Образец для определения прочности сцепления покрытия с подложкой

)5 О 0 НОЕ ПАТЕНТНОЕССРССР) ГОСУДАРСТВВ ЕДОМ СТВОЕ ИЗОБРЕТЕВИДЕТЕЛ ЬСТВУ ПИСА АВТОРСКО точности определения ости сцепления покрытия с подлож я покрытий, когезионная прочность на срез которых не превышает их адгезионную прочность к материалу штифта на отрыв, путем исключения сил Ван-дер-Ваальса. Образец представляет собой подложку с отверстием, размещенный в отверстии заподлицо с рабочей поверхностью подложки штифт и покрытие, нанесенное на рабочую поверхность подложки и торец штифта од. ним.из известных способов газотермического напыления, Отверстие в подложке и штифт выполнен в виде усеченного конуса с меньшим основанием одного и того же диаметра, расположенным со стороны покрытия. Конусность штифта не превышает конусности отверстия, а диаметр меньшего основания конуса выбран от 1 до 2 толщины прочнкой дл окрцтия. 1 ил., 1 табл,Образец представляет собой подложку 1, штифт 2, который размещен в отверстии эаподлицо с рабочей поверхностью подложки 1, покрытие 3, нанесенное на рабочую поверхность подложки 1 и торец 4 штифта 2, Отверстие.в подложке 1 и штифт 2 выполнены в виде усеченного конуса с меньшим основанием одного и того же диаметра, расположенным со стороны покрытия 3. Конус- ность штифта 2 не превышает конусностиотверстия, а диаметр меньшего основания :, конуса выбран от 1 до 2 толщины покрытия 3,Целью иэ ние точности ления покрцти когезионная и превышает их териалу штифт сил Ван-дер-В На чертеж пытаний на ад ния покрытий(71) Научно-инженерный центр "НИР БСМ" Уральского отделения АН СССР и Научнотехнический кооператив "Наука-производству" Института машиностроения Уральского отделения АН СССР(54) ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ СЦЕПЛЕНИЯ ПОКРЫТИЯ С ПОДЛОЖКОЙ(57) Изобретение относится к испытательной технике, а именно к образцам для определения адгезионной прочности сцепления покрытия с подложкой, Цель; повышение Изобретение относится к испытательой технике, а именно к образцам для опрееления адгезионной прочности сцепления окрытий с подложкой. обретения является повцшеопределения прочности сцепй с подложкой для покрытий, рочность на срез которых не адгезионную прочность к маа от отрыв, путем исключения вальса,е изображен образец для исгезионную прочность сцеплес подложкой,спытания проводят следующим обраВ отверстии подложки 1 размещаютштифт 2 заподлицо с рабочей поверхностьюподложки 1 и наносят испытуемое покрытие3 одним из известных способов газотермического напыления, Определение прочности сцепления покрытий с подложкой 1производят прикладыванием к штифту 2 отрывающей нагрузки, до разрушения покрытия 3,При соблюдении условия, что конусность штифта 2 не превышает конусностиотверстия, а диаметр мейьшего основанияконуса должен быть 1 - 2.толщины покрытия3, обеспечивается испытание образца на чистый отрыв, По величине измеренной отрывающей нагрузки судят об адгезионнойпрочности сцепления покрытия 3 с подложкой 1.Известно, что при испытания образцовнаблюдается разрушение образцов с покрытием по периметру, либо разрушение погранице "покрытие-штифт", Тип .разрушения обусловлен сложным напряженным состоянием при испытании, когда помимонормальных напряжений возникают напряжения среза и изгиба, Для испытаний наадгеэионную прочность применяют образцы с диаметром штифтов от 2,0 до 15,0 мм.При больших диаметрах штифтов и малой толщине напыленного покрытия наблю- .дается разрушение покрытия по периметруштифта, т. е; испытание выполняется насрез, а не на отрыв,При увелйчении толщины напыленногопокрытия до величины, равной диаметруштифта или больше него, снижается значение прочности сцепления покрытия с подложкой из-за влияйия внутреннихнапряжений, что также снижает прочностьсцепления покрытий с подложкой на адгезионный отрыв,Нанесенные с помощью геэотермического йапыления покрытия имеют многослойное формирование, при которомпоследующее наложение расплавленныхкапель напыляемого материала происходитна остывшие частицы. Строение слоя, сформйрованного за одинпроход газовой горелки или.плазмотрона, неоднородно иопределяется различным энергетическимсостоянием; обусловленным градиентомтемператур и скоростью частйц в центральной и периферийной области напыления, Впокрытии действуют различные напряжения, зависящие от его величины и толщины.Необходимо учитывать, что при многослойном напылении на поверхность подложки происходит усадка напыленногослоя. С ростом толщины покрытия иэ-за влияния внутренних напряжений, которые возникают в результате усадки напыленного материала, может проиэойтй разрушение контактной зоны и, в конечном счете, отслоение покрытия от подложки.5 При бй1, где б - диаметр отверстия,и - толщина покрытия, покрытие испытывается на чистый отрыв, но напряжение в переходной зоне "покрытие-подложка" увеличиваются, так как зона соприкоснове ния штифта с подложкой по образующейявляется концентратором напряжений и наступает момент, когда покрытие может отслоиться от подложки без приложения внешней нагрузки, При увеличении диамет ра штифта и постоянной толщине покрытиямаксимальные напряжения возникнут по линии контакта, а покрытие испытывается на срез.. Испытание на чистый отрыв необходи мо выполнять в интервале бй1,0, но непревышающих величин, при которых прочность сцепления покрытий с подложкой на отрыв равна прочности сцепления покрытий с подложкой на срез, т. е. б/Ь.2,0,Прочность сцепления нанесенных покрытий с подложкой испытывалась на образцах, конструкция которых представлена на рис. в подложке 1, изготовленной из стали 45, с помощью сверла и развертки выпол- ЗО нано конусное отверстие. В отверстииразмещен конусный штифт 2 зайодлицо с поверхностью подложки 1, при этом конус- ность штифта была меньше конусности отверстия. После сборки штифта 2 с 35 подложкой 1 поверхность под напылениеподвергалась абразивно-струйной обработке. Затем на поверхности подлбжки 1 и штифта 2 с помощью газотермическОго напыления наносили покрытие ПГ-ХН 8 ОСРЗ.- 40 1 ол(цину напыленного покрытия измерялй сломощью штангенциркуля с точностью до 0,05 мм, Испытания образцов производили на разрывной машине Р.Результаты испытаний образцов на ад гезионную прочность сцепления покрытий с .подложкой приведены в таблице.Из таблицы видно, что при бВ =2,0получилй максимальное значение и - .112 МПа (см, пример 2), допускаемое отклоне ние результатов в пределах 5, что составляет 0"-106 МПа.Анализ результатов испытаний на прочность сцепления напыленных покрытий с подложкой позволяет сделать вывод о том, 55 что отношение диаметра штифта к толщиненапиленного покрытия не должно быть больше 2,0, так как при б/Ь2,0 покрытие работает на срез, и не меньше 1,0, так как при выходе за эти пределы возрастают внутренние напряжения, влияющие на получе- напыленном материале, снижения дополнинйе достоверных результатов испытаний, тельных погрешностей применением штифПолучениедостоверныхреэультатовис- та с конусной поверхностью при общем пытаний напыленных покрытий на адгези- повышении технологичности испытаний, онный отрыв возможно только при условии 51,0дй2,0. Это соотношение получено ф о р м у л а и э о б р е т е н и я экспериментально, но подтверждается ма- Образец для определения прочности тематически. При значениях ИЬ меньше 1,0 сцепления покрйтия с подложкой, содержа(пример 4) и при б/Ь 2,0(пример.5) получи- щий подложку с отверстием, штифт, размели заниженные значения прочности сцепле щенный в отверстии заподлицо с рабочей ния покрытий с подложкой, а максимальные поверхностью подложки, и покрытие, нане-значения прочности сцепления напыленно- сенное на рабочую поверхность подложки и го покрытия с подложкой возможны при ус- торец штифта, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, повии 1,0 йй б/И Ы 2,0. Соотношение . с целью повышения точности определения 1,0 ФЬ 2,0 справедливодля любого ма прочности сцепления покрытия с подложтериала; кой, для покрытий, когезионная прочностьна срез которых не превышает их адгеэионТаким образом применение предло- ную прочность к материалу штифта на отженного образца позволяет повысить до- рыв, путем исключения сил Ван-дерстоверность получаемых результатов при 20 Ваальса, отверстие в подложке и штифт выопределении прочнОсти сцепления капы- полнены в виде усеченного койуса с мень- ленных материалов с поверхностью напы- : шимоснованиеМодногоитогожедиаметра, ляемыхизделий за счет выбора диаметра: расположенным со стороны покрытия, корабочей поверхности штифта и толщины по- нусность штифта не превышает конусности крытия в оптимальном диапазоне, сниже отверстия, а диаметр мейьшего основания ния уровня кОнцентрации напряжений в конусавыбранот 1 до 2 толщиныпокрытия.1809370Составитель А,Акулова Редактор О,Стенина Техред М.Моргентал Корректор Е,Папп Закаэ 1283 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-иэдательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина,. 101