RU2757405C1 - Способ определения остаточных напряжений в покрытиях - Google Patents
Способ определения остаточных напряжений в покрытиях Download PDFInfo
- Publication number
- RU2757405C1 RU2757405C1 RU2020139908A RU2020139908A RU2757405C1 RU 2757405 C1 RU2757405 C1 RU 2757405C1 RU 2020139908 A RU2020139908 A RU 2020139908A RU 2020139908 A RU2020139908 A RU 2020139908A RU 2757405 C1 RU2757405 C1 RU 2757405C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- residual stresses
- coating
- coatings
- determining
- shear
- Prior art date
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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/24—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady shearing forces
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
Изобретение относится к механическим испытаниям покрытий, а именно к методам определения остаточных напряжений в покрытиях, созданных напылением. Техническим результатом является получение более широкой и точной информации по характеристике создаваемого покрытия напылением. Способ определения остаточных напряжений в покрытиях заключается в освобождении остаточных напряжений путем нанесения на цилиндрический образец с напылением трех или четырех радиальных разрезов на глубину толщины сечения покрытия, определяют прочность сцепления покрытия на сдвиг посредством пресса путем продавливания цилиндрического образца через отверстие матрицы, после которого окружные остаточные напряжения в покрытиях определяют расчетом, как разность прочности сцепления на сдвиг покрытия при освобождении их от остаточных напряжений и прочности сцепления покрытия при исходном уровне технологических остаточных напряжений. 1 ил.
Description
Способ определения остаточных напряжений в покрытиях относится к механическим испытаниям покрытий, а именно к методам определения остаточных напряжений в покрытиях, созданных напылением.
Известен ряд способов определения остаточных напряжений в полых и сплошных цилиндрах, а также в поверхностных слоях деталей произвольной формы [Биргер И.А. Остаточные напряжения. Издание 2-е: М.: ЛЕНАНД (Физико-математическое наследие). 2015. - С. 156-169). Сущность этих способов определения остаточных напряжений заключается в освобождении остаточных напряжений путем расточки и (или) обточки с измерением деформаций, по которым расчетом определяют величину и знак остаточных напряжений.
Известен также способ определения остаточных напряжений [Патент РФ № 2499244], включающий нагружение образца с газотермическим покрытием, расположенного на опорах вниз, статической нагрузкой по 4-точечной схеме. Нагружение образца осуществляют плавно до величины нагрузки, не превышающей предел упругости материала покрытия образца, последовательно разгружают до значения деформации растяжения, равной нулю, при этом измеряют остаточное усилие и остаточную деформацию сжатия. По полученному деформационному гистерезису рассчитывают остаточные напряжения в покрытии и его энергетические характеристики.
Способ не позволяет определить остаточные напряжения в покрытиях поверхностей конструкций реальных деталей, а также требует применения специального оборудования для испытания под статической нагрузкой.
Это создает трудности применения их в качестве тестов контроля в системе технологического процесса создания покрытий напылением.
Техническая задача от использования заявленного способа заключается в получении более широкой и точной информации по характеристике создаваемого покрытия напылением.
Техническая задача в заявленном способе достигается тем, что в качестве образцов применяют цилиндрические заготовки из материала близкого к химическому составу реальной детали, на которых создают узкие пояски покрытия изучаемой технологии напыления. Осевые и радиальные напряжения в поясках покрытия практически очень малы, поэтому ими предполагается пренебречь. Освобождение от остаточных напряжений производят путем нанесения на цилиндрический образец с напылением 3-х, 4-х радиальных разрезов покрытия на глубину толщины сечения покрытия. Определяют прочность сцепления покрытия на сдвиг посредством пресса путем продавливания цилиндрического образца через отверстие матрицы.
На фигуре показана схема определения прочности сцепления покрытия (где 1 - образец; 2 - поясок покрытия; 3 - матрица; 4 - разрезы покрытия; b - ширина пояска покрытия; D - диаметр напыляемого образца; F - сила нагрузки сдвига пояска покрытия). Прочность сцепления покрытия определяют по отношению силы его сдвига, при продавливании через отверстие матрицы, к площади контакта пояска покрытия с основой заготовки образца.
Окружные остаточные напряжения σθ в кольцевом покрытии определяют расчетом как разность прочности сцепления на сдвиг покрытия при освобождении их от остаточных напряжений и прочности сцепления покрытия при исходном уровне технологических остаточных напряжений в соответствии со следующей формулой.
где σθ – окружные остаточные напряжения в покрытии, МПа;
τсц(р) – прочность сцепления покрытия на сдвиг при освобождении их от остаточных напряжений, МПа;
τсц – прочность сцепления покрытия на сдвиг при исходном уровне остаточных напряжений, МПа.
Прочность сцепления покрытия на сдвиг при освобождении его от остаточных напряжений определяют по следующей формуле
где F – сила сдвига кольцевого пояска покрытия, Н;
b – ширина пояска кольцевого покрытия, мм;
t – ширина реза кольцевого пояска покрытия, мм;
n – количество разрезов кольцевого пояска покрытия, шт.;
D – диаметр напыляемого образца, мм.
Прочность сцепления покрытия на сдвиг при исходном уровне остаточных напряжений определяют по следующей формуле
Пример определения технологических остаточных напряжений в образцах заявленным способом.
Технология создания покрытия производилась в соответствий с требованиями [ГОСТ 279-88. Покрытия детонационные].
1) На наружной поверхности цилиндрических образцов диаметром 30 мм создается 2-слойное покрытие детонационным напылением: первый слой напыляется порошковым вольфрамокобальтовым сплавом ВК-25 толщиной 0,020-0,030 мм. Затем напыляется 2-й (основной) слой покрытия до толщины общего слоя 0,40 мм порошком ПР-Н70Х17С4Р4.
Испытания покрытий показали следующие результаты.
Прочность сцепления покрытия на сдвиг, с освобождением его от остаточных напряжений, составила τсц(р)=236 МПа.
Прочность сцепления покрытия на сдвиг, с исходным уровнем остаточных напряжений, составила τсц=115 МПа.
Технико-экономическая эффективность предложенного способа определения технологических остаточных напряжений в покрытиях, созданных напылением, заключается в следующем.
1. Определение технологических остаточных напряжения производится по прочности сцепления на сдвиг, поэтому погрешность их влияния находится на нулевом уровне.
2. В силу простоты определения технологических остаточных напряжений предложенный способ рекомендуется использовать в качестве теста для контроля технологических операций создания покрытий напылением.
3. В связи с исключением необходимости измерения деформаций, при определении остаточных напряжений, стоимость оборудования и трудоемкость определения остаточных напряжений уменьшаются.
Claims (5)
- Способ определения остаточных напряжений в покрытиях заключается в освобождении остаточных напряжений путем нанесения на цилиндрический образец с напылением трех или четырех радиальных разрезов на глубину толщины сечения покрытия, определяют прочность сцепления покрытия на сдвиг посредством пресса путем продавливания цилиндрического образца через отверстие матрицы, после которого окружные остаточные напряжения в покрытиях определяют расчетом, как разность прочности сцепления на сдвиг покрытия при освобождении их от остаточных напряжений и прочности сцепления покрытия при исходном уровне технологических остаточных напряжений:
- где σθ – окружные остаточные напряжения в покрытии, МПа;
- τсц(р) – прочность сцепления покрытия на сдвиг при освобождении их от остаточных напряжений путем разрезов, МПа;
- τсц – прочность сцепления покрытия на сдвиг при исходном уровне остаточных напряжений, МПа.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020139908A RU2757405C1 (ru) | 2020-12-03 | 2020-12-03 | Способ определения остаточных напряжений в покрытиях |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020139908A RU2757405C1 (ru) | 2020-12-03 | 2020-12-03 | Способ определения остаточных напряжений в покрытиях |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2757405C1 true RU2757405C1 (ru) | 2021-10-15 |
Family
ID=78286586
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020139908A RU2757405C1 (ru) | 2020-12-03 | 2020-12-03 | Способ определения остаточных напряжений в покрытиях |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2757405C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4095465A (en) * | 1977-03-25 | 1978-06-20 | The Goodyear Tire & Rubber Company | Testing adhesion of cord or wire in rubber |
SU746255A1 (ru) * | 1977-06-15 | 1980-07-07 | Ворошиловградский машиностроительный институт | Устройство дл определени прочности сцеплени покрыти с основой на сдвиг |
US5537884A (en) * | 1992-05-18 | 1996-07-23 | Hitachi, Ltd. | Method for measuring adhesion strength of resin material |
RU76460U1 (ru) * | 2008-04-28 | 2008-09-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Устройство для контроля адгезии покрытия с основой |
RU2682109C1 (ru) * | 2018-05-18 | 2019-03-14 | Михаил Александрович Калин | Способ определения адгезионной прочности сцепления полимерного покрытия с металлической основой |
-
2020
- 2020-12-03 RU RU2020139908A patent/RU2757405C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4095465A (en) * | 1977-03-25 | 1978-06-20 | The Goodyear Tire & Rubber Company | Testing adhesion of cord or wire in rubber |
SU746255A1 (ru) * | 1977-06-15 | 1980-07-07 | Ворошиловградский машиностроительный институт | Устройство дл определени прочности сцеплени покрыти с основой на сдвиг |
US5537884A (en) * | 1992-05-18 | 1996-07-23 | Hitachi, Ltd. | Method for measuring adhesion strength of resin material |
RU76460U1 (ru) * | 2008-04-28 | 2008-09-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) | Устройство для контроля адгезии покрытия с основой |
RU2682109C1 (ru) * | 2018-05-18 | 2019-03-14 | Михаил Александрович Калин | Способ определения адгезионной прочности сцепления полимерного покрытия с металлической основой |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Bragov et al. | Methodological aspects of studying dynamic material properties using the Kolsky method | |
US5847283A (en) | Method and apparatus for the evaluation of a depth profile of thermo-mechanical properties of layered and graded materials and coatings | |
Ayres et al. | Evaluating the GMR-limiting dome height test as a new measure of press formability near plane strain | |
Norris et al. | Deformation processes during disc bend loading | |
Baurova et al. | Structural studies of fracture patterns in adhesive joints after pullout testing | |
RU2682109C1 (ru) | Способ определения адгезионной прочности сцепления полимерного покрытия с металлической основой | |
RU2757405C1 (ru) | Способ определения остаточных напряжений в покрытиях | |
US4541287A (en) | Method of measuring metal coating adhesion | |
RU2515337C1 (ru) | Способ определения прочности клеевого соединения резиноподобного покрытия с основой | |
RU2610936C1 (ru) | Способ определения интенсивности деформаций и напряжений в локальных зонах пластически деформированного материала | |
CN110441176B (zh) | 金属表面大厚度、高韧性硬质薄膜断裂韧性的测量方法 | |
US11204311B2 (en) | Engraving device and method for creating and measuring stress corrosion cracking on a flat coated test specimen | |
RU2698474C1 (ru) | Способ определения твердости покрытия на изделии | |
RU2431128C2 (ru) | Образец и способ испытания плоского клеевого слоя кольцевой формы на кручение в его плоскости | |
Nakano et al. | Effect of the determination method of the material parameters on the accuracy of the hole expansion simulation for cold rolled steel sheet | |
De Forest et al. | Brittle coatings for quantitative strain measurements | |
Gavariev et al. | Determination of properties of wear-resistant coatings of metal forms | |
Chung et al. | Comparison of the fracture toughness of Cu6Sn5 intermetallic compound as measured by nanoindentation and other methods | |
Yakupov et al. | Stiffness of compositions with delaminations and the influence of ultraviolet on adhesion | |
RU2806245C1 (ru) | Способ измерения адгезионно-когезионной прочности слоистых материалов и толстых функциональных покрытий | |
Wang et al. | Comparative study between small punch test and hydraulic bulge test | |
Srinivas et al. | Experimental investigation of rate sensitive mechanical response of pure polyurea | |
SU746255A1 (ru) | Устройство дл определени прочности сцеплени покрыти с основой на сдвиг | |
Beerli et al. | Axisymmetric V-bending of sheet metal: determining the fracture strain and the weakest material direction for plane strain tension in one test | |
RU2796229C1 (ru) | Способ определения адгезионной и когезионной прочностей сцепления металлических покрытий с металлической поверхностью |