RU2760253C1 - Способ оценки когезионной прочности порошковых металлических покрытий - Google Patents
Способ оценки когезионной прочности порошковых металлических покрытий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2760253C1 RU2760253C1 RU2021107984A RU2021107984A RU2760253C1 RU 2760253 C1 RU2760253 C1 RU 2760253C1 RU 2021107984 A RU2021107984 A RU 2021107984A RU 2021107984 A RU2021107984 A RU 2021107984A RU 2760253 C1 RU2760253 C1 RU 2760253C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- substrate
- groove
- coating
- sample
- cohesive strength
- 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
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)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для определения когезионной прочности порошковых покрытий, наносимых методом газодинамического напыления. Способ включает операции: изготовление плоского образца-подложки, нанесение исследуемого порошкового покрытия, обработку покрытия точением заподлицо с поверхностью подложки с внешней стороны, разрыв образца в разрывной машине, определение величины прочности. В подложке по центру выполняют поперечную проточку в форме перевернутой трапеции с шириной основания 15-25 мм, глубиной 2/3 толщины подложки и углами между боковыми плоскостями и основанием проточки не менее 120 град, имеющими скругления радиусом не менее 4 мм, далее проточку заполняют порошковым покрытием, затем с обратной стороны подложки точением удаляют металлическое основание проточки до нанесенного покрытия, после чего осуществляют разрыв образца. Технический результат - повышение технологичности способа, повышении точности результатов испытаний за счет повышения качества напыляемого слоя. 3 ил.
Description
Изобретение относится к способам оценки когезионной прочности порошковых металлических покрытий, полученных методом холодного газодинамического напыления, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения, где применяются газодинамические методы нанесения покрытий для оценки когезионной прочности порошковых металлических покрытий.
Известен образец для оценки когезионной прочности порошковых металлических покрытий [патент РФ на изобретение № RU 2649085, МПК G01N 1/28, опубл. 29.03.2018 г.].
Для оценки когезионной прочности порошковых металлических покрытий изготавливают образец - металлическую подложку в виде двух полых цилиндрических симметричных частей с углублениями в виде проточек на наружной образующей и проточек диаметром, соответствующим наружному диаметру центрирующей втулки, на внутренней поверхности. На внутренней поверхности обеих частей выполняют резьбу для установки хвостовиков для крепления образца в растягивающей испытательной машине. Для проведения испытаний образец подготавливают: Две симметричные части подложки для центрирования и плотного их соединения фиксируют с помощью центрирующей втулки и жестко соединяют технологической оснасткой, состоящей из шпильки, шайб и гаек, с обеспечением зазора на стыке цилиндрических частей 10-20 мкм. Далее на поверхность симметричных частей единовременно с заполнением углублений наносят равномерное по толщине 0,02-1,0 мм покрытие с последующей обработкой его лезвийным инструментом до получения необходимой толщины слоя металла. После этого образец освобождают от соединения шпильки и во внутреннюю резьбу заворачивают хвостовики, необходимые для закрепления устройства в захватах разрывной испытательной машины. Образец устанавливают в захваты разрывной машины и к нему прикладывают растягивающее усилие. В процессе испытаний определяют нагрузку, при которой происходит отрыв одной цилиндрической части от другой. Затем, используя известную формулу, определяют когезионную прочность покрытия:
где Pmax - максимальная нагрузка, предшествующая разрушению; F - площадь образца по торцу.
Общими признаками для известного и заявленного технического решения являются: изготовление подложки, выполнение углубления в виде проточки, заполнение углубления, доводочная механическая обработка покрытия, способ определения прочности.
Недостатки данного способа
Способ нетехнологичен, требует дополнительных материальных и трудовых затрат на его осуществление, имеются погрешности, не учитываемые при определении величины прочности наносимого металла, что снижает точность оценки когезионной прочности порошковых металлических покрытий, так как:
- для осуществления способа требуется изготовление специальной технологической оснастки (центрирующая втулка, хвостовики, элементы технологической стяжки цилиндрических частей - шпилька, шайбы и гайки);
- требуется предварительная подготовка частей образца к испытаниям, обусловленная применением дополнительной технологической оснастки;
- снижение точности результатов измерения прочности покрытия из-за неточностей при определении площади поперечного сечения образца по торцу, т.к. окончательная площадь сечения зависит от точности механической обработки покрытия, точности изготовления цилиндрических подложек, а также зазора между центрирующей втулкой и подложками, что приводит к погрешностям при определении прочности покрытия.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ определения адгезионной и когезионной прочностей газотермических покрытий по патенту РФ на изобретение № RU 2309397, МПК G01N 19/04, опубл. 27.10.2007 г.
Способ заключается в изготовлении плоского образца, состоящего из матрицы с открытыми отверстиями для крепления частей подложки болтовым способом, самой подложки, состоящей из двух симметричных плоских пластин с отверстиями, соответствующими по диаметру отверстиям в матрице, двух болтов с гайками, длины которых достаточно для фиксации частей подложки относительно матрицы. Для определения когезионной прочности подложку перед напылением разделяют на две ровные части по оси симметрии матрицы, матрица сверху выкладывается фольгой. После чего на ней фиксируют части подложки болтами, наносят покрытие между частями подложки, покрытие обрабатывается точением, толщина его в месте раздела замеряется, подложку помещают в разрывную машину и производят отрыв с приложением силы Fk, перпендикулярной линии разделения частей подложки. Величину когезионной прочности определяют по формуле:
где Fk - сила отрыва;
h - толщина покрытия;
l - длина раздела подложки.
Недостатки известного способа
Способ нетехнологичен, требует дополнительных материальных и трудовых затрат, снижена достоверность результатов при оценке прочности т.к.:
- используется дополнительная оснастка - матрица, болты, фольга (требует выполнение дополнительных технологических приемов);
- получение качественного равномерного и плотного покрытия при указанной конфигурации разделки между пластинами-подложками практически невозможно, так как при нанесении покрытия в разделку прямоугольного сечения имеет место образование дефектов (поры, несплошности, отслоения) из-за отсутствия всестороннего доступа к напыляемым поверхностям, а также наличию концентраторов напряжений - прямых углов;
- достоверность результатов оценки прочностных свойств покрытия снижена из-за наличия дефектов при нанесении покрытия.
Общими признаками для прототипа и заявленного изобретения являются: изготовление плоского образца-подложки, нанесение исследуемого порошкового покрытия, обработка покрытия точением заподлицо с поверхностью подложки с внешней стороны, разрыв образца в разрывной машине, определение величины когезионной прочности.
Задачами, на решение которых направлено заявленное изобретение, являются: повышение технологичности способа и снижение затрат на его осуществление (отказ от дополнительного оснащения, выполнения дополнительных технологических операций), повышение точности получаемых значений когезионной прочности.
При решении поставленных задач достигаются следующие технические результаты:
- исключение факторов, влияющих на качество покрытия в процессе его нанесения на подложку, таких как наличие пор, несплошностей, отслоений в углах между частями подложки и поверхностью матрицы;
- снижение погрешностей при расчетах прочности за счет исключения дефектов в напыляемом покрытии;
- сокращение подготовительного и технологического циклов для осуществления способа;
- повышение экономичности за счет снижения трудовых и материальных затрат на осуществление способа.
Технический результат достигается тем, что в способе определения когезионной прочности порошковых покрытий, включающем в себя изготовление плоского образца-подложки, нанесение исследуемого порошкового покрытия, обработку порошкового покрытия точением заподлицо с поверхностью подложки с внешней стороны, разрыв образца в разрывной машине, определение величины прочности, согласно изобретению, в подложке по центру выполняют поперечную проточку в форме перевернутой трапеции с шириной основания 15-25 мм, глубиной 2/3 толщины подложки и углами между боковыми плоскостями и основанием проточки не менее 120 град, имеющими скругления радиусом не менее 4 мм, далее проточку заполняют порошковым покрытием, затем с обратной стороны подложки точением удаляют металлическое основание проточки до нанесенного покрытия, после чего осуществляют разрыв образца.
Заявляемое техническое решение соответствует критериям новизна и изобретательский уровень т.к. имеет отличительные от прототипа признаки, характеризуется новой совокупностью и последовательностью существенных признаков, что позволяет при использовании изобретения решить поставленные задачи и получить новые по сравнению с выявленными аналогами и прототипом вышеуказанные технические результаты.
Способ поясняется рисунками. На рис. 1 отображена схема механической обработки пластины под напыление, на рис. 2 - напыление пластины, на рис. 3 - пластина с напылением после механической обработки.
Способ осуществляется следующим образом.
Пример конкретного осуществления
В металлической пластине из АМг6 толщиной 5 мм фрезерованием по центру выполняют поперечную проточку в форме перевернутой трапеции со скругленными углами. Глубина проточки - 2/3 от толщины подложки, ширина проточки в нижней части - 15-25 мм, угол между боковыми плоскостями и основанием проточки составляет не менее 120°, углы имеют скругления с радиусом не менее 4 мм (рис. 1). После этого проточку заполняют порошковым покрытием методом газодинамического напыления (рис. 2). В качестве напыляемого порошка используется порошок, изготовленный по ТУ 1791-001-40707672-2010. Далее напыленный слой механически обрабатывают с внешней стороны подложки заподлицо с поверхностями подложки. После этого с обратной стороны подложки удаляют основание проточки из основного металла путем его фрезерования до напыленной поверхности, таким образом соединенная между собой напыленным слоем подложка разделяется на две металлические части, соединенные между собой напыленным слоем (рис. 3). Полученный образец устанавливают в захваты разрывной машины и к нему прикладывают растягивающее усилие. В процессе испытаний определяют нагрузку, при которой происходит разрыв по напыленному слою. Далее определяют когезионную прочность покрытия по общеизвестной формуле:
где Pmax - максимальная нагрузка, предшествующая разрушению; F - площадь образца по торцу.
Установленные параметры, интервалы значений выполняемого образца-подложки, форма проточки в виде перевернутой трапеции, глубина проточки 2/3 от толщины подложки, ширина проточки в нижней части 15-25 мм, угол между боковыми плоскостями и основанием проточки не менее 120°, скругление углов с радиусом не менее 4 мм определены опытным путем. Скругления в углах проточки не создают концентраторов напряжений и позволяют повысить качество (равномерность, плотность) напыляемого покрытия.
При испытаниях фактически установлено, что напыление в проточку, имеющую форму с параметрами в указанных значениях, интервалах значений позволяет получать равномерное плотное покрытие без дефектов в виде пор, несплошностей, отслоений.
Заявленный способ оценки когезионной прочности порошковых металлических покрытий по сравнению с прототипом более технологичный, позволяет сократить затраты на изготовление дополнительного крепежного оснащения за счет использования цельной пластины при подготовке образца, увеличить точность результатов испытаний за счет повышения качества напыленного слоя.
Claims (1)
- Способ оценки когезионной прочности порошковых металлических покрытий, включающий в себя изготовление плоского образца - подложки, нанесение исследуемого порошкового покрытия, обработку покрытия точением заподлицо с поверхностью подложки с внешней стороны, разрыв образца в разрывной машине, определение величины прочности, отличающийся тем, что в подложке по центру выполняют поперечную проточку в форме перевернутой трапеции шириной основания 15-25 мм, глубиной 2/3 толщины подложки и углами между боковыми плоскостями и основанием проточки не менее 120 град, имеющими скругления радиусом не менее 4 мм, далее проточку заполняют порошковым покрытием, затем с обратной стороны подложки точением удаляют металлическое основание проточки до нанесенного покрытия, после чего осуществляют разрыв образца.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021107984A RU2760253C1 (ru) | 2021-03-24 | 2021-03-24 | Способ оценки когезионной прочности порошковых металлических покрытий |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021107984A RU2760253C1 (ru) | 2021-03-24 | 2021-03-24 | Способ оценки когезионной прочности порошковых металлических покрытий |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2760253C1 true RU2760253C1 (ru) | 2021-11-23 |
Family
ID=78719260
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021107984A RU2760253C1 (ru) | 2021-03-24 | 2021-03-24 | Способ оценки когезионной прочности порошковых металлических покрытий |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2760253C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
EP2495545A2 (de) * | 2011-03-03 | 2012-09-05 | Linde Aktiengesellschaft | Verfahren zur Ermittlung der Porosität von Schichten und Verwendung des Verfahrens zur Bestimmung der Haftzugfestigkeit |
US9182333B2 (en) * | 2009-08-27 | 2015-11-10 | Johanson Holdings Llc | Device and method to measure bulk unconfined properties of powders |
RU2649085C1 (ru) * | 2017-02-01 | 2018-03-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) | Образец для оценки когезионной прочности порошковых металлических покрытий |
CN108088792A (zh) * | 2017-11-27 | 2018-05-29 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种中间垢样及其制备方法与应用 |
-
2021
- 2021-03-24 RU RU2021107984A patent/RU2760253C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
US9182333B2 (en) * | 2009-08-27 | 2015-11-10 | Johanson Holdings Llc | Device and method to measure bulk unconfined properties of powders |
EP2495545A2 (de) * | 2011-03-03 | 2012-09-05 | Linde Aktiengesellschaft | Verfahren zur Ermittlung der Porosität von Schichten und Verwendung des Verfahrens zur Bestimmung der Haftzugfestigkeit |
RU2649085C1 (ru) * | 2017-02-01 | 2018-03-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) | Образец для оценки когезионной прочности порошковых металлических покрытий |
CN108088792A (zh) * | 2017-11-27 | 2018-05-29 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种中间垢样及其制备方法与应用 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103344480A (zh) | 一种用于带桁条薄壁板裂纹扩展及剩余强度试验的装置 | |
RU2760253C1 (ru) | Способ оценки когезионной прочности порошковых металлических покрытий | |
CN110879252B (zh) | 一种声波检测混凝土结合面质量的方法 | |
RU2515337C1 (ru) | Способ определения прочности клеевого соединения резиноподобного покрытия с основой | |
RU2617128C2 (ru) | Способ определения адгезионной прочности клееполимерных дисперсных композитов с металлической подложкой | |
CN113029817B (zh) | 一种界面裂纹的单侧j-积分方法 | |
RU2709597C1 (ru) | Способ контроля прочности стержня композитной арматуры и устройство для его осуществления | |
King et al. | Fatigue Strength of ½ Inch Diameter Stud Shear Connectors | |
RU2649085C1 (ru) | Образец для оценки когезионной прочности порошковых металлических покрытий | |
CN111366461A (zh) | 一种岩石抗拉强度的测试方法 | |
Chow et al. | On crack initiation angle of mixed mode ductile fracture with continuum damage mechanics | |
CN216434126U (zh) | 一种约束收缩测试装置 | |
CN213580318U (zh) | 一种制备带裂缝混凝土试件的装置 | |
CN111707609B (zh) | 薄喷衬层切向粘结强度测试装置及测试方法 | |
Fleury et al. | Fatigue performance of thick 6061-T6 aluminum friction stir welded joints with misalignment or channel defects | |
RU2565358C1 (ru) | Способ определения прочности сцепления волокон в одноосноориентированных волокнистых композитных материалах | |
CN109085252B (zh) | 一种超声波检测用平底试块的制造方法 | |
Barr et al. | Shear strength of FRC materials | |
RU2624616C1 (ru) | Способ определения прочности сцепления покрытия с металлической основой | |
Moczko et al. | In-situ examination of the concrete quality European standard approach | |
RU2590941C1 (ru) | Способ испытания плоских образцов из органического стекла на чистый сдвиг | |
RU2679646C1 (ru) | Способ определения прочности бетона при раскалывании | |
CN220322861U (zh) | 一种锚栓测试用混凝土开缝工装 | |
RU2806245C1 (ru) | Способ измерения адгезионно-когезионной прочности слоистых материалов и толстых функциональных покрытий | |
RU209994U1 (ru) | Образец с нанесенным поверхностным слоем для определения зоны пластической деформации |