Спосіб визначення залишкових напружень в електроосаджених покриттях

Номер патенту: 80584

Опубліковано: 10.06.2013

Автори: Колесник Євген Валерійович, Федін Дмитро Олександрович

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Спосіб визначення залишкових напружень в електроосаджених покриттях, який включає визначення параметра відхилення зразка від прямолінійного положення, який відрізняється тим, що навантажують вантажем ідентичний зразок без покриття до забезпечення його відхилення від прямолінійного положення, величина якого дорівнює величині відхилення зразка з покриттям, визначають масу вантажу, обчислюють напруження як відношення максимального згинаючого моменту до осьового моменту опору зразка без покриття.

Текст

Реферат: UA 80584 U UA 80584 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до вимірювань напружень і деформацій, зокрема, до визначення залишкових напружень в електроосаджених покриттях в галузях металообробки та машинобудування. Відомий спосіб визначення внутрішніх напружень в електроосаджених покриттях, згідно з яким експериментально визначають величину прогину зразка і розраховують напруження з урахуванням модуля пружності матеріалу основи [Ковенский И.М., Поветкин В.В. Металловедение покрытий. - М: Интермет инжиниринг, 1999. - С. 53-55]. Відомий спосіб визначення залишкових напружень в покриттях згідно з яким вимірюють параметри деформації зразка після нанесення покриттів і за їх рівнем обчислюють величину напружень, враховуючи константи пружності основи [Патент 101477030 CN. G01N19/04. Measuring method for residual stress in coating / Binshi Xu, Xiancheng Zhang, Haidou Wang; Yixiong Wu. - № 200810055923.1; заявл. 02.01.2008; опубл. 08.07.2009]. Відомий також спосіб визначення складових залишкових напружень в покриттях, в якому для визначення величин напружень використовують рівняння пружної лінії балки з урахуванням прогину зразка та пружних констант основи [Патент UA №28383: GO 1L1/06. Спосіб визначення структурних і температурних складових залишкових напружень в покриттях / Антонюк B.C., Сорока О.Б., Клименко С.А., Копейкіна М.Ю. - № u200707507; заявл. 04.07.2007; опубл. 10.12.2007]. Недолік відомих способів полягає в недостатній достовірності результатів при визначенні залишкових напружень в електроосаджених покриттях, що зумовлене наступним. При одержанні зразків електроосаджених покриттів, призначених для визначення залишкових напружень, осадження здійснюється з одного боку основи, що призводить до її деформації після нанесення покриття. При цьому інший бік основи ізолюється від контакту з електролітом за допомогою лаку, полімерної стрічки або інших матеріалів, які не проводять електричний струм. Звісно, наявність ізолюючого матеріалу впливає на пружні властивості зразків. Однак, у відомих способах не передбачене врахування наявності ізолюючого матеріалу, яким нехтують у розрахунках, використовуючи лише пружні константи матеріалу основи, що призводить до зменшення достовірності одержуваних результатів визначення залишкових напружень. Відомий також рентгенівський спосіб прямого вимірювання напружень в поверхневому шарі полікристалічних матеріалів, в якому величину напружень визначають шляхом переміщення досліджуваного зразка до зіставлення його дифракційної картини рентгенівських променів з дифракційною картиною вимірювального зразка з відомими напруженнями по довжині [Патент RU №2349907 G01N/20. Рентгеновский способ прямого измерения упругих макронапряжений в поверхностном слое поликристаллических материалов и измерительный образец для его реализации / Кочаров Э.А. - № 2007121936/28; заявл. 14.06.2007; опубл. 20.03.2009; Бюл. № 8]. Недоліком відомого способу є необхідність використання складного та коштовного рентгенівського обладнання. Найбільш близьким аналогом є спосіб визначення залишкових напружень в смугових заготовках, який полягає в видаленні з смугової заготовки досліджуваного зразка, вимірюванні товщини покриття, визначенні параметра кривизни зразка, як параметра відхилення від прямолінійного положення і визначенні величини залишкових напружень за формулою, яка враховує модуль пружності та коефіцієнт Пуассона матеріалу основи [А.С. 1805307. G01L1/00. Способ определения остаточных напряжений в полосовых заготовках / Колмогоров Г.Л. - № 4888114/28; заявл. 06.12.1990; опубл. 30.03.1993; Бюл. № 12] (найближчий аналог). Недоліками аналога є низька достовірність результату при його застосуванні до електроосаджених покриттів з ізольованою з одного боку основою і складність точного визначення кривизни поверхні малих зразків. В основу корисної моделі поставлена задача з підвищення достовірності та спрощення способу визначення залишкових напружень в електроосаджених покриттях. Поставлена задача вирішується тим, що в відомому способі визначення залишкових напружень в покриттях, який включає визначення параметра відхилення зразка від прямолінійного положення, згідно з корисною моделлю навантажують вантажем ідентичний зразок без покриття до забезпечення його відхилення від прямолінійного положення, величина якого дорівнює величині відхилення зразка з покриттям, визначають масу вантажу, обчислюють напруження як відношення максимального згинаючого моменту до осьового моменту опору зразка без покриття. Наводимо конкретний приклад реалізації запропонованого способу. На основу шириною b і товщиною h з одного боку наклеюють ізолюючу полімерну стрічку, а з іншого боку осаджують покриття на ділянці довжиною 1, яку вимірюють від краю зразка. Після нанесення покриття як параметр відхилення зразка від його прямолінійного положення 1 UA 80584 U 5 10 вимірюють, наприклад, прогин зразка у1. Допоміжний зразок основи без покриття, ідентичний за розмірами одержаному зразку з покриттям, в горизонтальному положенні жорстко закріплюють одним кінцем таким чином, щоб за межі кріплення виходила ділянка довжиною 1. До іншого кінця зразка прикладають вантаж, масу якого m підбирають таким чином, щоб величина прогину зразка у2, що утворюється при такому навантаженні, дорівнювала би величині прогину у 1 (креслення). В даному прикладі визначення величини залишкових напружень при відносно невеликому прогині зводиться до відомого розв'язання задачі розрахунку на міцність при згинанні балки із защемленим кінцем [Писаренко Г.С., Квітка О.Л., Уманський Е.С. Опір матеріалів. - К.: Вища школа, 1993. -С.252-254]. Максимальні напруження в зразку обчислюють за формулою:  max  15 Mmax , W де Mmax - максимальний згинаючий момент; W - осьовий момент опору. Для обраної схеми максимальний згинаючий момент обчислюють як Mmax  Pl  mgl , 20 (1) (2) де P - навантаження, зумовлене наявністю вантажу масою m; g - прискорення вільного падіння. Для зразка прямокутного перетину осьовий момент опору розраховують як W bh 2 , 6 (3) Тоді, підставляючи вирази (2) та (3) в рівняння (1), залишкові напруження в зразку обчислюють за розрахунковою формулою: 25 max  30 35 6mgl , bh 2 (4) Застосування запропонованого способу для визначення залишкових напружень в електроосаджених залізних покриттях на сталевій основі розмірами 20 × 0,25 × 50 мм показало, що їх величина становить 170 МПа. Використане в запропонованому способі навантаження допоміжного зразка без покриття, ідентичного зразку з покриттям, зменшує вплив ізолюючого матеріалу на зворотному боці зразка на одержаний результат і дозволяє визначити залишкові напруження в електроосаджених покриттях без використання в розрахунку значень констант пружності матеріалу основи. Дана корисна модель може бути використана для визначення залишкових напружень в електроосаджених покриттях на підприємствах машинобудування та металообробки, а також в дослідних установах. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 Спосіб визначення залишкових напружень в електроосаджених покриттях, який включає визначення параметра відхилення зразка від прямолінійного положення, який відрізняється тим, що навантажують вантажем ідентичний зразок без покриття до забезпечення його відхилення від прямолінійного положення, величина якого дорівнює величині відхилення зразка з покриттям, визначають масу вантажу, обчислюють напруження як відношення максимального згинаючого моменту до осьового моменту опору зразка без покриття. 2 UA 80584 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Method for determination of residual stresses in electroplated coatings

Автори англійською

Kolesnyk Yevhen Valeriiovych, Fedin Dmytro Oleksandrovych

Назва патенту російською

Способ определения остаточных напряжений в электроосадженных покрытиях

Автори російською

Колесник Евгений Валериевич, Федин Дмитрий Александрович

МПК / Мітки

МПК: G01L 1/00

Мітки: напружень, залишкових, визначення, покриттях, електроосаджених, спосіб

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/5-80584-sposib-viznachennya-zalishkovikh-napruzhen-v-elektroosadzhenikh-pokrittyakh.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб визначення залишкових напружень в електроосаджених покриттях</a>

Подібні патенти