ДЕРЖАВШІЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ .у— — —————.
Єдина система захисту від корозії та старіння
ПОКРИТТЯ ГАЗОТЕРМІЧНІ
Метод визначення міцності зчеплення
покриття з основою нормальшш відривом
в умовах температур до 1770 К
БЗ № і—94/92
ДСТУ 2639—94
ДЕРЖСТАНДАРТ УКРАЇНИ
Киїи
УДК 620.197:006.354 ГрупаТ94
ДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ
ЄДИНА СИСТЕМА ЗАХИСТУ ВІД КОРОЗІЇ
ТА СТАРІННЯ
ПОКРИТТЯ ГАЗОТЕРМІЧНІ
Метод визначення міцності зчеплення покриття
З основою нормальним відривом умовах температур до 1770 К
ЕДИНАЯ СИСТЕМА ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ
И СТАРЕНИЯ ДСТУ 2639—94
ПОКРЫТИЯ ГАЗОТЕРМИЧЕСКИЕ
Метод определения прочности сцепления покрытия с основой при нормальном отрыве в условиях температур до 1770 К
UNIFIED SYSTEM OF CORROSION AND
AGEING PROTECTION
THERMAL SPRAYED COATINGS
Method for Determining Bonding Strength by Normal Tearing at Temperatures up to 1770 К
Чинний від Qi.07.95
Цей стандарт встановлює метод статичних випробувань міцності зчеплення газотермічних покриттів нормальним відривом в умовах темпе- тгур на поверхні зразка до 1770 К.
Стандарт поширюється на газотермічні покриття завтовшки не менше як 0,3 мм, які одержують методами газополуменевого, плазмового, детонаційного та електродугового напилювання
.Вимоги цього стандарту £ обов'язковими для випробувань міцності зчеплення газотермічннх покриттів, які працюють в умовах температур вищих за 400 К.
Для покриттів, які працюють в умовах температур 400 К і нижче, дозволяється використовувати метод випробувань на відрив по ГОСТ 9.304.
Суть методу
Метод полягає у визначенні зусилля, за допомогою якого відривають у нормальному напрямі торець штифта зразка від шару покриття, попередньо напиленого на спільний торець штифта і матриці (рис. 1а, б).
Міцність зчеплення покриття з основою в одиничному випробу* ванні розраховують за допомогою формули
■і'иіах
.
де міцність зчеплення, МПа (Н/мм2);
Раах— максимальне зусилля, зафіксоване під час відриву торця штифта від шару покриття, Н;
F — площа торця штифта зразка, мм2.
Значення міцності зчеплення, одержуване в даному випробу* ванні, є умовною характеристикою, що використовується для порівняння якості покриттів і визначення впливу на них технологічних факторів.
Якщо руйнування під час відриву відбувається повністю по межі розділу покриття і основи, то результат випробувань зараховують як міцність зчеплення покриття з основою при нормальному відриванні.
Якщо руйнування під час відриву відбувається по шару покриття, то результат випробувань зараховують як міцність покриття, вважаючи міцність зчеплення вищою за міцність покриття у даному експерименті.
Якщо руйнування має мішаний вид, тобто руйнування відбувається частково по межі розділу покриття та основи, а частково по шару покриття, то вважають, що міцність зчеплення і міцність покриття дорів- .'ІІОІОТЬ одерлакій ишшчиш.Зразки для випробувань
I — покрита; 2—штифт; 3—матрица; 4—чохол; 1,6 — стопорні гвинти; 7,8 — пластинки і матеріалу деталей, приварені до торців штифт*! матриці
Рис. t
|
Матриця -—|Ікіг]хг| Ам. Ml іввиаі ГЯЕЕаа. V». І (Л>на KtpxjittHni А Невказані граничні відхилення розмірів: Hl 4, ЛІ 4, ±у Рис. З |
Lum |
1мм |
duM |
|
1 |
18,5 |
6 |
2 |
|
2 |
18,5 |
6 |
3 |
|
3 |
30,5 |
18 |
2 |
|
4 |
30,5 |
18 |
3 |
Штифт
Рис. 4
Зразки і пристосування
Випробування здійснюють використовуючи зразки спеціальної конструкції, зображеної на рис. 1, а, б. Деталювання показано на рис. 2-7. Покриття наносять на спільний торець штифта і матриці. Різниця товщини шару покриття по площі напилення неповинна перевищувати0,01 мм. Для виготовлення штифта і матриці використовують матеріал, що застосовується для виготовлення конкретних деталей, на які передбачається її?* носити покриття. У випадку відсутності відповідного сортаменту матеріал для виготовлення штифта і матриці у розмірах, вказаних на кресленнях, ц> деталі зразків допускається виготовляти складеними, з привареними до них пластинками саме з такого матеріалу, з якого виготовляють конкретні деталі з захисним покриттям (рисунок 1,6).
Попередні випробування допускається проводити на зразках, штифт і матрицю яких виготовляють з матеріалів однієї групи з матеріалом деталі, яку захищають за допомогою покриття (титанові, нікелеві, жароміцні сплави та ін.). Для випробувань в умовах високих температур рекомендується: для виготовлення штифта і матриці зразків використовувати саме той матеріал, який іде на конкретні деталі з покриттям, що працюють при цих температурах. У випадку відсутності необхідного сортаменту цього матеріалу для виготовлення зразків, допускається проводити високотемпературні випробування на зварних зразках, які показані на рис. 1,6.
Немазані граничні віпхилекня розмірів: //14, /114,
Штифт
olwl
Q54S'
10
Матриця
£
Невказані іраиичні відхилення розмірів: //14, Л14,^у Рис. З
Чохол
Стопорний гвинт
Н
Невказані граничні відхилення розмірів: W14, /114,
евказані граничні відхилення розмірів: /714, ЛІ4.Рис 7Допускається виготовляти зразки з циліндричним спряженням штифта і матриці (рис. 2 і 3) і з конічним (рис. 4 і 5). При виготовленні зразків з конусним сполученням штифта і матриці необхідно дотримуватися вимоги: штифт підігнати до отвору у матриці без зазору і без самозак- линювання, обмежуючи просування штифта усередину матриці за допомогою розміщення торця циліндричної поверхні діаметром 6 мм, що прилягає до нижньої осипи конусної поверхні штифта (рис. 4).
Допускається застосування штифтових зразків з діаметром торця штифта, який дорівнює 2 І 3 мм, як показано у таблицях на рис 2-5. Застосування штифтових зразків з діаметром торця, що дорівнює 3 мм, ■ сприяє зниженню розсіювання значень експериментальних даних, але збільшує вірогідність проривання шару покриття: утворенню у ньому наскрізного отвору під час випробувань міцності зчеплення.
При визначенні впливу на міцність зчеплення складу напилюваного матеріалу, режимів напилення, температури випробувань та інших факторів, здійснюють порівняльні випробування. При таких випробуваннях рекомендується на зразки напилювати покриття, товщину якого визначають із співвідношення 4 а 0,5 d,
де 4 — товщина напилюваного шару, d — діаметр торця штифта. Таким чином, при проведенні порівняльних випробувань на зразках з діа-метром торця штифта 2 мм рекомендується напилювати покриття завтовшки 1 мм, а при використанні штифтових зразків з діаметром торця 3 мм рекомендується напилювати покриття завтовшки 1,5 мм. Фаска 4*45° по краю напилюваної поверхні матриці зразка сприяє: закріпленню покриття; затриманню його від самевідшарування; часткової компенсації впливу залишкових напружень на міцність зчеплення, шо збільшуються при нарощуванні товщини шару покриття.
Якщо існує необхідність багаторазового використання зразків, то штифти і матриці виготовляють із збільшеними за висотою розмірами, які показані в таблицях до рис. 2-*5. Для повторних випробувань зразки перешліфовують, вішліфовуючи вже випробуване покриття і частково метал зразка, в який заглиблюються на товщину, достатню, щоб уникнути ' впливу попереднього напилення (~ 0,1 мм).
Для перешліфування зразків рекомендується використовувати пристосування, показане на рис. 8. Воно розраховане на одночасне оброблення 12 зразків. Допускається використання інших пристосувань або індивідуальне шліфування з дотриманням однакової висоти у всіх зразках з допустимим відхиленням від номінального розміру це більше як на ± 0,01 мм.
Пристосування для шліфування зразків
Рис. 8
Пристосування для струменево-абразивного оброблення торців зразків
перед напиленням ни них покриття
Невказані граничні відхилення розмірів; Н14, Л1ч,±у
Перед напиленням покриття виконують операції: знежирення і струменево-абразивну обробку напиленої поверхні згідно з ГОСТ 9.402 і ГОСТ 9.304. Струменево-абразивну обробку рекомендується виконувати у автоматичному режимі однотипно для всіх зразків у пристосуванні, показаному на рис. 9. Після струменево-абразивногооброблення обов’язкове розбирання і продування деталей зразка стисненим повітрям з метою запобігання попаданню у зазори дрібних частинок абразивного порошку. Якщо у процесі стуменево-абразивного оброблення торець штифта розплющиться настільки, що це буде перешкоджати його витягуванню з отвору у матриці, то у цьому разі використовують знімач (рис. 13).
Знімач нагвинчують на різьбу хвостовика штифта до упору в матрицю. Подальшим нагвинчуванням знімача, при одночасному утриманні матриці нерухомою, легко витягують штифт. Закріпивши знімач на штифті за допомогою стопорного гвинта М4, його використовують як рукоятку для притирання штифта до отвору у матриці. Притиранням досягають вільного випадання штифта з отвору у матриці під дією його власної ваги. Знову продувають деталі зразка стисненим повітрям, знежирюють, протирають, складають, як показано на рис. 1, вимірюють висоту мікрометром з похибкою до 0,01 мм.
Значення висоти кожного зразка записують у протокол випробувань. Знову знежирюють поверхні напилення зразків, після чого зразки встановлюють у пристосування для напилення покриття (рис. 10 або 11). Операції із зразками рекомендується виконувати у чистих бавовняних або гумових хірургічних рукавичках, щоб не забруднювати поверхні, на які напилюють покриття. ’
Чохол зразка (рис. 6) служить для утримання штифта і матриці у складеному положенні, не створюючи перекосів і зсувів при складанні, подальших підготовчих операціях і зніманні його з матриці перед випробуванням міцності зчеплення. Він запобігає попаданню абразивних частинок у зазори штифта і матриці знизу при струменево-абразивній підготовці поверхні напилення. Чохол перешкоджає попаданню відбитих часток напилюваного матеріалу у зазори штифта та матриці знизу, а також на поверхні, що служать для посадки зразків у пристосування для випробувань. Чохол оберігає штифт від ударів під час транспортування зразків від місця напилення покриття до місця випробувань. Чохол служить для кріплення зразків у пристосуванні під час шліфування, абразивно-струменево- го оброблення і напилення покриття.
Напилення покриття виконують, переміщуючи зразки уздовж або обертаючи під струменем напилюваного матеріалу, згідно з вимогами нормативно-технічної документації на якість і випробування покриттів. Для цього рекомендується використовувати пристосування, які показані на рис. 10 і 11.
Пристосування для напилення покриття при поздовжньому переміщенні
зразків під струменем напилюваного матеріалу
. 360
Невказані граничні відхилення розмірів НІ 4, ЛІ 4,
Рис. 10
Пристосування для напилення покриття при обертальному переміщенні
зразків під струменем напилюваного матеріалу
РнС. F t
Зразки у з’єднанні з чохлом вкладають у місця їх посадки — отвори діаметром 18 мм до упору матриці у поверхню пристосування (показано пунктиром на рис. 10 і 11). Зразки в пристосовуваннях для напилення стопоряться гвинтами М6.
Швидкість переміщення зразків при напиленні покриття задається, виходячи з того, щоб забезпечити відповідність режиму напилення покриття на зразки режимові напилення покриття на конкретні деталі. При необхідності усунення перегріву зразки, так само як і деталі, під час напилення покриття обдувають стисненим повітрям для охолодження. Тепловий режим напилення покриття на зразки і деталі рекомендується контролювати за допомогою термопар. Підбір режимів напилення на зразки виконують на вставлених у пристосування для напилення “бобишках — деталях, які мають форму і розміри, відповідні формі і розмірам зразків у зібраному стані. Бобишки виготовляють з металу однієї групи з металом штифта і матриці.
Всі вказані пристосування розраховані на 12 зразків.
Перед проведенням випробувань міцності зчеплення в умовах високих температур на повітрі проводять перевірку можливості заклинювання шрифта в отворі матриці через утворення оксидів на спряжуваних поверхнях. З метою перевірки нагріванню піддають декілька контрольних зразків. Нагрівання контрольних зразків здійснюють аналогічно нагріванню зразків з покриттям під час випробувань на міцність зчеплення. Звичайно ніякого зусилля для витягання штифта з матриці після нагрівання контрольних зразків не потрібно. Штифт вільно виходить з отвору, незважаючи па те, що поверхні дійсно частково піддаються окисленню, яке візуально легко помітити по зміні їх кольору. У випадку, коли після пробного нагрівання контрольних зразків не вдається легко витягти штифт із матриці руками, його витягують за допомогою випробувальної машини або за допомогою зімача (рис. 13). За допомогою випробувальної машини можна визначити зусилля заклинювання від нагрівання та окислення. Після цього окислені спряжувані поверхні штифта і матриці взаємно притирають, добиваючись можливості вільного їх взаємного переміщення. Потім ці зразки знову піддають повторним пробним випробуванням на нагрівання і заклинювання від окислення. Раз окислені і притерті після цього одна до одної спряжувані поверхні від повторного нагрівання вже не заклинюють. Тому такій процедурі попередньої підготовки піддають уже всі зразки, призначені для високотемпературних випробувань, у яких під час нагрівання можливе заклинювання штифта в отворі матриці від утворення оксидів на спряжуваних поверхнях.
