Определение твердости гальванических покрытий на деталях машиностроения

Авторы патента:

G01N3/46 - когда инденторы осуществляют царапающее движение

Владельцы патента RU 2476856:

Сайфуллин Мингазитдин Хадыевич (RU)

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, где применяются гальванические покрытия деталей. Сущность: контролируют качество выполнения гальванических покрытий на деталях путем использования минералов-эталонов твердости. При определении твердости гальванических покрытий на деталях берутся эталоны твердости меньшей твердости, чем на испытуемых гальванических покрытиях деталей. Если эталон твердости не оставляет царапину на поверхности гальванических покрытий деталей, то поверхности детали тверже эталона твердости - значит, гальванические покрытия деталей признаются годными. Если эталон твердости оставил на гальваническом покрытии детали царапину - покрытие признается бракованным и не соответствует твердости гальванического покрытия. Технический результат: возможность определить тип покрытия, контролировать качество выполнения гальванических операций и проверять твердость без нарушения рабочей поверхности детали. 2 табл., 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, где применяются гальванические покрытия деталей. Применяемые в машиностроении гальванические покрытия деталей: никелирование, хромирование и т.д., используются как защитно-декоративные, защитно-коррозийные стойкие и как твердые износостойкие. В зависимости от условий электролиза на деталях образуются три типа хромового покрытия (см. фиг.1):

- серые, обладающие низкими физико-химическими свойствами и не находящие практического применения;

- блестящие, отличающиеся высокими значениями твердости (HV-1100) (HRC-70) и износостойкостью;

- молочные, наименее пористые и наиболее пластичные.

В настоящее время тип покрытия проверяется только по режимам электролиза (плотностью тока и температурой электролита), цветом хромового покрытия. Это субъективная оценка покрытия. Полученный тип хромового покрытия после электролиза на детали очень трудно определяется только в процессе испытания и эксплуатации изделия.

Поэтому при твердом покрытии деталей проверка твердости хромовых покрытий - обязательное требование, так как нарушение этого параметра ведет к задирам деталей.

В настоящее время проверки твердости без нарушения слоя гальванического покрытия на деталях машиностроения нет.

Приборы, применяемые в машиностроении для определения твердости деталей, основаны на сопротивлении металла вдавливанию твердого металлического или алмазного наконечника.

Приборы Бринеля определяют твердость деталей вдавливанием стального шарика.

Прибор Роквелла определяет твердость деталей глубиной проникновения в металл алмазного или стального наконечника.

Прибор Викерса определяет твердость путем вдавливания в испытуемый металл четырехгранной алмазной пирамиды.

По Шору определяют твердость деталей методом упругой отдачи и измерения высоты отскакивания от испытуемого металла стандартного бойка, свободно падающего с постоянной высоты.

Определение твердости деталей осуществляется тарированными напильниками.

Все вышеуказанные методы испытания на твердость ведут к повреждению испытываемой поверхности детали.

Для конкретного определения, какое гальваническое покрытие получено на детали, предлагается применить метод определения твердости Мооса.

Метод определения твердости минералов ювелирной промышленности был предложен в 1822 году австрийским минерологом Ф.Моосом, который использовал десять минералов с известной и постоянной твердостью. Эта таблица состоит из десяти минералов-эталонов твердости, которые последовательно увеличиваются: тальк - 1, гипс - 2, кальцит - 3, флюрит - 4, апатит - 5, ортоклаз - 6, кварц - 7, топаз - 8, корунд - 9, алмаз - 10 (см. табл.1). Метод основан на способности твердых минералов оставлять царапину на поверхности менее твердых образований. Минералы-эталоны (см. фиг.2) - это специально изготовленные карандаши твердости - металлические стержни, в которых закреплены осколочки вышеуказанных минералов-эталонов с острыми кромками. При определении твердости гальванического покрытия на детали берется эталон твердости меньшей твердости, чем допускаемая твердость на покрытии деталей. Определив величину твердости гальванического покрытия на детали, определяется тип покрытия, что позволяет контролировать качество выполнения гальванических операций.

Пример.

Деталь-шибер (деталь шиберного затвора), покрытая хромом Хтв21, Гост 9306-85. Гальваническое покрытие на детали хромом твердым, толщина покрытия min 21 мкм, твердость покрытия по таблице Викерса HV - 1000…1100, эта же твердость по таблице Мооса 6,5…7 (см. табл.2).

При проверке деталей шибера на твердость покрытия хромом берем минерал с меньшей твердостью, чем требуется по техническим условиям чертежа детали, т.е. по таблице 1 Мооса 6 - минерал ортоклаз (одна из наиболее распространенных разновидностей полевого шпата).

Осторожно, без большого нажима царапаем поверхность детали (шибера), покрытую хромом (Хтв), карандашом твердости 6 (минерал - ортоклаз). Если эталон твердости 6 не оставляет царапины на поверхность хромового покрытия, то испытуемая деталь тверже эталона твердости 6. Деталь соответствует твердости по таблице Мооса 6,5…7 и по таблице Викерса HV 1000…1100.

Если эталон оставил на поверхности детали шибера, покрытой хромом, царапину, деталь-брак и не соответствует твердости по техническим условиям чертежа детали HV 1000…1100 по Викерсу и 6,5…7 по Моосу, и не соответствует типу хромового покрытия из-за нарушения режима электролиза (величины плотности тока и температуры электролита).

В машиностроении твердым износостойким гальваническим покрытием покрываются не только шибера, но и внутренние отверстия гильз, наружные поверхности поршней и штоков гидравлических, пневматических цилиндров и т.д.

Использование определения твердости гальванических покрытий на деталях машиностроения методом Мооса позволяет определить тип покрытия, контролировать качество выполнения гальванических операций и проверять твердость без нарушения рабочей поверхности детали.

Таблица 1.
Эталонные минералы шкалы Мооса.
Эталон	Твердость	Обрабатываемость
Тальк	1	Царапается ногтем
Гипс	2
Кальцит	3	Царапается ножом
Флюорит	4	Царапается ножом
Апатит	5
Ортоклаз	6	Царапается напильником
Кварц	7	Поддается обработке
Топаз	8	Царапает стекло
Корунд	9
Алмаз	10	Режет стекло

Таблица 2.
Твердость основных абразивных материалов
Естественные абразивы	Твердость
шкала Мооса	шкала Виккерса
Тальк	1	-
Пемза	5-6	-
Кварц	7	1100
Кремень	7	900-1100
Гранат	7-8	1100-1300
Наждак	7-9	1600
Корунд	9	2200
Алмаз технический	10	10000

Способ определения твердости гальванических покрытий на деталях машиностроения, позволяющий контролировать качество выполнения гальванических покрытий на деталях путем использования минералов-эталонов твердости, основанный на способности твердых минералов оставлять царапины на поверхности менее твердых образований, отличающийся тем, что при определении твердости гальванических покрытий на деталях берутся эталоны твердости меньшей твердости, чем на испытуемых гальванических покрытиях деталей, и если эталон твердости не оставляет царапину на поверхности гальванических покрытий деталей, то поверхности детали тверже эталона твердости, значит, гальванические покрытия деталей признаются годными, и если эталон твердости оставил на гальваническом покрытии детали царапину - покрытие признается бракованным и не соответствует твердости гальванического покрытия, что позволяет контролировать качество выполнения гальванических операций на деталях машиностроения без нарушения рабочих поверхностей годных деталей.

Изобретение относится к области безобразцового контроля фактического состояния материалов при эксплуатации. .

Устройство для определения твердости материалов методом царапания // 2473881

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для определения твердости материалов непосредственно в конструкциях. .

Способ выявления неоднородности распределения механических свойств металла // 2451283

Изобретение относится к области механических испытаний материалов и может быть предназначено для выявления неоднородности распределения механических свойств металла в сварном соединении.

Способ неразрушающего контроля прочности металлов в конструкциях // 2433383

Изобретение относится к области неразрушающего контроля на прочность металлов в конструкциях. .

Устройство для определения твердости материалов методом царапания // 2373515

Изобретение относится к испытательной технике. .

Способ исследования анизотропии материала // 2330260

Изобретение относится к области исследований структурных изменений материалов, в частности полимеров, и может быть использовано для определения структурной анизотропии и анизотропии механических свойств таких полимеров, как полиэтилентерефталат, для послойного изучения напряженно-деформированного состояния изделий из этого полимера, для прогнозирования поведения материала полимера в изделии в зависимости от условий эксплуатации.

Способ оценки энергии активации разрушения материала поверхностного слоя // 2327137

Изобретение относится к механике разрушения материалов. .

Устройство для определения твердости материалов методом царапания // 2308018

Изобретение относится к испытательной технике. .

Устройство для определения работы царапания абразивным инструментом поверхности испытуемого образца // 2305826

Изобретение относится к области измерительных приборов для определения износа, а именно к устройствам для определения характеристик работы царапания. .

Приспособление к твердомерам типа тк для измерения твердости стандартных образцов после торцевой закалки // 2301984

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для исследований прокаливаемости сталей и сплавов методом торцевой закалки. .

Способ определения прочностных характеристик материала и устройство для его осуществления // 2499246

Изобретение относится к машиностроению. Устройство содержит корпус с электродвигателем и редуктором внутри его; укрепленные на корпусе две параллельные колонны с установленной на них с возможностью перемещения по ним траверсой вместе с механизмами фиксации ее на колоннах и закрепленной на ней инструментом; инструментальной головкой, механизмом установки инструмента, механизмом подвода и отвода инструмента от поверхности образца, измерителем нормальных перемещений инструмента, датчиком нормальной силы, механизм и стол для установки и термостабилизации образца; механизм нормального нагружения инструмента; автоматизированную систему задания программы нагружения и разгружения, считывания, записи и обработки информации результатов испытаний совместно с персональным компьютером. Устройство дополнительно снабжено механизмом тангенциального перемещения образца; механизмом поворота образца в вертикальной плоскости; механизмом тонкого перемещения образца в вертикальной плоскости; механизмом ускоренного перемещения и фиксации инструмента; датчиком измерения тангенциальной силы; механизмом вертикального перемещения траверсы. Сущность: используют программу выбора вида исследования и его проведения из возможных нескольких автоматически реализуемых на одном и том же устройстве, как профилографирование-профилометрирование шероховатости образца; оценку микротвердости поверхности образца; оценку энергии активации пластической деформации; трибометрирование; прогнозирование остаточного ресурса; профилографирование-профилометрирование волнистости поверхности образца и осуществляют с помощью устройства выбранное исследование. Технический результат: расширение технических возможностей, упрощение и ускорение операций. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 19 ил.

Способ сравнительной оценки свойств материалов по отношению общей длины следа маятникового скрайбирования к длине лунки отскока // 2539116

Изобретение относится к методам оценки физико-механических свойств материала путем индентирования за счет приложения одиночного ударного усилия и может быть использовано для сравнительной оценки упругих и пластических (далее - упругих) свойств нескольких разных материалов, в том числе с близким модулем упругости. Сущность: осуществляют однократное нагружение материала индентированием методом маятникового скрайбирования, измеряют результаты скрайбирования, устанавливают взаимосвязь измеренных результатов с исследуемыми физико-механическими свойствами материалов и прогнозируют эксплуатационные свойства сравниваемых материалов. Реализуют режим маятникового скрайбирования, при котором индентор в начале взаимодействия с образцом формирует на его поверхности лунку отскока. Измеряют общую длину следа скрайбирования и длину лунки. Определяют отношение общей длины следа к длине лунки и по величине отношения судят о физико-механических и эксплуатационных свойствах материала. Технический результат: упрощение способа оценки физико-механических свойств материала при маятниковом индентировании, а также прогнозирование эффективности применения сравниваемых материалов в идентичных условиях эксплуатации за счет обеспечения возможности их ранжирования по величине измеряемого при контроле параметра. 2 ил., 2 табл.

Способ сравнительной оценки свойств материалов по длине между лункой и основной частью следа индентора при маятниковом скрайбировании // 2539725

Изобретение относится к методам оценки физико-механических свойств материала путем индентирования за счет приложения одиночного ударного усилия и может быть использовано для сравнительной оценки упругих и пластических (далее - упругих) свойств нескольких разных материалов, в том числе с близким модулем упругости. Сущность: осуществляют однократное нагружение материала индентированием методом маятникового скрайбирования. Измеряют результаты скрайбирования. Устанавливают взаимосвязь измеренных результатов с исследуемыми физико-механическими свойствами материалов и прогнозируют эксплуатационные свойства сравниваемых материалов. Реализуют режим маятникового скрайбирования, при котором индентор в начале взаимодействия с образцом формирует на его поверхности лунку отскока. Измеряют в следе, оставляемом индентором, расстояние между лункой и основной частью следа индентирования и по нему судят о физико-механических и эксплуатационных свойствах сравниваемых материалов. Технический результат: упрощение способа оценки физико-механических свойств материала при маятниковом индентировании; прогнозирование эффективности применения сравниваемых материалов в идентичных условиях эксплуатации за счет обеспечения возможности их ранжирования по величине измеряемых при контроле параметров следа индентирования. 3 табл., 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Способ сравнительной оценки свойств материалов по параметрам лунки отскока в следе индентора при маятниковом скрайбировании // 2543682

Изобретение относится к способам оценки физико-механических свойств материала путем индентирования за счет приложения одиночного ударного усилия и может быть использовано для сравнительной оценки упругих и пластических (далее - упругих) свойств нескольких разных материалов, в том числе с близким модулем упругости. Сущность: осуществляют однократное нагружение материала индентированием методом маятникового скрайбирования, измеряют результаты скрайбирования, устанавливают взаимосвязь измеренных результатов с исследуемыми физико-механическими свойствами материалов и прогнозируют эксплуатационные свойства сравниваемых материалов. Реализуют режим маятникового скрайбирования, при котором индентор в начале взаимодействия с образцом формирует на его поверхности лунку отскока. Измеряют параметры лунки и по ним судят о физико-механических и эксплуатационных свойствах сравниваемых материалов. Технический результат: упрощение способа оценки физико - механических свойств материала при маятниковом индентировании, а также прогнозирование эффективности применения сравниваемых материалов в идентичных условиях эксплуатации за счет обеспечения возможности их ранжирования по величине измеряемого при контроле параметра. 5 ил., 2 табл.

Способ сравнительной оценки свойств материалов по отношению длины лунки отскока к ее ширине в следе индентора при маятниковом скрайбировании // 2543683

Изобретение относится к способам оценки физико-механических свойств материала путем индентирования за счет приложения одиночного ударного усилия и может быть использовано для сравнительной оценки упругих и пластических (далее - упругих) свойств нескольких разных материалов, в том числе с близким модулем упругости. Сущность: осуществляют однократное нагружение материала индентированием методом маятникового скрайбирования, измеряют результаты скрайбирования, устанавливают взаимосвязь измеренных результатов с исследуемыми физико-механическими свойствами материалов и прогнозируют эксплуатационные свойства сравниваемых материалов. Реализуют режим маятникового скрайбирования, при котором индентор в начале взаимодействия с образцом формирует на его поверхности лунку отскока. Измеряют длину и ширину лунки, определяют отношение длины к ширине и по величине отношения судят о физико-механических и эксплуатационных свойствах материалов. Технический результат: упрощение способа оценки физико-механических свойств материала при маятниковом индентировании, а также прогнозирование эффективности применения сравниваемых материалов в идентичных условиях эксплуатации за счет обеспечения возможности их ранжирования по величине измеряемого при контроле параметра. 5 ил.

Способ сравнительной оценки свойств материалов по отношению длины следа маятникового скрайбирования к его ширине // 2548057

Изобретение относится к способам оценки физико-механических свойств материала путем индентирования за счет приложения одиночного ударного усилия и может быть использовано для сравнительной оценки свойств нескольких разных сравниваемых материалов. Решение является способом для обеспечения возможности ранжирования (выстраивания в ряд) нескольких сравниваемых материалов по способности сопротивляться деформированию и разрушению при индентировании методом маятникового скрайбирования. Сущность: осуществляют индентирование методом маятникового скрайбирования, измерение результатов скрайбирования по параметрам деформации и разрушения поверхностных слоев исследуемого материала, установление взаимосвязи измеренных результатов с исследуемыми физико-механическими свойствами материалов, прогнозирование эксплуатационных свойств сравниваемых материалов по измеренным результатам скрайбирования. В следе, оставляемом индентором, измеряют длину и максимальную ширину следа скрайбирования, определяют величину отношения длины к максимальной ширине и по величине этого отношения судят о физико-механических и эксплуатационных свойствах сравниваемых материалов. Технический результат: упрощение способа оценки физико-механических свойств материала при маятниковом индентировании; а также прогнозирование эффективности применения сравниваемых материалов в идентичных условиях эксплуатации. 1 табл., 3 ил.

Способ определения профиля прочности материалов и устройство для его осуществления // 2548929

Изобретение относится к области исследования механических свойств материалов. Сущность: осуществляют нагрев поверхности образца и наносят резцом царапину на нагретую поверхность образца. В процессе царапания измеряют горизонтальную и вертикальную составляющие силы сопротивления разрушению нагретого образца резцом. При этом в процессе нагрева осуществляют измерения температуры образца в зоне нагрева и контакта резца с поверхностью образца и при необходимости регулируют температуру нагрева. Устройство для определения профиля прочности материалов содержит платформу для размещения по меньшей мере одного образца и измерительный блок, содержащий резец для нанесения царапины на поверхность образца, источник тепла для нагрева образца и средство для измерения температуры образца в зоне нагрева и контакта резца с поверхностью образца. Платформа для размещения образцов и измерительный блок выполнены с возможностью перемещения относительно друг друга. Технический результат: повышение точности и эффективности определения механических свойств материалов за счет обеспечения возможности определения профиля прочности материала методом царапания при повышенных температурах исследуемого материала. 2 н. и 35 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Способ сравнительной оценки свойств материалов по площади поперечного сечения следа маятникового скрайбирования // 2554293

Изобретение относится к способам обеспечения возможности ранжирования (выстраивания в ряд) нескольких сравниваемых материалов по способности сопротивляться деформированию и разрушению при индентировании, а именно при индентировании методом маятникового скрайбирования. Сущность: осуществляют индентирование методом маятникового скрайбирования, измерение результатов скрайбирования по параметрам деформации и разрушения исследуемого материала, установление взаимосвязи измеренных результатов с исследуемыми физико-механическими свойствами материалов, прогнозирование эксплуатационных свойств сравниваемых материалов по измеренным результатам скрайбирования. Определяют площадь S поперечного сечения следа скрайбирования как сумму составляющих площадей, а именно S1+S2+S3+S4, где S1 -основная площадь материала образца, вытесненного индентором, S2 и S3 - поперечные площади валков, образовавшихся по контуру следа скрайбирования, S4 - площадь выкрашиваний материала образца за пределами учтенных площадей S2 и S3 валков, и по величине площади S судят о физико-механических и эксплуатационных свойствах сравниваемых материалов, в том числе ранжируют их ряд по изменению свойств. Технический результат: упрощение способа и расширение его технологических возможностей. 1 табл., 4 ил.

Способ сравнительной оценки свойств материалов по площади следа маятникового скрайбирования // 2555207

Изобретение относится к способам оценки свойств материала путем индентирования за счет приложения одиночного ударного усилия и может быть использовано для сравнительной оценки свойств нескольких разных сравниваемых материалов. Сущность: осуществляют индентирование методом маятникового скрайбирования, измерение площади разрушения образца как результата скрайбирования, установление взаимосвязи измеренных результатов с исследуемыми эксплуатационными и физико-механическими свойствами материалов, прогнозирование эксплуатационных свойств сравниваемых материалов по измеренным результатам скрайбирования. В качестве измеренного результата определяют площадь разрушения материала по всей длине следа скрайбирования при виде на него сверху и по величине площади судят о периоде стойкости металлорежущего инструмента, выполненного из сравниваемых материалов, исходя из условия: чем больше площадь разрушения материала, тем ниже период стойкости и наоборот. Технический результат: упрощение способа оценки свойств материала, а также прогнозирование эффективности применения сравниваемых материалов в идентичных условиях эксплуатации за счет обеспечения возможности их ранжирования по величине измеряемого при контроле параметра, а именно по площади следа маятникового скрайбирования. 1 табл., 6 ил.

Комплекс контроля материалов // 2564055

Изобретение относится к средствам сравнительной оценки (контроля) физико-механических и эксплуатационных свойств материалов, в частности может быть использовано для инструментальных материалов. Комплекс содержит установку для осуществления маятникового скрайбирования посредством внедрения индентора, систему управления, взаимодействующую с указанной установкой, с устройством ввода базы исходных данных, с позиционером, а также содержит накопительные места и транспортную систему подачи и позиционирования образцов относительно указанной установки и позиционера. Установка маятникового скрайбирования снабжена видеосистемой наблюдения следа маятникового скрайбирования, позволяющей оцифровать след, а система управления выполнена с возможностью обработки и анализа оцифрованного изображения следа, с обеспечением возможности принятия последующего решения отдать позиционеру команду на перемещение образца в зависимости от результатов анализа либо в брак, либо для хранения на складе, либо для отгрузки получателю, либо для иных целей. Технический результат: расширение возможностей (функций) маятникового скрайбирования, что включает возможность автоматизировать процесс принятия управляющего решения и, тем самым, исключить влияние человеческого фактора, повысить производительность оценки качества, осуществлять сортировку и отбраковку изделий. 3 ил.