SU1733977A1 - Способ изготовлени образца дл определени прочности сцеплени напыленного покрыти с металлической подложкой - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к испытательной технике, а именно к разработке методик испытани  напыленных покрытий по определению прочностных характеристик сцеплени  их с металлической подложкой Целью изобретени   вл етс  упрощение способа и повышение экономичности изготовлени  образца. Подложку в виде штифта устанавливают в отверстии обоймы, форми руют экран, перекрывающий зазор между штифтом и обоймой, нанос т на торец штифта и экран покрытие. При этом экран формируют из материала.обоймы путем ее струйно-абразивной обработки, а торец штифта располагают ниже торца обоймы на величину, котора  больше величины зазора но меньше диаметра абразивных частиц, иг пользуемых при струйно-абразивной обра ботке. 1 табл.. 2 ил. 1Л ;с

Description

Изобретение относитс  к испытательной технике, а именно к разработке методик испытани  напыленных покрытий по определению прочностных характеристик сцеплени  их с металлической подложкой, и может быть использовано при лабораторных и серийных испытани х покрытий.

Известен способ изготовлени  образца дл  определени  прочности сцеплени  покрыти  с подложкой, выполненного в виде подложки с отверстием и установленного в отверстии подложки заподлицо с ней штифта и покрыти , нанесенного на общую поверхность подложки и штифта.

Недостатком этого способа  вл етс  недостаточна  точность определени  прочности сцеплени  напыл емых покрытий с подложкой из-за попадани  напыл емого

покрыти  в зазор между внутренней поверхностью отверсти  обоймы и наружном поверхностью установленного в нем штифта что приводит к схватыванию их между собой .

Известен способ определени  прочности сцеплени  покрыти  с подложкой, в котором с целью предотвращени  попадани  наносимого покрыти  в зазор между подложкой и штифтом предусматриваетс  р д операций: расположение в зазоре наполнител  в виде припо  перед операцией напылени  и удаление его из зазора путем расплавлени  после напылени  перед испытанием .

Недостатками указанного способа  вл ютс  сложность процедуры заполнени  зазора припоем и процедуры удалени  ею. а

v|

00

со о 1 vl

также снижение точности определени  из- за воздействи  побочного вли ни  нагрева образца при расплаве заполнител  на испытуемую прочность сцеплени .

Известно устройство, в котором с целью повышени  точности эксперимента при определении прочности сцеплени  покрыти  с подложкой используют штифт с тонкопластинчатой головкой, предназначенной дл  предотвращени  попадани  материала покрыти  на сопр женные поверхности штифта и державки. При испытании такого образца головка штифта срезаетс , а расчет прочности сцеплени  производитс  по формулам , учитывающим силу, необходимую дл  срезани  головки штифта, линейно завис щую от толщины головки и прочностных свойств материала штифта.

Недостатками известного способа  вл ютс  сложность изготовлени  штифта с тонкопластинчатой головкой, низка  точность определени  прочности сцеплени , обусловленна  зависимостью измер емой характеристики от точности исполнени  детали штифта по толщине головки, а также невозможность проведени  многократных испытаний на одном образце после срезани  испытанного покрыти , как это имеет место в классическом штифтовом методе испытаний.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ изготовлени  образца дл  определени  прочности покрыти  с подложкой. Образец включает обойму с отверстием и установленный в отверстие обоймы заподлицо штифт, на общий торец которых устанавливаетс  экранирующа  пластина с коническим отверстием, обращенным меньшим основанием к торцу штифта, перекрывающа  зазор между обоймой и штифтом, а фиксаци  экранирующей пластины на торце штифта производитс  накидной гайкой с коническим отверстием, обращенным большим основанием к экранирующей пластине.

Недостатком данного способа  вл етс  повышенна  сложность изготовлени  образца дл  испытани , состо щего в исполнении двух дополнительных деталей (накидна  гайка с коническим отверстием и экранирующа  пластина с коническим отверстием ), в цел х экранировани  зазора между обоймой и штифтом от попадани  в него напыл емых частиц. Кроме того, данный образец невозможно применить дл  испытаний многократно, среза  испытанное покрытие и повтор   операцию напылени  вновь, так как срезание покрыти  с конической поверхности экранирующей пластины измен ет диаметр отверсти , обращенного

к штифту, а это недопустимо, так как мен етс  масштаб площади испытуемого покрыти , увеличение диаметра пластины приводит к ликвидации ее экранирующего

действи .

Целью изобретени   вл етс  упрощение способа и повышение экономичности изготовлени  образца путем его многократного использовани .

0 Дл  достижени  указанной цели в предлагаемом способе, заключающемс  в том,что используют обойму с цилиндрическим отверстием , подложку в виде штифта устанавливают в обойме с зазором, производ т

5 струйно-абразивную обработку торца штифта, формируют кольцевой экран, перекрывающий зазор между штифтом и обоймой и предназначенный дл  предотвращени  попадани  материала по0 крыти  в указанный зазор, и нанос т на торец штифта и экран покрытие, формирование экрана осуществл ют из материала обоймы путем ее струйно-абразивной обработки , а торец штифта располагают ниже

5 торца обоймы на величину, котора  больше величины зазора между штифтом и обоймой , но меньше диаметра абразивных частиц , используемых при струйно-абразивной обработке.

0 На фиг. 1 приведена схема, по сн юща  реализацию предлагаемого способа; на фиг. 2 - геометрическа  модель,

В процессе сборки образца перед испытанием штифт 1 устанавливают в отверстие

5 обоймы 2 на величину ниже торцовой плоскости обоймы и фиксируют положение штифта винтом 3 (фиг. 1а). При струйно-абразивной обработке торцовой плоскости штифта и обоймы пластически деформиру0 етс  материал обоймы, выступающий над штифтом в виде террасы, преобразу сь в экран над зазором между штифтом и обоймой (фиг, 16). На плоскость штифта и обоймы с экраном наноситс  испытуемое

5 покрытие, производитс  испытание путем приложени  фиксируемой силы к штифту до отрыва покрыти  от подложки по площади торца штифта. Затем часть материала сборного образца срезаетс  и операци  форми0 ровани  экрана и проведени  испытаний повтор етс .

Выражение, определ ющее предельные значени  глубины h погружени  плоскости штифта относительно плоскости обоймы

5 дл  успешной реализации способа, определено из рассмотрени  геометрической модели , представленной на фиг. 2, где представлен осевой разрез верхней части штифта и пограничной области обоймы со сдвигом плоскостей на величину h. Зазор

между штифтом и обоймой обозначен как d. При бомбардировке абразивными частицами усредненным размером в диаметре D торцовой поверхности обоймы пластическое преобразование с требуемым сдвигом к центру образца получает лишь углова  часть материала обоймы, имеюща  в радиальном сечении площадь, не большую средней площади сечени  воздействующих абразивных частиц.

Дл  простоты расчетов можно прин ть, что деформируетс  объем о сечением равнобедренного треугольника: ABC, где D (1). Если величина , то из соотношени  (1) следует, что , то есть пла- стически деформируетс  не весь угловой материал обоймы и формируемый экран не получает необходимую форму карниза. Отсюда следует верхн   граница дл  h:h D (2). Принима  же значени  дл  h:h D, получаем преобразование сечение ААВС в A ACD (фиг. 2), где из услови  равенства площадей этих треугольников (так как пластифицируемый объем неизме- нен) следует , а поскольку , то оказываетс , что ширина получаемого экрана CD удовлетвор ет соотношению CD h. Дл  положительного эффекта предлагаемого способа необходимо, чтобы было выполнено соотношение (3).

Таким образом, объедин   соотношени  (2) и (3), получаем выражение, определ ющее предельные значени  дл  h:

Пример. Проводили измерение прочности сцеплени  напыленного покрыти  ПН851015 с подложкой из стали 45, предварительно подвергнутого струйно-абразив- ной обработке порошком карбида кремни  с размером частиц 1-3 мм, направл емым сжатым воздухом (давление 4,5 атм) с рассто ни  80-100 мм в течение 10-20 с. Напыление производилось на плазмотроне марки П 2М. Образцы дл  испытаний пред- ставл ли собой цилиндрическую обойму диаметром 20 мм и высотой 20 мм с цилиндрическим отверстием диаметром 3,5 мм. В это отверстие помещали цилиндрический штифт того же диаметра, выполненный по 12 квалитету (гарантированный зазор ,12 мм). Плоскость штифта устанавливалась на 0,2 мм ниже плоскости обоймы и фиксировалась винтом. Торцова  плоскость штифта и обоймы подвергалась стандарт- ной струйно-абразивной обработке, после чего диаметр отверсти  в обойме измер лс 

с помощью микроскопа МПБ-2 и составл л 3,1 мм, что отвечало требованию, предъ вл емому к размеру формируемого экрана над зазором (0,2 мм). Производилось напыление испытуемого покрыти . Затем устран ли фиксацию штифта и производили испытание на прочность сцеплени  на специальной разрывной машине. После испытани  слой материала с напыленным покрытием срезалс  на токарном станке и образец использовалс  в следующей серии испытаний.

В таблицу сведены данные по определению прочности сцеплени  указанного покрыти , которые сопоставл ютс  с аналогичными данными, полученными на образцах, в которых экран не был сформирован и потому из-за попадани  напыл емых частиц в зазор получены завышенные значени  прочности сцеплени .

Способ упрощает и удешевл ет процедуру испытаний по определению прочности сцеплени  покрыти  с подложкой из-за уменьшени  количества деталей, необходимых дл  составлени  сборного образца и из-за получени  возможности многократного использовани  одного сборного образца.

Использование предлагаемого способа позвол ет уменьшить расходы на материал и на изготовление образцов в 2-10 раз.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ изготовлени  образца дл  определени  прочности сцеплени  напыленного покрыти  с металлической подложкой, заключающийс  в том, что используют обойму с цилиндрическим отверстием, подложку в виде штифта устанавливают в обойме с зазором , производ т струйно-абразивную об- работку торца штифта, формируют кольцевой экран, перекрывающий зазор между штифтом и обоймой и предназначенный дл  предотвращени  попадани  материала покрыти  в указанный зазор, и нанос т на торец штифта и экран покрытие, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  и повышени  экономичности изготовлени  образца путем его многократного использовани , формирование экрана осуществл ют из материала обоймы путем ее струйно-абразивной обработки, а торец штифта располагают ниже торца обоймы на величину, котора  больше величины зазора между штифтом и обоймой, но меньше диаметра абразивных частиц, используемых при струйно-абразивной обработке.

   а

   opc/juo ritr/e час/ щы

   W | I | N

   В

   фиг. У

   (ft иг 2