一種熱噴涂涂層韌性快速測試裝置及使用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種熱噴涂涂層韌性快速測試裝置，包括基座、導向槽、加壓絲桿、加壓塊、加壓棒和支撐棒，其中基座包括相對設置的兩個端面和連接這兩個端面的連接面；其中一個端面的內側開有能夠容納涂層試片的槽體；在槽體的側壁上開有與上述兩個端面的連接方向相同的導向槽；在槽體的側壁上開有兩個對稱分布于所述導向槽兩側的通孔，通孔用于放置支撐棒；在另一個端面上安置有加壓絲桿，加壓絲桿與加壓塊固連，加壓塊固連有加壓棒，所述加壓塊與加壓棒與所述支撐棒的軸向相同，放置于所述導向槽中。同時本發(fā)明還提供了一種使用上述裝置的方法。本發(fā)明可以避免加載不均及可重復性差的現(xiàn)象，對熱噴涂涂層的結合力和韌性進行快速、簡潔的測試。
【專利說明】一種熱噴涂涂層韌性快速測試裝置及使用方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于表面處理【技術領域】，更具體地，涉及一種熱噴涂涂層韌性快速測試裝置及使用方法。
【背景技術】
[0002]熱噴涂涂層是利用某種熱源(如電弧、等離子弧、燃燒火焰等)將金屬或非金屬材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，然后以一定速度噴射到預處理過的基體表面從而形成的涂層。由于熱噴涂涂層與基體的結合以機械結合為主，冶金結合占很少比例，再加上涂層與基體材料的熱膨脹系數(shù)、硬度等參數(shù)不同，所以涂層的結合力以及韌性是一個重要的考核指標。
[0003]目前對于結合力的測試主要采用粘膠法，具體參看GB/T8642-2002，該方法雖然可以定量的測試結合力，但由于對試樣要求較高、試驗可重復性較差、周期較長，因而不適合快速測試評定。對于熱噴涂涂層韌性測試，主要有落錘法、壓痕法等，但此類方法均存在測試復雜、周期較長的問題。另外，彎曲法作為一個較常用的測試結合力和韌性的定性方法得到了廣泛的應用，但該方法沒有標準的裝置和試樣參考，多采用手工彎曲試樣，存在加載不均以及重復性差的問題。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于對常用的涂層結合強度彎曲試驗法提供一種小型裝置及使用方法，避免了加載不均以及可重復性差的現(xiàn)象?？蓪釃娡客繉拥慕Y合力和韌性進行快速、簡潔的定性測試。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種熱噴涂涂層韌性測試裝置，包括基座、導向槽、加壓絲桿、加壓塊、加壓棒和支撐棒，其中:
[0006]所述基座包括相對設置的兩個端面和連接這兩個端面的連接面；
[0007]其中一個端面的內側開有能夠容納涂層試片的槽體；在槽體的側壁上開有與上述兩個端面的連接方向相同的導向槽，導向槽的開口朝向另一個端面；在所述槽體的側壁上開有兩個對稱分布于所述導向槽兩側的通孔，所述通孔用于放置支撐棒；在所述導向槽的側面還設置有彎曲角度刻度；
[0008]在另一個端面上安置有加壓絲桿，加壓絲桿與加壓塊固連，加壓塊固連有加壓棒，所述加壓塊與加壓棒與所述支撐棒的軸向相同，放置于所述導向槽中；
[0009]所述加壓塊，可接受所述加壓絲桿的旋轉施加的壓力，使所述加壓塊與加壓棒在所述導向槽中和支撐棒發(fā)生相對運動，壓迫放置于所述加壓棒和支撐棒之間的涂層試片產生變形。。
[0010]進一步地，所述安置加壓絲桿的端面上安裝有絲杠螺母支座，所述加壓絲桿穿過所述絲杠螺母支座，所述加壓絲桿通過在絲杠螺母支座的螺母絲孔內旋扭實現(xiàn)加壓和卸載。[0011 ] 進一步地，所述容納涂層試片的槽體的軸線方向與所述連接面垂直，或者平行。
[0012]進一步地，所述加壓塊上與加壓絲桿相接觸的位置開設有定孔位。
[0013]按照本發(fā)明的另一方面，還提供了一種利用上述裝置測試熱噴涂涂層韌性的方法，包括:
[0014](I)把符合裝置使用的規(guī)定尺寸的涂層試片面向下平放在兩個支撐棒上，再依次將加壓棒和加壓塊放在試片上方的導向槽內；
[0015]( 2 )向下旋扭加壓絲桿，使加壓絲桿與加壓塊接觸傳遞壓力，繼續(xù)旋扭加壓絲桿施加向下壓力，使涂層試片產生彎曲變形，通過導向槽外側的彎曲角度刻度讀出向下的彎曲
變形量。
[0016]進一步地，在所述涂層試片測試完成后，還包括:向上旋扭加壓絲桿，卸載壓力載荷，使加壓絲桿和加壓塊避讓開來，將加壓塊、加壓棒和彎曲后的涂層試片依次取下，再換上需要繼續(xù)測試的涂層試片，繼續(xù)測試。
[0017]總體而言，通過本發(fā)明所構思的以上技術方案與現(xiàn)有技術相比，具有以下技術效果:
[0018](I)本發(fā)明的裝置相比較于常規(guī)的落錘法、壓痕法的試驗裝置來說具有小巧方便，制造成本低廉、測試快速準確的優(yōu)點；
[0019](2)本發(fā)明裝置采用加壓絲桿旋轉加載方式，配合有加壓塊和加壓棒的壓力傳遞，加載力從點到線均勻可控，理想的實現(xiàn)了三點彎曲試驗對裝置的功能要求；
[0020](3)本發(fā)明裝置在導向槽外側直接標注彎曲角度刻度，涂層試片的彎曲角度可以實時直觀通過刻度線讀出，試驗結果安全可靠且可重復性高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明熱噴涂涂層韌性快速測試裝置的結構示意圖；
[0022]圖2 Ca)為本發(fā)明實施例中涂層試片彎曲前的示意圖；
[0023]圖2 (b)為本發(fā)明實施例中涂層試片彎曲90ο的示意圖；
[0024]圖2 (C)為本發(fā)明實施例中涂層試片彎曲IlOo的示意圖；
[0025]圖2 (d)為本發(fā)明實施例中涂層試片彎曲120ο的示意圖；
[0026]在所有附圖中，相同的附圖標記用來表示相同的元件或結構，其中:
[0027]1-加壓絲桿2-絲杠螺母支座3-涂層試片4-基座5-加壓塊6_加壓棒7_支撐棒8-導向槽9-彎曲角度刻度。
【具體實施方式】
[0028]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0029]如圖1所示，為本發(fā)明的小型熱噴涂涂層韌性快速測試裝置的結構示意圖，所述裝置包括基座4、導向槽8、加壓絲桿1、加壓塊5、加壓棒6和支撐棒7，其中:
[0030]所述基座4包括相對設置的兩個端面和連接這兩個端面的連接面；[0031]其中一個端面的內側開有能夠容納涂層試片3的槽體；在槽體的側壁上開有與上述兩個端面的連接方向相同的導向槽8，導向槽8的開口朝向另一個端面；在所述槽體的側壁上開有兩個對稱分布于所述導向槽8兩側的通孔，所述通孔用于放置支撐棒7 ；
[0032]在另一個端面上安置有加壓絲桿I，加壓絲桿I與加壓塊5固連，加壓塊5固連有加壓棒6，所述加壓塊5與加壓棒6與所述支撐棒7的軸向相同，放置于所述導向槽8中；在所述導向槽8的側面還設置有彎曲角度刻度9 ；
[0033]所述加壓塊5，可接受所述加壓絲桿I的旋轉施加的壓力，使所述加壓塊5與加壓棒6在所述導向槽8中和支撐棒7發(fā)生相對運動，壓迫放置于所述加壓棒6和支撐棒7之間的涂層試片3產生變形。
[0034]上述裝置在基座4上有加工有導向槽8，可對加壓塊5和加壓棒6起到左右限位的作用。
[0035]上述裝置通過在加壓絲桿I下方設置與加壓絲桿I接觸傳遞壓力的加壓塊5，加壓塊5再將壓力傳遞到加壓棒6上，旋扭加壓絲桿I的壓力通過加壓塊5傳遞到加壓棒6上，能夠實現(xiàn)加壓力從點到線的均勻加載。
[0036]同時，上述裝置設置在導向槽8外側的彎曲角度刻度9，可實現(xiàn)對涂層試片3的彎曲角度的實時評估，提高測試的工作效率。
[0037]本發(fā)明裝置中，所述支撐棒7為兩根，兩根支撐棒7平行安裝在基座4上，并對稱設置在所述導向槽8的兩側。采用以上結構，能夠實現(xiàn)對涂層試片3兩個支撐棒中間的下壓彎曲，使下壓彎曲量可直接換算成彎曲角度，提高試驗結果的可重復性和準確性。
[0038]進一步的，安置加壓絲桿I的端面上安裝有絲杠螺母支座2，所述加壓絲桿I穿過所述絲杠螺母支座2，所述加壓絲桿I通過在絲杠螺母支座2的螺母絲孔內旋扭實現(xiàn)加壓和卸載。
[0039]進一步地，可以在加壓塊5上與加壓絲桿I相接觸的位置開設定孔位，以使加壓絲桿對加壓塊5的壓力更為均勻穩(wěn)定的傳輸。
[0040]進一步地，如圖1中所示，所述容納涂層試片3的槽體的軸線方向與所述連接面是垂直的，當然該槽體的軸線方向也可以與連接面平行。
[0041]本發(fā)明裝置的工作原理為:利用三點彎曲試驗方法，將涂層試片放在有一定距離的兩個支撐點上，在兩個支撐點中點上方向涂層試片施加向下的載荷，涂層試片的3個接觸點形成相等的兩個力矩時即發(fā)生三點彎曲，涂層試片表面的涂層將于中點處發(fā)生斷裂或脫落現(xiàn)象。通過對熱噴涂涂層試片的三點彎曲試驗，驗證涂層在不同的彎曲角度條件下，涂層截面斷裂及其與基體試片脫落、剝落狀況，從宏觀、定性考核、對比涂層的強韌性能和結合力性能。
[0042]如圖2所示，為利用本發(fā)明裝置測試涂層試片韌性時，涂層試片的彎曲結果示意圖，當彎曲角度越大，涂層試片的彎曲程度越大，說明涂層試片韌性越好，其中圖2 (a)為涂層試片彎曲前的示意圖，圖2 (b)為涂層試片彎曲90ο的示意圖，圖2 (c)為涂層試片彎曲11 Oo的不意圖，圖2 Cd)為涂層試片彎曲120ο的不意圖。
[0043]下述為本發(fā)明的小型熱噴涂涂層韌性快速測試裝置的使用方法，包括如下步驟:
[0044](I)準備符合本裝置使用的規(guī)定尺寸涂層試片，并在其表面進行熱噴涂涂層的制備。[0045]( 2 )采用本裝置，將涂層試片的涂層面向下平放在兩個支撐棒上后，再依次將加壓棒和加壓塊放在試片上方的導向槽內。
[0046](3)向下旋扭加壓絲桿，使加壓絲桿下方對準加壓塊中部孔位接觸傳遞壓力，繼續(xù)旋扭加壓絲桿施加向下壓力，從而使涂層試片產生彎曲變形，向下的彎曲變形量可通過導向槽外側的彎曲角度刻度讀出。
[0047]進一步地，在涂層試片彎曲完成后，還可進行下述操作:
[0048](4)向上旋扭加壓絲桿，卸載壓力載荷，使加壓絲桿和加壓塊避讓開來，此時即可將加壓塊、加壓棒和彎曲后的涂層試片依次取下，再換上需要繼續(xù)測試的涂層試片，如此循環(huán)即可。
[0049]下面以一具體涂層試片的測試過程說明本發(fā)明上述裝置的使用方法，具體的:
[0050]①、準備符合本裝置使用的65 X 35 X 2mm的20#鋼試片，并在其表面進行熱噴涂涂層的制備。
[0051]②、采用本裝置，將制備好的涂層試片的涂層面向下平放在兩個支撐棒上后，再依次將加壓棒和加壓塊疊放在試片上方的導向槽內。
[0052]③、向下旋扭加壓絲桿，使加壓絲桿下方對準加壓塊中部孔位接觸傳遞壓力，繼續(xù)旋扭加壓絲桿施加向下壓力，從而使涂層試片產生彎曲變形，涂層試片的彎曲變形角度可通過導向槽外側的彎曲角度刻度讀出。
[0053]④、涂層試片彎曲完成后，向上旋扭加壓絲桿，卸載壓力載荷，使加壓絲桿和加壓塊避讓開來，此時即可將加壓塊、加壓棒和彎曲后的涂層試片依次取下。
[0054]本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種熱噴涂涂層韌性測試裝置，其特征在于，包括基座(4)、導向槽(8)、加壓絲桿(I)、加壓塊(5)、加壓棒(6)和支撐棒(7)，其中: 所述基座(4)包括相對設置的兩個端面和連接這兩個端面的連接面； 其中一個端面的內側開有能夠容納涂層試片(3)的槽體；在槽體的側壁上開有與上述兩個端面的連接方向相同的導向槽(8)，導向槽(8)的開口朝向另一個端面；在所述槽體的側壁上開有兩個對稱分布于所述導向槽(8)兩側的通孔，所述通孔用于放置支撐棒(7);在所述導向槽(8)的側面還設置有彎曲角度刻度(9)； 在另一個端面上安置有加壓絲桿(1)，加壓絲桿(I)與加壓塊(5)固連，加壓塊(5)固連有加壓棒(6 )，所述加壓塊(5 )與加壓棒(6 )與所述支撐棒(7 )的軸向相同，放置于所述導向槽(8)中； 所述加壓塊(5)，可接受所述加壓絲桿(I)的旋轉施加的壓力，使所述加壓塊(5)與加壓棒(6)在所述導向槽(8)中和支撐棒(7)發(fā)生相對運動，壓迫放置于所述加壓棒(6)和支撐棒(7 )之間的涂層試片(3 )產生變形。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述安置加壓絲桿(I)的端面上安裝有絲杠螺母支座(2 )，所述加壓絲桿(I)穿過所述絲杠螺母支座(2 )，所述加壓絲桿(I)通過在絲杠螺母支座(2)的螺母絲孔內旋扭實現(xiàn)加壓和卸載。
3.如權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述容納涂層試片(3)的槽體的軸線方向與所述連接面垂直，或者平行。
4.如權利要求1至3任一項所述的裝置，其特征在于，所述加壓塊(5)上與加壓絲桿(I)相接觸的位置開設有定孔位。
5.一種利用權利要求1至4任一項所述裝置測試熱噴涂涂層韌性的方法，其特征在于，包括: (I)把符合裝置使用的規(guī)定尺寸的涂層試片面向下平放在兩個支撐棒上，再依次將加壓棒和加壓塊放在試片上方的導向槽內； (2 )向下旋扭加壓絲桿，使加壓絲桿與加壓塊接觸傳遞壓力，繼續(xù)旋扭加壓絲桿施加向下壓力，使涂層試片產生彎曲變形，向下的彎曲變形量可通過導向槽外側的彎曲角度刻度讀出。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，在所述涂層試片測試完成后，向上旋扭加壓絲桿，卸載壓力載荷，使加壓絲桿和加壓塊避讓開來，將加壓塊、加壓棒和彎曲后的涂層試片依次取下，再換上需要繼續(xù)測試的涂層試片，繼續(xù)測試。
【文檔編號】G01N3/20GK103743627SQ201310736936
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月26日 優(yōu)先權日:2013年12月26日
【發(fā)明者】譚文鋒, 任武, 袁文才, 石成剛 申請人:中國石油集團鉆井工程技術研究院江漢機械研究所