Образец для исследования свойств материалов покрытия

 

Изобретение относится к машиностроению , в частности к исследованиям механических свойств материалов покрытий. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей образца для исследования свойств материалов покрытия , повышение точности и экономии материала путем обеспечения возможности определения на одном и том же образце не только когезионной, но и адгезионной прочности покрытия, а также его износостойкости . Эта задача обеспечивается тем, что образец, выполненный из двух установленных встык цилиндров одинакового диаметра и нанесенного на них покрытия в виде охватывающего оба цилиндра кольца, содержит по обе стороны от плоскости стыка цилиндров рабочие зоны среза и трения, на свободном торце зоны среза выполнена кольцевая опорная площадка, предназначенная для приложения к покрытию сдвигающего усилия при определении адгезионной прочности покрытия к материалу второго цилиндра. 5 ил. со с

СОЮЗ СОВГТГКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 01 N 19/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

BEÄOÌÑÒBO СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,СО О (Л (л)

Ф.

Ql (21) 4883503/28 (22) 19.11.90 (46) 30.03.93. Бюл. N 12 (71) Калининградское высшее инженерное морское училище (72) Г.А,Двоеглазов, В,К.Бондарев и А.Г.Валишин (56) Борисов Ю.С. и др. Справочник. Гаэотермические покрытия из порошковых материалов, Киев; Наукова думка, 1987, с.124, рис.1.58, схемы 2.42 — 2.44, Авторское свидетельство СССР

N 356533, кл. G 01 N 19/04, 1970, Авторское свидетельство СССР

N 1010519, кл. G 01 N 19/04, 1981.

Авторское свидетельство СССР

N 1216712, кл, G 01 N 19/04, 1984. (54), ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ ПОКРЫТИЯ (57) Изобретение относится к машиностроению, в частности к исследованиям механиИзобретение относится к машиностроению, в частности для исследования механических свойств материалов покрытия разрушающими методами контроля, и может быть использовано в различных отрас.лях народного хозяйства для совершенствования методов и средств нанесения покрытий при восстановлении рабочих поверхностей деталей и контроля их качества.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей образца для исследования свойств материалов покрытия. повышение точности и экономии материала путем обеспечения возможности определения на одном и том же образце не .только когезионной, но и адгеэионной проч„„Я „„1805345 А1 ческих свойств материалов покрытий.

Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей образца для исследования свойств материалов покрытия, повышение точности и экономии материала путем обеспечения возможности определения на одном и том же образце не только когезионной, но и адгезионной прочности покрытия, а также его износостойкости. Эта задача обеспечивается тем, что образец, выполненный из двух установленных встык цилиндров одинакового диаметра и нанесенного на них покрытия в виде охватывающего оба цилиндра кольца, содержит по обе стороны от плоскости стыка цилиндров рабочие зоны среза и трения, на свободном торце зоны среза выполнена кольцевая опорная площадка, предназначенная для приложения к покрытию сдвигающего усилия при определении адгезионной прочности покрытия к материалу второго цилиндра. 5 ил. ности покрытия, а также его иэносостойкости.

На фиг, 1 приведеноиэображение заявленного образца; на фиг. 2 — схема испытания образца с определением прочности сцепления частиц между собой — когезионной прочности; на фиг, 3 — образец в виде двух частей; на фиг. 4 — схема определения адгезионной прочности; на фиг. 5 — схема определения износостойкости материала покрытия. Фигуры 1-5 соединены между собой стрелками, показывающими последовательность операции при исследовании свойств материалов покрытия.

В, статическом состоянии образец (на фиг. 1) выполнен из; двух установленных встык цилиндров 1 и 2 равного диаметра, 1805345 покрытия 3 в виде кольца, охватывающего цилиндры и перекрывающего линию их разъема; зоны 4 среза шириной 7 с кольцевой площадкой 6: зоны 5 трения шириной 8, равной ширине контртела машины трения; стыка 9 цилиндров, выполненный е виде конического сопряжения; резьбовых головок 10, 11 для крепления и захватах разрывной машины; отверстия 12 для технологической оправки,, Определение когезионной прочности покрытия выполняется по схеме фиг, 2. При этом резьбовые головки 10, 11 образца вворачиваются в резьбовые захваты 13, 14 разрывной испытательной машины с подвижной 15 и неподвижной 16 траверсами. В качестве машины может быть использована статическая или универсальная разрывная машина любого типа, обеспечивающая необходимые разрывные нагрузки, например Р-5, P-10 фирмы "Инстрон" (Англия) или МТС (США).

После приложения к образцу нагрузки

Рр он разрывается на две части 1, 2, показанные на фиг. 3.

Определение адгезионной прочности производится по схеме фиг, 4, Для этой цели половина 1 образца с зоной среза 4, кольцевой опорной площадкой 6 устанавливается на рабочую поверхность. кольцевой матрицы 17. Для обеспечения соосности оси образца с осью приложения нагрузки обратная поверхность матрицы выполнена в виде сферы. Через отверстие 12 половины

1 образца пропущена тяга 18, на одном из концов которой имеется конический упор, сопряженный с конусом 9 образца. Матрица

17 через конструктивйые элементы приспособления (на фиг. 4 цифрами не обозначены) соединена с подвижной траверсой 15, а тяга

18 с неподвижной траверсой 16 испытательной машины.

На схеме фиг. 5 для испытания износостойкости покрытия половина 2 образца с зоной трения 5 (фиг, 3) закрепляется гайкой

19 на оси вала вращения 20 подвижной каретки машины трения. Контртело 21 закреплено на валу 22 станины машины. Ширина

23 контртела 21 равна длине 8 покрытия зоны трения. В качестве машины трения может быть применена любая серийная машина, обеспечивающая заданные параметры, например, 2070 СМТ-1, Образец изготавливают и испытывают следующим образом. Цилиндры 1, 2 с резьбовыми головками 10, 11, отверстием 12 устанавливают на оправке и стягивают между собой (на чертежах не показана). При этом коническое сопряжение 9 предотвращает их смещение относительно оси. На поверх5

10 ность цилиндров 1. 2 наносится покрытие, последующей обработкой которого получают рабочие зоны среза 4 с опорной площадкой 6 и трения 5.

Для определения когезионной прочности оКо образец закрепляется в захватах

13, 14 испытательной машины и разрывается на две части (см, фиг. 3) с определением нагрузки Рр, кг, разрушающей образец.

Величина ок0г. определяется по формуле: ггког. — —, кг/мм .

Здесь Fn — площадь сечения покрытия, мм

Адгезионную прочность определяют по схеме фиг. 4 путем приложения между коническим упором тяги 18 и матрицы 17 срезающей покрытие нагрузки Р р. При этом на границе раздела покрытия 4 с поверхностью цилиндра 1 создаются касательные напряжения и происходит сдвиг зоны среза относительно цилиндра. При испытании регистрируется максимальная величина нагрузки Р р, кг, Значение адгезионной прочности о д, получают путем деления максимальной величины сдвигающей нагрузки Рср, кг на площадь Fn, мм сцепления г покрытия 4 с цилиндром 1. аадг, =, кг/мм

Рср 2

Fn

Износостойкость покрытия исследуют на машине трения по схеме фиг. 5, Для этой цели половина 2 образца по фиг. 3 и контртело 21 раскручиваются до необходимых оборотов и вводятся в соприкосновение с заданной величиной нагрузки Ртр, Через оп40 ределенное число циклов контролируют износ покрытия 5, например, методом взвешивания.

Изобретение выполняется следующим образом.

Исследовалась эффективность технологии нанесения износостойкого покрытия на рабочую поверхность шайбы. Материал шайбы — сталь 14Х17Н2, Из этой стали изготавливались образцы для контроля когезионной и адгеэионной прочности и износостойкости покрытия из железоникелевого порошка типа 19985 с подслоем из порошка типа 51,000, наносимых на поверхность газоплазменным методом напыления

Образцы по фиг. 1 имели следующие размеры. Диаметры цилиндров 1.2-26 мм, диаметр технологического отверстия 12-14 мм. На головках 10, 11 нарезалась резьба

М20х1,5 кл.2. Длина цилиндров 1, 2 прини1805345 мэлась рэвной по 10 мм. Общая длина образца равнялась 56 мм. Угол конического сопряжения 9 относительно ocè образца был равен 80 .

Образецустэнэвливэлся нэ опрэвкудиэметром 14 мм и цилиндры 1, 2 стягивались между собой заданным усилием, которое обеспечивало их плотное прилегание друг к другу

Покрытие напылялось по диаметру цилиндров 1, 2 с помощью оборудования фирмы "Кэстодин" (Швейцария). Толщина покрытия равнялась 1,5 мм, Шлифованием толщинэ покрытия уменьшалась до 1 мм, изготавливалась кольцевая опорная площадка 6, э длинэ 7 зоны среза зэдэвэлэсь равной 3 мм, Ширина 8 зоны трения равнялэсь 9 мм и была равна ширине контртелэ машины трения, При испытаниях применялись стэтическая машинэ для испытания нэ разрыв P-10 и мэшинэ трения 2070СМТ-1. После испытания партии из пяти образцов получены следующие свойства покрытия: (гдяг= 30 кг/мм; о,о„= 4 кг/мм; износостойкость покрытия в

4, морской воде в паре с резиной равна 8 мг нэ

10 циклов.

Таким образом, на одном и том же образце, полученном при неизменном режиме напыления, реализована возможность определения адгезионных и когезионных

СВОйСтВ покРытий lil liIX l13HOCOCTOAKOCTb. В результате повышена точность определения исследуемых свойств, их повторяемость, сокращена стоимость испытэний, уменьшен расход млтериалов, трудоем кость изготовления. Повышение точности и повторяемости резуль1атов при определе5 HIillil эдгезионной и Kofc31iloHHDI1 прочности и износостойкости обеспечено за счет того, что испытуемое покрытие наносится при строго неизменном режиме нэпыления. Его просто невозможно изменить для этих трех

10 определяемых на одном обрэзце свойств.

Формула изобретения

Образец для исследования свойств материалов покрытия, выполненный в виде

15 двух установленных встык цилиндров одинакового диэметра и нанесенного нэ них покрытия в виде охвэтывэющего обэ цилиндра кольцэ, перекрывающего линию их стыка, о т л и ч э ю щ и и с я тем, что. с целью

20 расширения функциональных возможностей, повышения точности и зкономии материала путем обеспечения возможности определения на одном и том же образце не только когезионной, но и эдгезионной

25 прочности покрытия, э также его износостойкости, нэ цилиндрической поверхности покрытия со стороны одного из цилиндров выполнена рэбочая зона трения, э нэ торцевой поверхности покрытия со стороны вто30 рого цилиндра — опорная площадка, предназначенная для приложения к покрытию сдвигающего усилия при определении адгезионной прочности покрытия к мэтериалу второго цилиндра.

180Г)345 ог 3

Редактор

Заказ 937 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, М(-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Составитель ГДвоеглазов

Техред М.Моргентал Корректор E l1ann

t5