RU2738598C2 - Method for determination of bond strength of metal surfaces in friction - Google Patents

Method for determination of bond strength of metal surfaces in friction Download PDF

Info

Publication number
RU2738598C2
RU2738598C2 RU2017138350A RU2017138350A RU2738598C2 RU 2738598 C2 RU2738598 C2 RU 2738598C2 RU 2017138350 A RU2017138350 A RU 2017138350A RU 2017138350 A RU2017138350 A RU 2017138350A RU 2738598 C2 RU2738598 C2 RU 2738598C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sample
counterbody
force
move
load
Prior art date
Application number
RU2017138350A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2017138350A (en
RU2017138350A3 (en
Inventor
Михаил Геннадьевич Шалыгин
Олег Александрович Горленко
Ярослав Александрович Вавилин
Original Assignee
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Брянский государственный технический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Брянский государственный технический университет" filed Critical ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Брянский государственный технический университет"
Priority to RU2017138350A priority Critical patent/RU2738598C2/en
Publication of RU2017138350A publication Critical patent/RU2017138350A/en
Publication of RU2017138350A3 publication Critical patent/RU2017138350A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2738598C2 publication Critical patent/RU2738598C2/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N19/00—Investigating materials by mechanical methods
    • G01N19/04—Measuring adhesive force between materials, e.g. of sealing tape, of coating

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: invention can be used for measurement of setting force at friction of juvenile surfaces. Essence: providing roughness of sample and counterbody surfaces, which does not exceed Ra=0.2 mcm. Contact surfaces of the sample and the counterbody are cleaned with polar and non-polar solvents. Flat counterbody is pressed to sample with force of not more than 10 N until formation of such force of connection when under action of own weight sample is not disconnected from counterbody. Load is removed, sample is placed in horizontal position, counterbody is displaced relative to sample and F1 is measured, which must be applied to move the sample, with the sample placed horizontally. Specimen is placed in a vertical position and fixed, the specimen with force of not more than 10 N clamps the counterbody until such connection is formed, when under the action of its own weight the sample is not disconnected from the counterbody. Load is removed, it is carried out offset with respect to the counterbody and measured sample F2—force that must be applied to move the sample at a sample position vertically. Mean value of force required for breaking molecular bond is calculated, and force of molecular bond formed as a result of setting is determined by expression.
EFFECT: high reliability of measurements.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к измерительным способам, в частности к способам для измерения силы схватывания при трении ювенильных поверхностей.The invention relates to measuring methods, in particular to methods for measuring the seizure force during friction of juvenile surfaces.

Изнашивание при схватывании происходит в результате глубинного вырывания материала, переноса его с одной поверхности трения на другую и воздействия образовавшихся вследствие этого неровностей на сопряженную поверхность. Изнашивание этого вида является одним из наиболее опасных и разрушительных. Оно сопровождается прочным соединением контактирующих участков поверхностей трения. В процессе трения относительное перемещение поверхностей приводит к вырыву частиц металла одной поверхности и наволакиванию их на другую более твердую поверхность.Wear during seizure occurs as a result of deep pulling out of the material, transferring it from one friction surface to another and the impact of the resulting irregularities on the mating surface. The wear of this kind is one of the most dangerous and destructive. It is accompanied by a strong connection of the contacting areas of the friction surfaces. In the process of friction, the relative movement of surfaces leads to the tearing out of metal particles from one surface and enveloping them onto another, harder surface.

Известен способ определения прочности адгезионной связи на срез (а.с. СССР №244686, МПК G01H 19/04, 1969). Сущность его состоит в том, что образцы прижимают друг к другу, выдерживают определенное время, приводят в относительное перемещение и по величине нагрузок судят о прочности молекулярной связи, образовавшейся в результате схватывания.A known method for determining the strength of the adhesive bond on a cut (and.with. USSR No. 244686, IPC G01H 19/04, 1969). Its essence lies in the fact that the samples are pressed against each other, withstand a certain time, brought into relative displacement, and the strength of the molecular bond formed as a result of seizure is judged by the magnitude of the loads.

Известен способ испытания материалов на схватывание (а.с. СССР №238848, МПК G01H 19/04, 1969). Сущность его состоит в том, что образцы прижимают друг к другу, выдерживают определенное время, приводят в относительное перемещение и по величине нагрузок судят о прочности молекулярной связи, образовавшейся в результате схватывания.A known method of testing materials for setting (and.with. USSR No. 238848, IPC G01H 19/04, 1969). Its essence lies in the fact that the samples are pressed against each other, withstand a certain time, brought into relative displacement, and the strength of the molecular bond formed as a result of seizure is judged by the magnitude of the loads.

Недостатком данных способов является то, что оба способа подразумевают внедрение индентора в образец и/или контртело, что неизменно приводит к деформациям, и как следствие, к зацеплению микро и нано неровностей поверхностей при скольжении, что снижает точность измерений.The disadvantage of these methods is that both methods imply the introduction of the indenter into the sample and / or counterbody, which invariably leads to deformations, and as a consequence, to the engagement of micro and nano surface irregularities during sliding, which reduces the measurement accuracy.

Целью изобретения является повышение достоверности проводимых измерений.The aim of the invention is to improve the reliability of measurements.

Поставленная цель достигается тем, что способ не содержит 3-е тело (индентор), нагрузка, с помощью которой контртело прижимается к образцу, не превышает 10 Н., в результате всего этого отсутствуют деформации при соприкосновении образца и контртела и не накапливаются суммарные погрешности, а также тем, что при определении силы схватывания учитывается влияние силы тяжести на результат измерений.The stated goal is achieved by the fact that the method does not contain a third body (indenter), the load with which the counterbody is pressed against the sample does not exceed 10 N. As a result of all this, there are no deformations when the sample and the counterbody come into contact, and total errors do not accumulate, and also by the fact that when determining the gripping force, the influence of gravity on the measurement result is taken into account.

Сущность способа поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена схема при измерении в горизонтальном положении, на фиг. 2 - схема при измерении в вертикальном положении.The essence of the method is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a diagram when measured in a horizontal position, FIG. 2 is a diagram when measured in a vertical position.

Измерений проводят следующим образом. При проведении измерений шероховатость поверхностей образца и контртела не должна превышать Ra=0,2 мкм. Перед проведением измерений контактирующие поверхности образца и контртела необходимо очистить полярным и неполярным растворителями с целью устранения пленки окислов.The measurements are carried out as follows. During measurements, the roughness of the surfaces of the sample and counterbody should not exceed Ra = 0.2 μm. Before carrying out measurements, the contacting surfaces of the sample and counterbody must be cleaned with polar and non-polar solvents in order to remove the oxide film.

К образцу 1 с усилием не более 10 Н. прижимается плоское контртело 2, после чего нагрузка снимается. Молекулярная связь считается образованной, когда под действием собственного веса образец 1 не отсоединяется от контртела 2. Плоский образец 1 располагается в горизонтальном положении (фиг. 1) и закрепляется. Контртело соединено посредством гибкого элемента 3 с датчиком 4. При помощи электродвигателя 5 равномерно перемещают датчик 4, совместно с контртелом 2, относительно закрепленного образца 1. На устройстве вывода 6 наблюдают показания с датчика 5. В момент, когда гибкий элемент 3 начнет натягиваться график на устройстве вывода 6 начнет показывать рост. В момент, когда образовавшаяся в результате схватывания молекулярная связь разорвется, график на устройстве вывода 6, достигнув некоторого пика F1, упадет до нулевой отметки.A flat counterbody 2 is pressed against sample 1 with a force of no more than 10 N. Then the load is removed. The molecular bond is considered to be formed when, under the action of its own weight, the sample 1 is not detached from the counterbody 2. The flat sample 1 is located in a horizontal position (Fig. 1) and is fixed. The counterbody is connected by means of a flexible element 3 to the sensor 4. With the help of the electric motor 5, the sensor 4 is evenly moved, together with the counterbody 2, relative to the fixed sample 1. The readings from the sensor 5 are observed on the output device 6. At the moment when the flexible element 3 begins to stretch the graph on output device 6 will begin to show growth. At the moment when the molecular bond formed as a result of seizure is broken, the graph on the output device 6, having reached a certain peak F 1 , will fall to zero.

Далее образец 1 располагается в вертикальном положении (фиг. 2) и закрепляется. К образцу 1 с усилием не более 10 Н. прижимается контртело 2, после чего нагрузка снимается. Молекулярная связь считается образованной, когда под действием собственного веса образец 1 не отсоединяется от контртела 2. Контртело соединено посредством гибкого элемента 3 с датчиком 4. При помощи электродвигателя 5 равномерно перемещают датчик 4, совместно с контртелом 2, относительно закрепленного образца 1. На устройстве вывода 6 наблюдают показания с датчика 5. В момент, когда гибкий элемент 3 начнет натягиваться график на устройстве вывода 6 начнет показывать рост. В момент, когда образовавшаяся в результате схватывания молекулярная связь разорвется, график на устройстве вывода 6, достигнув некоторого пика F2 упадет до нулевой отметки.Further, sample 1 is placed in a vertical position (Fig. 2) and fixed. Counterbody 2 is pressed against sample 1 with a force of no more than 10 N. After that, the load is removed. Molecular bond is considered to be formed when, under the action of its own weight, sample 1 does not detach from the counterbody 2. The counterbody is connected by means of a flexible element 3 to the sensor 4. With the help of the electric motor 5, sensor 4 is evenly moved, together with counterbody 2, relative to the fixed sample 1. On the output device 6 observe the readings from the sensor 5. At the moment when the flexible element 3 begins to stretch, the graph on the output device 6 will begin to show growth. At the moment when the molecular bond formed as a result of seizure is broken, the graph on the output device 6, having reached a certain peak F 2, will fall to zero.

При расположении образца 1 и контртела 2 в горизонтальном положении (фиг. 1) на контртело 2 действует сила тяжести, прижимающая контртело к образцу и увеличивающая силу F1, необходимую для совершения разрыва молекулярной связи, образовавшейся в результате схватывания.When the sample 1 and the counterbody 2 are in a horizontal position (Fig. 1), the counterbody 2 is subjected to gravity, pressing the counterbody to the sample and increasing the force F 1 necessary to break the molecular bond formed as a result of seizure.

При расположении образца 1 и контртела 2 в вертикальном положении (фиг. 2) на контртело 2 действует сила тяжести, стремящаяся оторвать контртело от образца и уменьшающая силу F2, необходимую для разрыва молекулярной связи, образовавшуюся в результате схватывания.When the sample 1 and the counterbody 2 are in a vertical position (Fig. 2), the counterbody 2 is subjected to gravity, tending to tear the counterbody away from the sample and reducing the force F 2 required to break the molecular bond formed as a result of seizure.

По причине того, что на контртело 2, прижимаемое к образцу 1 действует сила тяжести, прижимающая (фиг. 1) или пытающаяся оторвать (фиг. 2) образец 1 от контртела 2 следует проводить испытания и в горизонтальном (фиг. 1), и вертикальном (фиг. 2) положении образца 1 и контртела 2, и далее вычислять среднее значение силы по выражениюDue to the fact that on the counterbody 2, pressed against the sample 1, the force of gravity acts, pressing (Fig. 1) or trying to tear off (Fig. 2) the sample 1 from the counterbody 2, tests should be carried out both in the horizontal (Fig. 1) and vertical (Fig. 2) the position of the sample 1 and counterbody 2, and then calculate the average value of the force by the expression

Figure 00000001
.
Figure 00000001
...

Здесь F1 - сила, которую необходимо приложить, чтобы сдвинуть образец, при расположении образца 1 горизонтально (фиг. 1); F2 - сила, которую необходимо приложить, чтобы сдвинуть образец, при расположении образца 1 вертикально (фиг. 2).Here F 1 is the force that must be applied to move the sample when the sample 1 is horizontal (Fig. 1); F 2 - the force that must be applied to move the sample when the sample 1 is vertical (Fig. 2).

Определять силу молекулярной связи, образовавшуюся в результате схватывания, следует по выражениюTo determine the strength of the molecular bond formed as a result of setting, one should use the expression

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

где A - сила схватывания (молекулярных связей), мН; F - сила, которую необходимо приложить, чтобы сдвинуть образец 1; S - номинальная площадь поверхности образца 1, равная площади поверхности контртела 2, мм2; Sm1, Sm2 - шаги шероховатости поверхности по средней линии контакта образца и контртела, мкм.where A is the strength of adhesion (molecular bonds), mN; F is the force that must be applied to move the sample 1; S is the nominal surface area of the sample 1, equal to the surface area of the counterbody 2, mm 2 ; Sm 1 , Sm 2 - steps of surface roughness along the middle line of contact between the sample and the counterbody, μm.

Проведение испытаний по данному способу позволяет повысить достоверность измерений.Carrying out tests using this method improves the reliability of measurements.

Claims (3)

Способ определения силы схватывания металлических поверхностей при трении, включающий приведение пары образец-контртело во взаимный контакт под действием сжимающей нагрузки, выдерживание их в таком положении определенное время, снятие сжимающей нагрузки и последующее осуществление их смещения друг относительно друга, отличающийся тем, что обеспечивают шероховатость поверхностей образца и контртела, не превышающей Ra=0,2 мкм, очищают контактирующие поверхности образца и контртела полярным и неполярным растворителями, прижимают к образцу с усилием не более 10 Н плоское контртело до образования такой силы связи, когда под действием собственного веса образец не отсоединяется от контртела, после чего нагрузку снимают, располагают образец в горизонтальном положении, осуществляют смещение контртела относительно образца и измеряют F1 - силу, которую необходимо приложить, чтобы сдвинуть образец, при расположении образца горизонтально, далее располагают образец в вертикальном положении и закрепляют, к образцу с усилием не более 10 Н прижимают контртело до образования такой связи, когда под действием собственного веса образец не отсоединится от контртела, после чего нагрузку снимают, осуществляется смещение контртела относительно образца и измеряют F2 - силу, которую необходимо приложить, чтобы сдвинуть образец, при расположении образца вертикально, далее вычисляют среднее значение силы по выражению
Figure 00000003
, силу молекулярной связи, образовавшуюся в результате схватывания, определяют по выражениюA method for determining the gripping force of metal surfaces during friction, including bringing a pair of sample-counterbody into mutual contact under the action of a compressive load, holding them in this position for a certain time, removing the compressive load and then displacing them relative to each other, characterized in that they provide surface roughness the sample and counterbody not exceeding Ra = 0.2 μm, clean the contacting surfaces of the sample and counterbody with polar and non-polar solvents, press the flat counterbody against the sample with a force of no more than 10 N until such a binding force is formed, when the sample does not detach from counterbody, after which the load is removed, the sample is placed in a horizontal position, the counterbody is displaced relative to the sample and F 1 is measured - the force that must be applied to move the sample, when the sample is placed horizontally, then the sample is placed in a vertical position and fixed the counterbody is pressed against the sample with a force of not more than 10 N until such a bond is formed, when the sample does not detach from the counterbody under its own weight, after which the load is removed, the counterbody is displaced relative to the sample and F 2 is measured - the force that must be applied to move the sample when the sample is vertically, then calculate the average value of the force by the expression
Figure 00000003
, the strength of the molecular bond formed as a result of setting is determined by the expression
Figure 00000004
Figure 00000004
 где А - сила схватывания (молекулярных связей), мН; F - сила, которую необходимо приложить, чтобы сдвинуть образец; S - номинальная площадь поверхности образца, равная площади поверхности контртела 2, мм2; Sm1, Sm2 - шаги шероховатости поверхности по средней линии контакта образца и контртела, мкм.where A is the strength of adhesion (molecular bonds), mN; F is the force that must be applied to move the sample; S is the nominal surface area of the sample, equal to the surface area of the counterbody 2, mm 2 ; Sm 1 , Sm 2 - steps of surface roughness along the middle line of contact between the sample and the counterbody, μm.
RU2017138350A 2017-11-02 2017-11-02 Method for determination of bond strength of metal surfaces in friction RU2738598C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017138350A RU2738598C2 (en) 2017-11-02 2017-11-02 Method for determination of bond strength of metal surfaces in friction

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017138350A RU2738598C2 (en) 2017-11-02 2017-11-02 Method for determination of bond strength of metal surfaces in friction

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017138350A RU2017138350A (en) 2019-05-06
RU2017138350A3 RU2017138350A3 (en) 2020-05-15
RU2738598C2 true RU2738598C2 (en) 2020-12-14

Family

ID=66430226

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017138350A RU2738598C2 (en) 2017-11-02 2017-11-02 Method for determination of bond strength of metal surfaces in friction

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2738598C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU244686A1 (en) * Н. М. Михин, М. Н. Добычин , К. С. пин Институт машиноведени METHOD FOR DETERMINING THE STRENGTH OF ADHESIVE COMMUNICATION FOR CUT
SU485364A1 (en) * 1972-05-29 1975-09-25 Институт Проблем Прочности Ан Усср Device for determining the strength of the adhesive bond
SU974225A1 (en) * 1981-05-08 1982-11-15 За витель Device for determination of joint component adhesion bond strength
JP2003083876A (en) * 2001-09-14 2003-03-19 Fuji Xerox Co Ltd Paint film strength inspection device and paint film strength inspection method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU244686A1 (en) * Н. М. Михин, М. Н. Добычин , К. С. пин Институт машиноведени METHOD FOR DETERMINING THE STRENGTH OF ADHESIVE COMMUNICATION FOR CUT
SU485364A1 (en) * 1972-05-29 1975-09-25 Институт Проблем Прочности Ан Усср Device for determining the strength of the adhesive bond
SU974225A1 (en) * 1981-05-08 1982-11-15 За витель Device for determination of joint component adhesion bond strength
JP2003083876A (en) * 2001-09-14 2003-03-19 Fuji Xerox Co Ltd Paint film strength inspection device and paint film strength inspection method

Also Published As

Publication number Publication date
RU2017138350A (en) 2019-05-06
RU2017138350A3 (en) 2020-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP4280259A3 (en) Bond test apparatus, cartridge for a bond test apparatus and method of measuring a force in a bond test apparatus
Prasse et al. A comparative investigation of electrical resistance and acoustic emission during cyclic loading of CFRP laminates
Fakhouri et al. Puncture mechanics of soft solids
Dhong et al. Coupled effects of applied load and surface structure on the viscous forces during peeling
WO2007093018A3 (en) Internal stress actuated micro- and nanomachines for testing physical properties of micro and nano-sized material samples
RU2738598C2 (en) Method for determination of bond strength of metal surfaces in friction
CN106525581A (en) Testing method for bamboo/wood parallel-to-grain type I crack fracture toughness
SE0701301L (en) Method and apparatus for determining the topography of a material surface
Namazu et al. High-cycle fatigue damage evaluation for micro-nanoscale single crystal silicon under bending and tensile stressing
RU2589523C1 (en) Method of determining critical crack length for finding fracture toughness
Eskandarian et al. A new test methodology for simultaneous assessment of monotonic and fatigue behaviors of adhesive joints
CN109887855B (en) Wafer bonding force measuring device, bonding release device and bonded wafer detection device
RU2390005C1 (en) Method of measuring adhesion forces
Hwang et al. Correlation between fretting and plain fatigue using fatigue damage gradient
RU2625257C1 (en) Device for determining adhesion of metal surfaces
Pirondi et al. Fatigue crack nucleation and propagation in bonded joints
Fujimoto et al. Development of high-sensitivity sacrificial specimen for long-term stress monitoring of structures
CN212964360U (en) Fixing clamp for detecting reinforcing steel bar test block
Shirangi et al. Investigation of fracture toughness and displacement fields of copper/polymer interface using image correlation technique
RU2343455C1 (en) Method of friction factor evaluation
JP7077051B2 (en) Wire bonding equipment and wire bonding method
TWI490470B (en) Laminated structure test apparatus and method
PT110470B (en) TRIBOMETER, METHOD OF MEASUREMENT AND ITS USES
Prasse et al. Electric resistance and acoustic emission during cyclic tensile loading of CFRP laminates
Kharrat et al. Analysis of the fretting conditions in a contact between an epoxy thermoset and a glass counterface

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210120