength of engagement of cover with substrate and device for realization thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005125982/28A RU2294531C1 (en) | 2005-08-15 | 2005-08-15 | Method for determining strength of engagement of cover with substrate and device for realization thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2294531C1 true RU2294531C1 (en) | 2007-02-27 |
Family
ID=37990771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005125982/28A RU2294531C1 (en) | 2005-08-15 | 2005-08-15 | Method for determining strength of engagement of cover with substrate and device for realization thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2294531C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2515337C1 (en) * | 2012-12-06 | 2014-05-10 | Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр"Алтай" | Method to determine strength of adhesive connection of rubber-like coating with base |
| RU2525144C1 (en) * | 2013-02-12 | 2014-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет | Determination of strength of coat adhesion to substrate and device to this end |
| RU2653094C2 (en) * | 2016-07-13 | 2018-05-07 | ОАО "Нефтегазавтоматика" | Method and device for testing adhesive strength of a coating with a substrate |
| RU2806245C1 (en) * | 2023-05-25 | 2023-10-30 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Method for measuring adhesion-cohesition strength of layered materials and thick functional coatings |
-
2005
- 2005-08-15 RU RU2005125982/28A patent/RU2294531C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2515337C1 (en) * | 2012-12-06 | 2014-05-10 | Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр"Алтай" | Method to determine strength of adhesive connection of rubber-like coating with base |
| RU2525144C1 (en) * | 2013-02-12 | 2014-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет | Determination of strength of coat adhesion to substrate and device to this end |
| RU2653094C2 (en) * | 2016-07-13 | 2018-05-07 | ОАО "Нефтегазавтоматика" | Method and device for testing adhesive strength of a coating with a substrate |
| RU2806245C1 (en) * | 2023-05-25 | 2023-10-30 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Method for measuring adhesion-cohesition strength of layered materials and thick functional coatings |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Boutar et al. | Effect of surface treatment on the shear strength of aluminium adhesive single-lap joints for automotive applications | |
| US10088378B2 (en) | System for applying an ultrasonic transducer to a fastener | |
| RU2294531C1 (en) | Method for determining strength of engagement of cover with substrate and device for realization thereof | |
| KR20190126472A (en) | Apparatus and method for testing adhesion force of coating layer | |
| DE102013013161A1 (en) | Method of testing adhesiveness and film strength of surface layer formed on metal substrate used in cylinder crankcase of combustion engine, involves measuring tensile force applied for detaching surface layer from substrate | |
| JP2007033050A (en) | Strain sensor | |
| DE60212996D1 (en) | METHOD FOR MANUFACTURING AND INDIRECTLY TESTING A COMPOSITE LAYER ON A FLIGHT BODY COMPONENT | |
| US10048180B2 (en) | Coating bond test method and method of making a specimen for testing bond strength of a coating | |
| RU2515337C1 (en) | Method to determine strength of adhesive connection of rubber-like coating with base | |
| RU2617128C2 (en) | Method of determining adhesion strength of adhesive-polymer dispersion composites with metal substrate | |
| Zhang et al. | Effect of adhesive thickness on the intensity of singular stress at the adhesive dissimilar joint | |
| Kostin et al. | Influence of adhesive bond line thickness on joint strength of composite aircraft structures | |
| Maćkowiak et al. | Damage to adhesive single lap joint made of materials with different properties under static loading conditions | |
| RU2510012C1 (en) | Method to determine adhesion strength of armoured cover fixation with charge of solid propellant | |
| Komorek et al. | Initial research of impact strength in adhesive joints | |
| RU2764657C1 (en) | Method for evaluating the adhesive strength of coatings and apparatus for implementation thereof | |
| Han et al. | Cohesive zone model characterization of the adhesive hysol EA-9394 | |
| RU2419084C2 (en) | Method of determining adhesion strength between coating and substrate and device for realising said method | |
| DeNolf et al. | Axisymmetric peel test for adhesion measurement of polymer coatings | |
| Eskandarian et al. | A new test methodology for simultaneous assessment of monotonic and fatigue behaviors of adhesive joints | |
| Huang et al. | Prediction of coating adhesion loss due to stretching | |
| RU2350927C2 (en) | Method for production of sample for determination of adhesion strength of coating by fluoroplastic-4mb on metals with method of normal fracture | |
| RU2309397C1 (en) | Method of determining adhesion of gas thermal coatings | |
| Fric et al. | Experimental investigation of preload losses in high strength bolts under cyclic loading | |
| RU136891U1 (en) | DEVICE FOR DETERMINING THE STRENGTH OF COATING CLUTCH WITH A SUBSTRATE |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100816 |