RU2571308C1 - Способ оценки адгезионной прочности порошковых металлических покрытий со стальной поверхностью - Google Patents
Способ оценки адгезионной прочности порошковых металлических покрытий со стальной поверхностью Download PDFInfo
- Publication number
- RU2571308C1 RU2571308C1 RU2014135775/28A RU2014135775A RU2571308C1 RU 2571308 C1 RU2571308 C1 RU 2571308C1 RU 2014135775/28 A RU2014135775/28 A RU 2014135775/28A RU 2014135775 A RU2014135775 A RU 2014135775A RU 2571308 C1 RU2571308 C1 RU 2571308C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coating
- substrate
- coat
- adhesion
- sample
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
Изобретение относится в способам оценки прочности сцепления металлических покрытий с основой из металлов и сплавов и может быть использовано в различных отраслях машиностроения, где применяются газотермический и газодинамический методы нанесения покрытий для придания поверхности повышенных физико-механических характеристик. Способ оценки адгезионной прочности порошковых металлических покрытий со стальной поверхностью заключается в нанесении покрытия на металлическую подложку и отрыве покрытия от подложки, определения максимальной нагрузки, необходимой для отрыва слоя покрытия, и по ее величине вычисления значения адгезии. Причем в качестве подложки используют цилиндрический образец, на образующую поверхность которого наносят покрытие в виде кольцевого пояска. Затем производят механическую обработку торцов покрытия на образце до получения опорных площадок с последующей обработкой одного из торцов покрытия путем снятием внутренней фаски размером 0,5×45°. Далее устанавливают образец в матрицу с цилиндрическим отверстием, так, чтобы обработанный торец покрытия с фаской был обращен в сторону отверстия в матрице. При этом отрыв покрытия от подложки осуществляют путем продавливания цилиндрического образца сквозь цилиндрическое отверстие в матрице. Техническим результатом является упрощение оценки прочности сцепления наносимых металлических покрытий с основой и тем самым повышение надежности и ресурса машиностроительной продукции. 1 ил., 3 табл.
Description
Изобретение относится к методам оценки адгезии металлических порошковых покрытий для изделий, изготовленных из металлов и сплавов, которое может быть использовано в различных отраслях машиностроения для повышения качества и надежности продукции при использовании газотермического и газодинамического методов нанесения покрытий различного назначения.
Известен способ оценки адгезионной прочности порошковых металлических покрытий со стальной поверхностью, заключающийся в нанесении покрытия на металлическую подложку и отрыве покрытия от подложки, определения максимальной нагрузки, необходимой для отрыва слоя покрытия, и по ее величине вычисления значения адгезии (см. патент РФ №2309397, МПК G01N 19/04, 2006 г.),
Способ заключается в изготовлении образца в виде подложки и нанесенного на нее исследуемого газотермического покрытия. Для определения адгезионной прочности осуществляют разрыв образца в разрывной машине, в которой обеспечивается высокий уровень соосности между нагружающими элементами.
Недостатками данного способа является сложность изготовления оснастки для каждого образца, необходимость проведения токарной обработки оснастки в сборе после нанесения покрытия, высокие требования к соосности элементов разрывной машины, что существенно усложняет оценку адгезионной прочности газотермических покрытий.
Задачей заявляемого решения является упрощение оценки прочности сцепления наносимых металлических покрытий с основой.
Технический результат достигается тем, что в способе оценки адгезионной прочности порошковых металлических покрытий со стальной поверхностью, заключающемся в нанесении покрытия на металлическую подложку и отрыве покрытия от подложки, определения максимальной нагрузки необходимой для отрыва слоя покрытия и по ее величине вычисления значения адгезии, в качестве подложки используют цилиндрический образец, на образующую поверхность которого наносят покрытие в виде кольцевого пояска, производят механическую обработку торцов покрытия на образце до получения опорных площадок, с последующей обработкой одного из торцов покрытия путем снятием внутренней фаски размером 0,5×45°, устанавливают образец в матрицу с цилиндрическим отверстием так, чтобы обработанный торец покрытия с фаской был обращен в сторону отверстия в матрице, а отрыв покрытия от подложки осуществляют путем продавливания цилиндрического образца сквозь цилиндрическое отверстие в матрице.
Под воздействием касательных напряжений происходят отслаивание и отрыв покрытия от поверхности образца.
Способ иллюстрируют примером выполнения.
На цилиндрические образцы из стали 45 методом газодинамического напыления было нанесено покрытие шириной 12×10-3 м и толщиной 2,5×10-3 при температуре 450°С, скорости перемещения распылителя относительно поверхности 10-2 м/с и расстоянии от среза сопла до поверхности 10-2 м. Нанесенное покрытие было обработано с поверхности до толщины 1,5×10-3 м и торцов до ширины кольца 10 и 10,5×10-3 м.
На фиг. 1 представлена схема испытания образцов.
Согласно изобретению цилиндрический образец 1 с нанесенным на него в виде кольцевого пояска покрытием 2 вставляется в матрицу 3 и продавливается через нее при приложении нагрузки.
На торцевой стороне покрытия шириной 10,5×10-6 вытачивалась внутренняя фаска 0,5×45°;
Испытания нанесенного покрытия проводились на универсальной сервогидравлической испытательной машине фирмы «SHIMADZU» с максимальной нагрузкой 50 кН при постоянной скорости движения актюатора 8×10-6 м/сек с регистрацией данных в координатах нагрузка - перемещение. Предел прочности τ сцепления нанесенного слоя с основным металлом (подложкой) вычисляется по формуле:
где Pmax - максимальная нагрузка, предшествующая разрушению - отрыву пояска (слоя) покрытия, Н; h - ширина пояска, м; D - диаметр образца, м.
Для испытаний на адгезию использовали три варианта изготовления образцов и матрицы (фиг. 1А, Б, В), представленных в таблице 1.
Таблица 1 | ||
Варианты испытания | Изменение в форме кольца (покрытия) | Изменение в форме оснастки |
1 (рис. 1А) | нет | нет |
2 (рис. 1Б) | Фаска на торцевой поверхности покрытия (кольца) 0,5×45°. | нет |
3 (рис. 1В) | нет | Фаска на матрице 0,5×45°. |
Размер фаски 0,5×45° был выбран после анализа геометрии торцевой поверхности покрытия в месте перехода от покрытия к образцу после обработки различными режущими инструментами, который показал, что максимальный радиус закругления составляет 0,5×10-3 при обработке шлифованием.
Результаты испытания на адгезию покрытия меди представлены в таблице 2.
Как видно из таблицы, при испытании образцов без изменения в форме образца или матрицы происходят разрушение (трещина) и срез части (до 15%) нанесенного покрытия до его отрыва от поверхности, из-за чего нагрузка и адгезия имеют завышенные значения (вариант 1).
Таблица 2 | |||
Варианты испытания | Максимальная нагрузка при смещении слоя (ср.), Н | Адгезия (ср.), МПа | Состояние кольца после отрыва |
1 (рис. 1А) | 33596 | 45 | Разрушение покрытия |
2 (рис. 1Б) | 32168 | 42 | Отсутствие повреждений |
3 (рис. 1В) | 31920 | 42 | Разрушение покрытия |
При испытании образцов по вариантам 2 и 3 на поверхности образца не выявлено участка с пластическим деформированием покрытия, что свидетельствует об отсутствии попадания покрытия в зазор между образом и матрицей и при этом снизилась максимальная нагрузка отрыва и величина адгезии.
В варианте 3 произошло разрушение покрытия (трещина) у большинства образцов, что затрудняет интерпретацию полученных результатов.
Распределение напряжений на опорной поверхности кольца представлено в таблице 3.
Расчет напряжений в деформируемом покрытии (пояске) при испытаниях по варианту 2 и 3 показал следующее (табл. 3):
- на опорной поверхности напыленного кольца с фаской (вариант 2, рис. 1Б) ближе к краю формируются радиальные напряжения сжатия (>-100 МПа), которые не позволяют покрытию разрушиться под воздействием напряжений растяжения, которые образуются ближе к образцу (>100 МПа);
- при испытании образца в паре с матрицей (вариант 3, рис. 1В), на которой сформирована фаска, радиальные напряжения сжатия значительно меньше (-77,8 МПа) и не компенсируют радиальные напряжения растяжения (>100 МПа), в результате чего происходит разрушения кольца.
Таблица 3 | ||||||
Тип напряжений | Варианты испытания (тип образца) | |||||
Вариант 3 (рис. 1В) | Вариант 2 (рис. 1Б) | |||||
Радиальные, МПа | -55,6 | -77,8 | >100 | -33,3 | >-100 | >100 |
Окружные, МПа | 11,1 | >-100 | >100 | 55,6 | >-100 | >100 |
Таким образом, предложенный способ позволяет упростить оценку прочности сцепления наносимого покрытия с основой из металлов и сплавов и получить достоверные результаты.
Claims (1)
- Способ оценки адгезионной прочности порошковых металлических покрытий со стальной поверхностью, заключающийся в нанесении покрытия на металлическую подложку и отрыве покрытия от подложки, определения максимальной нагрузки, необходимой для отрыва слоя покрытия, и по ее величине вычисления значения адгезии, отличающийся тем, что в качестве подложки используют цилиндрический образец, на образующую поверхность которого наносят покрытие в виде кольцевого пояска, производят механическую обработку торцов покрытия на образце до получения опорных площадок с последующей обработкой одного из торцов покрытия путем снятием внутренней фаски размером 0,5×45°, устанавливают образец в матрицу с цилиндрическим отверстием так, чтобы обработанный торец покрытия с фаской был обращен в сторону отверстия в матрице, а отрыв покрытия от подложки осуществляют путем продавливания цилиндрического образца сквозь цилиндрическое отверстие в матрице.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014135775/28A RU2571308C1 (ru) | 2014-09-03 | 2014-09-03 | Способ оценки адгезионной прочности порошковых металлических покрытий со стальной поверхностью |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014135775/28A RU2571308C1 (ru) | 2014-09-03 | 2014-09-03 | Способ оценки адгезионной прочности порошковых металлических покрытий со стальной поверхностью |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2571308C1 true RU2571308C1 (ru) | 2015-12-20 |
Family
ID=54871321
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014135775/28A RU2571308C1 (ru) | 2014-09-03 | 2014-09-03 | Способ оценки адгезионной прочности порошковых металлических покрытий со стальной поверхностью |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2571308C1 (ru) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2616436C1 (ru) * | 2016-02-29 | 2017-04-14 | Владимир Павлович Бирюков | Способ определения прочности сцепления металлических покрытий со стальной поверхностью |
RU2635335C1 (ru) * | 2016-06-08 | 2017-11-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" (СПбГЭТУ "ЛЭТИ") | Способ определения адгезионной прочности покрытий к подложке |
RU191158U1 (ru) * | 2018-09-03 | 2019-07-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Брянский государственный аграрный университет" | Приспособление для проведения испытаний на адгезионную прочность дисперсных композитов на клеевой основе |
RU2696063C1 (ru) * | 2018-07-13 | 2019-07-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Брянский государственный аграрный университет" | Приспособление для определения адгезионной прочности клееполимерных дисперсных самотвердеющих композитов |
RU2696065C1 (ru) * | 2018-07-13 | 2019-07-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Брянский государственный аграрный университет" | Конструкция для проведения испытаний на адгезионную прочность дисперснонаполненных композитов на клеевой самотвердеющей основе |
RU2723965C1 (ru) * | 2019-09-11 | 2020-06-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Брянский государственный аграрный университет" | Способ для проведения испытаний на адгезионную прочность клееполимерных дисперсно-армированных композитов |
RU2772248C2 (ru) * | 2020-09-11 | 2022-05-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Способ испытания на когезионную прочность наплавленных покрытий |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4586371A (en) * | 1984-11-07 | 1986-05-06 | Conoco Inc. | Apparatus for adhesion testing of coatings |
RU2146044C1 (ru) * | 1998-05-13 | 2000-02-27 | Военный автомобильный институт | Способ определения адгезионной прочности газотермических покрытий |
RU2309397C1 (ru) * | 2006-03-27 | 2007-10-27 | Рязанский военный автомобильный институт имени генерала армии В.Д. Дубынина | Способ определения адгезионной и когезионной прочностей газотермических покрытий |
WO2011157739A1 (de) * | 2010-06-18 | 2011-12-22 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Vorrichtung und verfahren zur prüfung der haftfestigkeit einer beschichtung auf einem substrat |
-
2014
- 2014-09-03 RU RU2014135775/28A patent/RU2571308C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4586371A (en) * | 1984-11-07 | 1986-05-06 | Conoco Inc. | Apparatus for adhesion testing of coatings |
RU2146044C1 (ru) * | 1998-05-13 | 2000-02-27 | Военный автомобильный институт | Способ определения адгезионной прочности газотермических покрытий |
RU2309397C1 (ru) * | 2006-03-27 | 2007-10-27 | Рязанский военный автомобильный институт имени генерала армии В.Д. Дубынина | Способ определения адгезионной и когезионной прочностей газотермических покрытий |
WO2011157739A1 (de) * | 2010-06-18 | 2011-12-22 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Vorrichtung und verfahren zur prüfung der haftfestigkeit einer beschichtung auf einem substrat |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2616436C1 (ru) * | 2016-02-29 | 2017-04-14 | Владимир Павлович Бирюков | Способ определения прочности сцепления металлических покрытий со стальной поверхностью |
RU2635335C1 (ru) * | 2016-06-08 | 2017-11-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" (СПбГЭТУ "ЛЭТИ") | Способ определения адгезионной прочности покрытий к подложке |
RU2696063C1 (ru) * | 2018-07-13 | 2019-07-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Брянский государственный аграрный университет" | Приспособление для определения адгезионной прочности клееполимерных дисперсных самотвердеющих композитов |
RU2696065C1 (ru) * | 2018-07-13 | 2019-07-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Брянский государственный аграрный университет" | Конструкция для проведения испытаний на адгезионную прочность дисперснонаполненных композитов на клеевой самотвердеющей основе |
RU191158U1 (ru) * | 2018-09-03 | 2019-07-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Брянский государственный аграрный университет" | Приспособление для проведения испытаний на адгезионную прочность дисперсных композитов на клеевой основе |
RU2723965C1 (ru) * | 2019-09-11 | 2020-06-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Брянский государственный аграрный университет" | Способ для проведения испытаний на адгезионную прочность клееполимерных дисперсно-армированных композитов |
RU2772248C2 (ru) * | 2020-09-11 | 2022-05-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Способ испытания на когезионную прочность наплавленных покрытий |
RU2796229C1 (ru) * | 2022-11-25 | 2023-05-18 | Акционерное общество "Пермский завод "Машиностроитель" | Способ определения адгезионной и когезионной прочностей сцепления металлических покрытий с металлической поверхностью |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2571308C1 (ru) | Способ оценки адгезионной прочности порошковых металлических покрытий со стальной поверхностью | |
Rosendo et al. | Mechanical and microstructural investigation of friction spot welded AA6181-T4 aluminium alloy | |
US9758875B2 (en) | Method for applying a coating to a substrate | |
de Barros et al. | Influence of mechanical surface treatment on fatigue life of bonded joints | |
Madeira et al. | Failure in single point incremental forming | |
Petráčková et al. | Mechanical performance of cold-sprayed A357 aluminum alloy coatings for repair and additive manufacturing | |
Boruah et al. | Experimental evaluation of interfacial adhesion strength of cold sprayed Ti-6Al-4V thick coatings using an adhesive-free test method | |
Rajashekar et al. | Development of a model for friction stir weld quality assessment using machine vision and acoustic emission techniques | |
CA2879713C (en) | Method for applying a coating to a substrate | |
Borrego et al. | On the study of the single-stage hole-flanging process by SPIF | |
WO2012096392A1 (en) | Method and tool for bending titanium member | |
US20060163332A1 (en) | Method of suppressing extension of fatigue crack, method if detecting fatique crack and paste used for the methods | |
Sherpa et al. | Examination of Joint Integrity in parallel plate configuration of explosive welded SS-Al combination | |
US11204311B2 (en) | Engraving device and method for creating and measuring stress corrosion cracking on a flat coated test specimen | |
JP4677804B2 (ja) | プレス金型の型かじり性評価方法およびその試験装置 | |
JP2015163840A (ja) | 鋼材の腐食疲労寿命の評価方法 | |
Shanbhag et al. | Time series analysis of tool wear in sheet metal stamping using acoustic emission | |
DS et al. | Preparation of plasticine material for analogue modelling | |
Koteswararao et al. | Analysis of quality in solid state welding (copper-copper) by using NDT and DT by altering physical properties at constant time | |
He et al. | Corrosion fatigue behavior of epoxy-coated Mg–3Al–1Zn alloy in gear oil | |
JP5091831B2 (ja) | 鍛造用潤滑皮膜評価方法及び鍛造用潤滑皮膜評価装置 | |
Leonhardt et al. | Automated hole expansion test with pneumatic crack detection | |
Barlo et al. | A study of the boundary conditions in the iso-16630 hole expansion test | |
JP5709051B2 (ja) | 皮膜の剥離強度評価方法及び評価装置 | |
RU2649085C1 (ru) | Образец для оценки когезионной прочности порошковых металлических покрытий |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190904 |