Контроль качества покрытий реферат
Обновлено: 04.07.2024
Способы оценки качества защитных изоляционных покрытий в процессе эксплуатации газопроводов. Анализ основных требований к покрытиям трубопроводов. Определение адгезии покрытия к поверхности металла. Инженерные требования к выполнению земляных работ.
Подобные документы
Виды гальванических покрытий в зависимости от требований, предъявляемых к эксплуатационным характеристикам деталей и способа защитного действия. Краткие наименования различных видов покрытий. Требования к поверхности основного металла и покрытиям.
реферат, добавлен 20.05.2015
Ремонт, реконструкция и защита газопроводов. Анализ влияния температур, механических воздействий и электрохимических явлений на состояние трубопроводов. Виды дефектов защитных покрытий. Технология проведения неразрушающего контроля в трассовых условиях.
статья, добавлен 15.01.2021
Защита трубопроводов от коррозии с использованием современных изоляционных покрытий. Анализ требований к защитному покрытию трубопроводов. Технология нанесения защитных покрытий в заводских условиях. Возможности защиты ингибиторами коррозии оборудования.
презентация, добавлен 12.12.2013
Виды антикоррозионных покрытий трубопроводов трассового нанесения. Технология нанесения защитных покрытий в заводских условиях. Заводское комбинированное ленточно-полиэтиленовое покрытие. Комбинированное мастично-ленточное и битумно-мастичные покрытия.
реферат, добавлен 30.11.2010
Повышение требований к керамическим защитным покрытиям. Проект стандарта организаций для внедрения на предприятиях отрасли наноиндустрии, производящие термостойкие защитные покрытия из наноструктурированной керамики. Контроль качества готовых изделий.
статья, добавлен 19.12.2017
Оценка изменений свойств защитных покрытий на трубах сверхнормативного хранения в зависимости от воздействующих факторов: времени хранения, местоположения трубы в штабеле. Разработка метода защиты покрытий для газопроводов длительной эксплуатации.
автореферат, добавлен 20.11.2018
Трение и износ твердых тел. Деформирование поверхностных слоев подвижных спряжений, рабочих органов машин и оборудования. Технологические способы обработки поверхности, а также основные требования к покрытиям и способы нанесения износостойких покрытий.
курсовая работа, добавлен 24.05.2012
Проведение аварийно-восстановительных работ на газопроводах, необходимость контроля их правильной эксплуатации на всем протяжении пути. Контроль качества сварных швов, соединений и заварки дефектов. Методы диагностики качества изоляционных работ.
статья, добавлен 10.03.2019
Анализ проблемы поддержания в работоспособном и безопасном состоянии трубопроводов. Транспортировка нефти, газа и нефтепродуктов по трубопроводам. Технологические процессы внутренней изоляции труб. Рассмотрение механизма коррозии углеродистой стали.
статья, добавлен 01.03.2019
Виды и характеристики основных защитных покрытий. Анализ технических характеристик и технологии нанесения защитного покрытия Plasti dip. Подбор необходимого оборудования согласно технологического процесса по нанесению защитного покрытия Plasti dip.
Контроль качества покрытий – важнейшие операции в технологическом процессе. Различают три стадии контроля:
1) предварительный контроль – контроль исходного состояния материала покрытия; поверхности изделий и материала покрытия; рабочих газов; состояния оборудования и др.;
2) промежуточный контроль – контрольные операции непосредственно процесса нанесения покрытия (отслеживается постоянство параметров режима; первая и вторая стадии контроля позволяют получать заданные эксплуатационные свойства нанесенных покрытий);
3) окончательный контроль – контроль нанесенных покрытий. Следует отметить, что при соблюдении постоянного контроля на первой и второй стадии можно исключить или свести к минимуму операцию окончательного контроля. Предварительные и промежуточные контрольные операции существенно зависят от технологического процесса. В связи с этим их целесообразно рассматривать применительно к различным методам и конкретным технологиям нанесения покрытий. Окончательный контроль покрытий целесообразно разделить на две группы: общие и специальные операции.
К общим контрольным операциям применительно к любым покрытиям относят определение качественных показателей: адгезионной и когезионной прочности, количества несплошностей, остаточных напряжений и структурного состояния материала покрытия. Контролируется также толщина покрытия и допустимый уровень разнотолщинности по поверхности покрытия.
Специальные контрольные операции выбирают в зависимости от условий эксплуатации изделий с нанесенными покрытиями. Это могут быть методики контроля износостойкости, коррозионной стойкости, жаростойкости, теплозащиты и многие другие.
На первом этапе окончательного контроля обязательно проводят внешний осмотр поверхности покрытия визуально или при небольшом (5 – 10 раз) увеличении. При этом обнаруживаются многие дефекты покрытия: вспучивания; местные отслаивания; включение инородных частиц; наросты на острых кромках, трещины и другие. В процессах серийного производства исследуемую поверхность сравнивают с эталонами. Оговариваются допустимые дефекты в зависимости от эксплуатационных требований. Большинство методов контроля оценивают по качественным и количественным показателям. Различают неразрушающие и разрушающие методы контроля. К неразрушающим методам относят: контроль внешнего вида, измерение толщины и шероховатости, сквозной пористости, некоторые методы оценки прочности сцепления. Разрушающие методы контроля применяют при испытании образцов: на отрыв покрытия; общую и открытую пористость; износостойкость применительно к реальным условиям и др.
Неразрушающий контроль позволяет диагностировать состояние покрытия непосредственно на изделии по всей поверхности, поэтому его широко используют в практике машиностроения при производстве ответственных изделий авиационного и космического назначения, атомных реакторов и др. Наибольшее распространение получили следующие методы: визуальнооптические; капиллярные; магнитные; радиационные; вихревых потоков; тепловые; электрические и др.
Обычно качество нанесенных покрытий оценивается следующими основными показателями:
– прочностью сцепления покрытия с основным материалом изделия (адгезионная прочность σа);
– прочностью материала самого покрытия (когезионная прочность σк);
– количеством несплошностей в покрытии (пористость П);
– уровнем остаточных нагружений (ОН).
Прочность сцепления покрытия или, как часто называют, адгезионная прочность, относится к наиболее важным показателям качества покрытий. Практически всегда стремятся получить максимально высокие значения адгезионной прочности (σа → max), что обеспечивает надежность покрытий в процессе эксплуатации изделий. При невысокой адгезионной прочности часто наблюдается отслаивание покрытий. При нанесении внутренних покрытий понятие адгезионной прочности утрачивает смысл.
Прочность материала самого покрытия отождествляют с когезионной прочностью. Обычно в практике нанесения покрытий стремятся получать максимальные ее значения (σк → max), однако иногда этого не требуется, например, когда покрытия выполняют роль срабатываемого уплотнения в раз- 46 личных конструкциях турбинных установок. Наиболее высокие значения σк характерны для внутренних покрытий, близких по величине к σк материала изделия.
Пористость покрытий П во многом определяется количеством различного рода несплошностей (часто их обобщают под названием пористость). Обычно при нанесении покрытий стремятся к минимальным значениям пористости (П → min), что ведет к возрастанию адгезионной и когезионной прочности покрытий. Наличие несплошностей резко снижает коррозионную стойкость и жаростойкость покрытий, и многие другие эксплутационные параметры. В этом отношении выгодно отличаются внутренние покрытия с практически нулевой пористостью. Встречаются покрытия, в которых пористость играет положительную роль, например теплозащитные и ряд других покрытий.
Остаточное напряжение. Наличие в покрытиях остаточных напряжений высокого уровня крайне нежелательно, так как это приводит к снижению адгезионной прочности, отслаиванию покрытия в процессе эксплуатации, существенно уменьшается надежность работы покрытия. Особенно опасны остаточные напряжения, возникающие на границе раздела покрытие - основной материал. В этом отношении предпочтительнее внутренние покрытия, в которых отсутствует четкая граница раздела.
Анализ основных показателей качества внешних и внутренних покрытий, несомненно, показывает преимущества последних. Внутренние покрытия отличаются большей надежностью при эксплуатации изделий, обусловленной высокими значениями когезионных связей в поверхностном слое и минимальным количеством несплошностей при допустимом уровне остаточных напряжений. Кроме того, внутренние покрытия не меняют размеры изделий, практически и их массу, не требуют дорогостоящей последующей обработки. Однако их возможности ограничены. Внешние покрытия позволяют получать поверхность с более разнообразными физико-химическими свойствами. Кроме того, внутренние покрытия мало пригодны для восстановления после эксплутационных поверхностей изделий, особенно в результате износа.
При разработке технологического процесса необходимо руководствоваться в первую очередь вышеизложенными закономерностями изменения качества покрытий.
Прочность покрытий на четко выраженной границе раздела называют прочностью сцепления или адгезионной прочностью (σа).
Для внутренних покрытий и покрытий, формирующихся на расплавленной поверхности, отсутствует четкая граница раздела, поэтому данный параметр качества покрытия для них не определяется.
В зависимости от технологии нанесения и толщины покрытия существует множество методов оценки адгезионной прочности.
Испытания на отрыв. При испытании создают напряжение на границе раздела покрытия с основным материалом. Большое применение получили разновидности клеевых или паяных, а так же штифтовых методик. Статистика показала, что при нагружении отрыв часто происходит не только по поверхности раздела, но и по материалу покрытия. Такое разрушение наиболее вероятно при невысокой когезионной прочности покрытия и наличии в нем различных несплошностей. Обычно разрушение цилиндрического стыка начинается с периферии образца и затем распространяется на остальную площадь. Неравномерное разрушение поверхности покрытия, обусловленное одновременным действием не только нормальных напряжений, но и частично касательных, не позволяет получить истинные значения адгезеонной прочности покрытия.
Следует отметить, что при испытании на отрыв по штифтовой методике (штифтовой пробе) необходимая толщина покрытия должна составлять не менее 0,2 – 0,3 мм. В противном случае возможен срез покрытия по периферии образца. Штифтовые пробы наиболее пригодны для оценки адгезионной прочности порошковых покрытий, в меньшей мере твердофазных.
Клеевые или паяные пробы могут быть использованы для любых покрытий. Толщина покрытия, как правило, не регламентируется. Следует учитывать возможность капиллярного затекания клея или припоя в несплошности покрытия в процессе изготовления пробы. При наличии сквозной пористости происходит увеличение адгезионной прочности исходного образца.
Испытания на срез (сдвиг). При этом методе испытаний, также применяются клеевые (паяные) или штифтовые пробы. Практика испытаний показала зависимость адгезионной прочности от размеров площади разрушения. Отмечена особенность неравномерного нагружения образцов по покрытию, что затрудняет получение истинных значений прочности сцепления при сдвиге.
Испытания адгезионной прочности покрытий позволили выявить ряд закономерностей, полученных в одинаковых условиях нанесения покрытий:
1. Влияние размерного фактора. Например, при испытании на отрыв с увеличением диаметра напыленного образца прочность сцепления существенно возрастает.
2. Влияние толщины покрытия. При газотермическом напылении (порошковые покрытия) прочность сцепления резко падает с увеличением толщины покрытия.
3. Влияние метода испытания. В большинстве случаев прочность при испытании на сдвиг значительно более высокая, чем при испытании с отрывом покрытия σот.
Наряду с количественными оценками адгезионной прочности покрытий широко используются и качественные. Их целесообразность заключается в сопоставлении полученных результатов применительно к конкретным технологиям. Наибольшее применение получили следующие методики: испытание на изгиб; испытание царапанием; испытание циклической ударной нагрузкой и испытание вдавливанием.
Испытание на изгиб. Покрытие наносится на плоский образец. В процессе изгиба на поверхности покрытия появляется трещина. Качественный показатель оценивается по углу изгиба.
Испытание царапанием. Резцом поверхность покрытия прорезается двумя параллельными канавками. Отслаивание происходит при минимальном расстоянии между канавками.
Испытание циклической ударной нагрузкой. Прочность сцепления определяется числом ударов при сбрасывании ударного инструмента (шарика, блока и т.д.) на определенный участок поверхности покрытия.
Испытания вдавливанием. Стальной твердый шарик вдавливается в поверхность основного материала с противоположной покрытию стороны. Визуально оценивается деформированное состояние покрытия в месте деформации. Например, испытывают плоский образец толщиной 1,5 – 2,0, длиной 75 и шириной 45 мм.
Наряду с отмеченными оценками применяют для качественной оценки кручение, износ, термоциклирование и др.
Исключительно важны неразрушающие методы контроля адгезионной прочности для дальнейшего развития технологических процессов при нанесении покрытий. Наибольшего внимания заслуживает применение ультразвукового контроля, позволяющего распознавать на границе раздела различные дефекты: поры, трещины, местные отслоения и др. По их количеству и распространению осуществляют качественную оценку состояния границы раздела, а следовательно, и уровень адгезионной прочности (хороший, умеренный, слабый). В производстве нашли применение три варианта ультразвуковой дефектоскопии: зеркально-теневой с отражением от границы раздела; то же с отражением от данной поверхности и сквозные прозвучивания. Перспективно для оценки адгезионной прочности совмещать ультразвуковую технику с оптической голографией.
Прочность материала покрытия (когезионная прочность) σк – важнейший параметр его качества. Большинство эксплуатационных требований связано с необходимостью получения покрытий с высокими значениями ннаионной прочности. При нанесении твердофазных покрытий и покрытий, формирующихся из расплавленного состояния, прочность материала покрытия достаточно высокая. Оценка когезионной прочности таких покрытий не производится. Тонкие покрытия и пленки (единицы микрон и менее), полученные из атомарных потоков, из-за несовершенства кристаллического строения имеют невысокие показатели когезионной прочности. Однако методы их количественной оценки весьма затруднены. Количественная оценка когезионной прочности применяется в основном для порошковых покрытий ннаметрового диапазона.
Количественные оценки когезионной прочности в основном проводятся на растяжение и изгиб.
Для испытаний на растяжение применяется несколько методик, из которых наиболее часто – трубчатый метод.
Для определения когезионной прочности используют образцы с клеевыми и паяными покрытиями. Испытания проводят на отрыв или растяжение в направлении увеличения толщины покрытия.
При испытаниях материала покрытия на изгиб используют образцы прямоугольной формы, изготовленные из отделенных от основы покрытий.
Предел прочности покрытий в 2 – 3 раза ниже прочности исходного материала в литом или деформированном состоянии.
Для оценки когезионной прочности покрытий применяются и качественные испытания, например аналогичные описанным применительно к анализу адгезионной прочности. Когезионную прочность можно удовлетворительно оценить при замере твердости по Роквеллу и Виккерсу – невысокие значения показателей твердости свидетельствуют о слабых межчастичных связях в материале покрытия, что подтверждается также размытым отпечатком при измерении твердости по Виккерсу. Часто для анализа когезионной прочности используют металлографические исследования покрытий.
Эксплуатационные свойства изделий с нанесенными покрытиями в значительной мере зависят от остаточных напряжений, формирующихся как в материале покрытия, так и в поверхностных слоях основного материала на границе раздела. Как правило, наиболее высокий уровень остаточных напряжений наблюдается на границе раздела. В зависимости от свойств материалов покрытия и изделия (основного материала), условий формирования покрытий, его толщины и ряда других факторов возможно образование как растягивающих, так и сжимающих напряжений. Если величина остаточных напряжений в материале покрытия близка к пределу прочности, то происходит либо отслоение покрытия, либо образование в нем трещин. Считают, что остаточные напряжения оказывают влияние на механические, физические и химические характеристики покрытия. Следует различать остаточные напряжения во всем объеме покрытия – макронапряжения и в отдельных его участках – микронапряжения. Особенно неблагоприятны объемные макронапряжения. Локальные микронапряжения более склонны к релаксации. Надежность и эксплуатационные характеристики в основном зависят от качества нанесенных покрытий. Микро- и макронапряжения в основном материале не оказывают существенного влияния. Поэтому в дальнейшем остаточные напряжения будут рассмотрены только применительно к материалу покрытия.
Большое влияние остаточных напряжений на эксплуатационные свойства изделий с нанесенными покрытиями приводит к необходимости эффективного контроля этого параметра качества. Механизм и кинетика формирования остаточных напряжений в покрытиях достаточно изучены и опубликованы. При разработке технологического процесса нанесения покрытия необходимо руководствоваться следующими положениями:
– значения коэффициентов термического расширения основного материала и материала покрытия должны быть максимально близки (КТРО = КТРП); при большой разнице их величин следует прибегать к нанесению промежуточных слоев;
– необходимо максимальное увеличение адгезионной прочности покрытий, так как на границе раздела наиболее высокий уровень напряжений;
– при формировании покрытий следует тормозить образование усадочных процессов;
– целесообразно выбирать минимальные значения толщины покрытия.
Для контроля остаточных напряжений применяют неразрушающие и разрушающие методы. Особенно целесообразны неразрушающие методы, так как они позволяют осуществлять контроль непосредственно на изделии без его разрушения. Наибольшее применение получили физические методы: рентгеновский и распространение в покрытии упругих волн.
Рентгеновский метод базируется на изменении напряженности кристаллической решетки под воздействием остаточных напряжений. Измеряется изменение угла отражения проникающего излучения при деформации кристаллитов. Определение остаточных напряжений распространением упругих волн осуществляется с применением акустических преобразователей или монохроматических когерентных потоков излучения (лазеров). Физические методы контроля позволяют получать в основном качественную оценку напряженного состояния покрытия преимущественно локального характера, наиболее достоверные результаты – при контроле покрытий с высокой однородностью и минимальной анизотропией. Количественные методы оценки остаточных напряжений связаны с измерением деформационных процессов в покрытии и основном материале. Часто используют методику определения величины остаточных напряжений по кривизне напыленного прямоугольного образца. В этом случае покрытие наносят на длинную, узкую и тонкую пластину (основной материал). Покрытия различной толщины (δпк) из молибдена, никелевого сплава и оксида алюминия напыляли плазменным и газопламенным методами. Многочисленные исследования показали, что, когда КТР покрытия больше КТР основы (КТРп > КТР0), в покрытии возникают остаточные напряжения растяжения σр. В других случаях (КТРп
— остаточные внутренние напряжения в покрытии;
— твёрдость и пористость покрытия;
— прочность сцепления покрытия с основой;
— шероховатость поверхности покрытия
и ряд других защитных и функциональных свойств, в частности, износостойкость, трибологические, коррозионно-защитные свойства.
Среди них отметим ряд требований к толщине качеству покрытий.
1). Превышение максимальной толщины покрытия не является браковочным признаком, если это не влияет на сборку и работоспособность изделия.
2). В отверстиях, пазах, вырезах, на вогнутых участках сложнопрофилированных деталей, на внутренних поверхностях и местах сопряжения неразъемных сборочных единиц допускается уменьшение толщины покрытия до 50 %, а для хромовых покрытий — отсутствие, если нет других требований в конструкторской документации к толщине покрытия на указанных участках.
3). В глухих гладких и резьбовых отверстиях и пазах диаметром (или шириной) до 12 мм и в сквозных гладких и резьбовых отверстиях и пазах диаметром (или шириной) до 6 мм толщина покрытия на глубине более одного диаметра (или одной ширины) не нормируется; допускается отсутствие покрытия, если в конструкторской документации не указаны требования к толщине покрытия на этих участках.
4). На поверхности покрытий, если нет специальных указаний в конструкторской документации, не являются браковочными следующие признаки:
— следы механической обработки и другие отклонения, допускаемые нормативно-технической документацией на основной металл; незначительная волнистость поверхности покрытия после вытяжки, выявляющаяся после травления;
— темные или светлые полосы или пятна в труднодоступных для зачистки отверстиях и пазах, на внутренних поверхностях и вогнутых участках деталей сложной конфигурации, местах сопряжения неразъемных сборочных единиц, в сварных, паяных швах, околошовной зоне и местах снятия плакировочного слоя; неравномерность блеска и неоднотонность цвета;
— неоднотонность цвета покрытий на деталях из плакированных металлов с частичной механической обработкой;
— следы от потеков воды, хроматирующих и фосфатирующих растворов без остатков солей;
— блестящие точки и штрихи, образовавшиеся от соприкосновения с измерительным инструментом, приспособлениями и от соударения деталей в процессе нанесения покрытий в барабанах, колоколах и сетчатых приспособлениях;
— изменение интенсивности цвета или потемнение после нагрева с целью обезводороживания и проверки прочности сцепления, снятия изоляции и пропитки;
— единичные черные точки на участках, предназначенных под заливку компаундами, герметиками, клеями;
5). Допускается отсутствие покрытия:
— в порах, местах включений, допускаемых нормативно-технической документацией на литье; на сварных и паяных швах и около них на расстоянии не более 2 мм по одну и другую сторону от шва и во внутренних углах взаимно перпендикулярных плоскостей при условии последующей дополнительной защиты этих мест;
— в местах контакта детали с приспособлением, кроме особых случаев, оговоренных в конструкторской документации.
Контрольвнешнего вида покрытия. Требования, предъявляемые к внешнему виду покрытий, обычно определяются соответствующими техническими условиями к изделию. Внешний вид покрытия обычно оценивается осмотром невооружённым глазом. При осмотре выявляются непокрытые места на отдельных участках поверхности, наличие губчатых отложений, пригаров, трещин, тёмных чёрных полос и пятен.
Методы определения толщины гальванических покрытий. Для определения толщины покрытия применяют физические неразрушающие и разрушающие методы и химические методы. Последние во всех вариантах являются разрушающими.
В зависимости от используемого метода в качестве результата получают данные о средней или местной толщине покрытия. Перед определением толщины покрытия (это относится и к контролю пористости, защитных и функциональных свойств покрытий) испытуемую деталь выдерживают для выравнивания её температуры с температурой помещения, в котором проводят контроль, и тщательно обезжиривают этиловым спиртом или пастой из окиси магния, промывают дистиллированной водой и сушат фильтровальной бумагой.
К физическим неразрушающим методам относят магнитные и радиационные методы, весовой метод, оптический метод и метод вихревых токов. Практическое применение получили в основном магнитные методы. Эти методы применяют при условии, что значение шероховатости поверхности Raосновного металла и покрытия меньше толщины покрытия. Наиболее простым среди магнитных методов является магнитоотрывной метод. Действие этого метода основано на изменении зависящей от толщины покрытия силы отрыва магнита или электромагнита от ферромагнитной основы.
К разрушающим физическим методам контроля толщины покрытия относят гравиметрический, аналитический, профилометрический, металлографический и кулонометрический методы. Гравиметрический метод основан на взвешивании заготовки на аналитических весах до и после нанесения покрытия либо до и после растворения покрытия или основного материала в соответствующем растворе. Погрешность измерения этим методом находится в пределах ± 10 %. Аналитический метод предусматривает определение толщины покрытия по массе растворённого металла, которую могут определить химическим анализом раствора.
Металлографический метод. Метод основан на определении толщины покрытия на поперечном шлифе при 500…1000-кратном увеличении с помощью металлографического микроскопа при толщине покрытия менее 20 мкм и 100…200-кратном увеличении для покрытий толщиной более 20 мкм. Этот метод достаточно трудоёмок и используется при арбитражах и структурных исследованиях покрытий.
Химические методы определения толщины покрытия. К методам данной группы относят методы струи, капли и снятия покрытия.
Метод струи основан на растворении покрытия раствором, вытекающим на поверхность заготовки в виде струи. Расчёт толщины покрытия производят по времени, затраченному на снятие покрытия или по объёму раствора, израсходованному на растворение покрытия. Окончание растворения покрытия устанавливают визуально или с помощью прибора, регистрирующего изменение потенциала или тока в момент полного растворения покрытия.
Метод капли основан на растворении покрытия каплями раствора, наносимыми на поверхность и выдерживаемыми на покрытии в течение определённого промежутка времени. Расчёт толщины покрытия производят по числу капель, затрачиваемых на растворение покрытия. Методы струи и капли дают погрешность измерения толщины ± (15-30) %.
Пористость гальванических покрытий, как правило, контролируется периодически для оценки качества подготовки и точности режима процесса электроосаждения. Для определения пористости применяют метод паст и метод наложения фильтровальной бумаги.
Метод паст основан на химическом взаимодействии основного металла в местах пор и других несплошностей покрытий с веществами, входящими в состав пасты. В результате такого взаимодействия образуются окрашенные соединения, по которым и выявляются поры. Метод применим для определения пористости металлических покрытий на стали, алюминии, цинке, меди и их сплавах, а также нахождения степени пористости неорганических покрытий на алюминии и его сплавах.
Метод наложения фильтровальной бумаги основан на том же принципе взаимодействия основного металла и веществ фильтровальной бумаги, пропитанной специальными растворами. После снятия бумаги с отпечатками пор её просушивают и определяют число пор, приходящихся на единицу площади поверхности, на каждом участке покрытия. Метод может быть применён для определения пористости катодных покрытий на стали, меди и медных сплавах.
Определение прочности сцепления покрытия с основным металлом. Методы контроля этой группы основаны на различии физико-механических свойств покрытия и основного металла. В данной группе методов контроля используют как качественные, так и количественные методы. К качественным методам относят методы полирования, крацевания, нанесения сетки царапин, изгиба, нагрева, метод навивки (для контроля покрытий на проволоке). В группе количественных методов выделяют методы опиловки, отрыва полоски и некоторые другие. Количественные методы требуют изготовления образцов, применения специального оборудования и оснастки.
При контроле методом полирования заготовку с покрытием полируют в течение 15…60 секунд с помощью хромовой, крокусной или другой пасты при окружной скорости круга 20…30 м/с. Прочность сцепления считается достаточной, если на поверхности покрытия не образуется вздутий и не происходит отслаивание покрытия. Используют данный метод при толщине покрытия до 30 мкм.
Метод крацевания характеризуется тем, что покрытие толщиной до 20 мкм обрабатывают в течение 15…60 секунд с помощью стальных или латунных щёток при определённом режиме обработки. Отсутствие вздутий на поверхности или отслаивания свидетельствует о достаточной прочности сцепления.
Для контроля прочности сцепления покрытия с основным металлом методом нанесения сетки царапин на поверхности покрытия стальным остриём наносят четыре – шесть параллельных линий глубиной до основного металла и столько же линий, перпендикулярно им. При этом не должно происходить отслаивания покрытия.
Для испытания прочности покрытий на листовых материалах используют метод изгиба. Заготовку при испытании изгибают под углом 90 о в обе стороны до излома. В месте излома не должно наблюдаться отслаивание покрытия.
Метод нагрева. Для контроля прочности сцепления заготовку нагревают в течение 30…60 минут и охлаждают на воздухе. После этого на поверхности заготовки не должно наблюдаться вздутия или отслаивания покрытия. Температуру нагрева выбирают в зависимости от марки основного металла в границах от 120 о С (для магния и его сплавов) до 355 о С (для сталей и чугунов).
Оценку прочности сцепления основы с покрытием разрушающим методом контроля выполняют методом опиловки. Его используют для покрытий толщиной более 5 мкм. Контроль проводят на образцах, вырезанных из детали, перпендикулярно к поверхности покрытия. Образец зажимают в тисках и опиливают по срезу напильником с мелкой насечкой. Опиловку производят в направлении от основного металла к покрытию под углом 45 о . После контроля не должно быть отслаивания покрытия.
При проверке прочности сцепления покрытия с основой применяют и другие методы контроля, например, метод отрыва покрытия от поверхности заготовки. В основу этого метода положено измерение силы отрыва покрытия 2, нанесённого на торец цилиндрического образца 1 (рис. 4.10,а).
Рис. 4.10. Этапы контроля прочности сцепления покрытия с основой методом отрыва покрытия
Образец с нанесённым покрытием подвергается механической обработке для создания площадки сцепления, определяемой наружным D и внутренним d диаметрами (рис. 4.10, б). С помощью механического устройства или гидравлического пресса создаётся постепенно возрастающее усилие на внутреннюю поверхность покрытия, параллельно оси образца. При достижении усилием значения Р происходит отрыв покрытия от основы (рис. 4.10, в). Прочность сцепления s (Па) покрытия с основой рассчитывают по формуле
s = Р/S = , (4.5)
где Р — усилие отрыва, Н; S — площадь поверхности отрыва покрытия от основного металла, м 2 .
Контроль покрытия на наличие внутренних напряжений. В соответствии с ГОСТ 9.302-88 в основе метода определения внутренних напряжений в металлических электрохимических покрытиях лежит изменение длины образца при осаждении покрытия и вычисление на основе полученных данных внутренних напряжений первого рода.
Контроль проводят в электролитических ваннах на плоских образцах размером (250 ´ 110 ´ 0,5‑0,1) мм или на проволочных образцах (при контроле покрытия пружин). Перед испытанием образец обезжиривают, активируют его поверхность в растворе серной кислоты и промывают в проточной воде. К образцу прикладывают растягивающее усилие, соответствующее напряжению 4. 10 МПа, и защищают покрытием органического стекла все поверхности, не подлежащие покрытию.
Подготовленный таким образом образец погружают в электролит и включают электрический ток. Нанесение покрытия производится с двух сторон образца. В процессе нанесения покрытия в связи с возникновением внутренних напряжений образец изменяет свою длину. Если заранее известна скорость осаждения покрытия, то изменение длины образца отсчитывают после достижения заданных толщин покрытия, например, 2, 3, 5, 10 мкм и т. д. Если скорость осаждения покрытия неизвестна, то изменение длины образца отсчитывают в зависимости от продолжительности осаждения покрытия через определённые промежутки времени. Затем по полученным данным определяют скорость осаждения покрытия по средней толщине покрытия или по разнице массы образца до и после покрытия. После этого строят график зависимости изменения длины образца от продолжительности процесса, проводят его математическую обработку и на основе полученной зависимости определяют внутренние напряжения sвнв МПа для плоского образца по формуле
, (4.6)
где Ео — модуль упругости при растяжении металла образца, МПа; Ер — модуль упругости при растяжении материала покрытия, МПа; b— толщина образца, мм; h — толщина покрытия, мм; lо — длина покрывающейся части образца, мм; Dl — укорочение или удлинение образца при заданной толщине покрытия, мм; m— коэффициент Пуассона.
Для измерения внутренних напряжений применяют и другие методы, в основе которых лежат измерения величины деформации катода — образца, возникающей в процессе нанесения на него покрытия. Наиболее широкое распространение получил метод изгиба тонкого плоского катода. При реализации этого метода одну сторону катода — образца изолируют непроводящим химически стойким лаком. Металл осаждают на вторую сторону катода, что приводит к деформации — изгибу пластины под действием внутренних напряжений.
Измерения производят в электрохимической ячейке. У торцовых стенок ячейки размещают анод и катод в виде пластинок толщиной 0,1…0,3 мм, перекрывающих всё сечение электролита, чтобы обеспечить равномерное распределение тока. Верхний конец катода (вне электролита) жёстко закрепляется в неподвижном контактном устройстве. Нижний конец катода может перемещаться.
При электролизе ведут наблюдение за смещением конца катода с помощью измерительного микроскопа. Величину внутренних напряжений определяют по формуле
, (4.7)
где sвн — внутреннее напряжение в покрытии, МПа; Е — модуль упругости металла катода, МПа; b1 — толщина катода, мм; b2 — толщина покрытия, мм; l — длина рабочей части катода, мм; Dl — смещение конца катода, мм.
Измерение деформации катода может производиться также с помощью проволочных тензодатчиков, наклеиваемых на нерабочую сторону катода. Деформация катода, возникающая под влиянием внутренних напряжений осаждаемого при электролизе покрытия, изменяет электрическое сопротивление тензодатчиков. Эти изменения регистрируются с помощью электрических мостов тензометрических схем. Показания приборов затем пересчитывают на величину внутренних напряжений.
Обозначения покрытий
— способ обработки материала основы;
— способ получения основного покрытия;
— материал основного покрытия и отдельных слоёв для многослойных покрытий;
— минимальную толщину покрытия (толщину покрытия менее 1 мкм без особой необходимости не указывают);
— электролит, из которого получают покрытие;
— функциональные и декоративные свойства покрытия;
— вид дополнительной обработки покрытия.
Перечень характеристик, указываемых в обозначении покрытия, может варьироваться в зависимости от типа и назначения покрытия.
Например, покрытие кадмием толщиной 3 мкм с подслоем никеля толщиной 9 мкм и последующей термообработкой и хроматированием химическим методом нанесения покрытий обозначают следующим образом: Н9. КдЗ. т. хр.
Примеры обозначений наиболее распространённых гальванических покрытий и области их рационального применения приведены в таблице 4.5.
Примеры некоторых химических и гальванических покрытий и области их применения
| Вид покрытия и примеры обозначения | Характеристика покрытия | Примеры применения |
| Хим. Окс. прм | Химическое окисное с промасливанием (чёрное, блестящее) | Стальные детали, работающие в масле, или в условиях сухой атмосферы. Покрытие декоративное, имеет невысокие защитные свойства. |
| Ан. Окс. хром | Анодно-окисное с хроматированием (обработкой хромовым ангидридом) | Детали из алюминиевых сплавов. Покрытие обладает защитными и декоративными свойствами. |
| Хмол15 | Хромовое, молочное, толщиной 15 мкм | Поверхности деталей, работающих на трение. |
| Х6.тв | Хромовое, толщиной 6 мкм, твёрдое | Покрытие имеет декоративные свойства. |
| Хим. Фос. прм | Химическое фосфатное с пропиткой маслом (чёрное) | Стальные детали, подлежащие окраске, заготовки перед волочением, накатыванием резьбы (для снижения трения), работающие в масле. |
| М24.Нд15.Х6.б | Трёхслойное: медь 24 мкм, никель двухслойный 15 мкм, хром 6мкм, блестящее | Стальные детали, работающие в агрессивной атмосфере, покрытие имеет высокие декоративные свойства. |
| Н12.б | Никелевое, толщиной 12 мкм, блестящее | Слесарно-монтажный инструмент. |
| Кд21.хр | Кадмиевое, толщиной 21 мкм, с хроматированием (толщина слоя менее 1 мкм) | Стальные детали, работающие в условиях влажной атмосферы, тропического климата. |
| О15 | Оловянное, толщиной 15 мкм | Стальные тонкие листы для консервной тары (белая жесть), детали подвергаемые пайке. |
| М6 | Медное, толщиной 6 мкм | Детали, подвергаемые пайке. В основном, покрытие медью используется в качестве подслоя при покрытии никелем, хромом. |
| М6.О3 | Оловянное с подслоем меди | Детали, подвергаемые пайке. |
| Ц12.хр | Цинковое толщиной 12 мкм с хроматированием | Детали машин, работающие в сухих условиях (пружины, метизы); стальные листы (оцинкованное железо) для использования в атмосферных условиях умеренного климата. |
ОРГАНИЗАЦИЯ КОНТРОЛЯ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ ИЗДЕЛИЙ
1 Таганрогский авиационный колледж имени В.М. Петлякова, Специальность 27.02.02 Техническое регулирование и управление качеством
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Лакокрасочные покрытия должны защищать металлические конструкции от коррозии и обладать требуемой декоративностью, сохранять ее в процессе эксплуатации. Поэтому контроль декоративных свойств лакокрасочного покрытия является неотъемлемой частью всего комплекса контрольных операций.
Проведение контроля качества лакокрасочных покрытия
В процессе нанесения лакокрасочных материалов обычно контролируются следующие показатели:
сплошность покрытия по всей площади поверхности;
толщина сырого слоя; толщина сухого слоя;
количество слоев покрытия;
степень высыхания каждого слоя покрытия перед нанесением последующего слоя.
Перед началом окрасочных работ мастер-контролер должен проконтролировать состояние поверхности. Если после очистки прошло более 4-х часов, необходимо убедиться, что состояние поверхности отвечает соответствующим требованиям.
Сплошность покрытия, т.е. равномерное, без пропусков распределение лакокрасочного материала по поверхности обычно оценивается визуально (по укрывистости) при хорошем рассеянном дневном свете или искусственном освещении.
Толщина покрытия. В процессе нанесения лакокрасочных материалов обязательно должна контролироваться толщина пленки каждого слоя и общая толщина покрытия. Это делается обычно путем измерения толщины сначала мокрого слоя, затем (перед нанесением последующего слоя), затем (перед нанесением последующего слоя) сухой пленки.
При выполнении измерений на шероховатых поверхностях (после абразивоструйной очистки) на результат измерения влияет глубина профиля поверхности металла, что делает процесс измерения толщин сухой пленки более сложным по сравнению с гладкими поверхностями.
В связи с тем, что значения замеров, произведенных на шероховатой поверхности, будут выше, чем действительная толщина над пиками профиля, толщина покрытия над пиками профиля определяется как показание прибора, настроенного на гладкой плоской поверхности, минус соответствующая корректирующая величина.
Если профиль шероховатости поверхности известен и соответствует ИСО 8503-1, следует использовать следующие корректирующие значения:
Профиль шероховатости поверхности в соответствии с ИСО 8503-1
Корректирующая величина, мкм
При контроле толщин покрытия в производственных условиях количество и местоположение участков для измерений должны быть такими, чтобы получить убедительные данные о реальной толщине лакокрасочного покрытия.
Если толщина покрытия на контролируемых участках меньше допустимой, следует нанести дополнительный слой лакокрасочного материала на этот участок. Если толщина покрытия значительно выше указанной в ИСО 8503-1, то вопрос о допустимости покрытия решается заинтересованными сторонами – заказчиком и исполнителем работ. Обычно покрытие считается неприемлемым, если его толщина более, чем в два раза превышает требуемую.
Количество слоев наносимого покрытия контролируется визуально; оно не должно быть меньше, чем указано в технологической документации. Для удобства контроля желательно, чтобы отдельные слои системы покрытия были разных цветов или оттенков.
Адгезия покрытия определяется в соответствии со стандартами ИСО 2409 и ИСО 4624. Методы определения адгезии по указанным стандартам являются разрушающими и требуют восстановления покрытия на разрушенных участках. Поэтому количество измерений согласовывается заинтересованными сторонами и отмечается в документации.
Степень высыхания каждого слоя покрытия контролируется для определения возможности нанесения последующего слоя. Ориентировочно о степени высыхания можно судить по значениям времени сушки одного слоя данного материала определенной толщины при определенной температуре, которые рекомендуются поставщиком краски или технологической документацией
высыхание до отлипа – легкое нажатие на покрытие пальцем не оставляет следа и не дает ощущения липкости.
высыхание на ощупь – тщательное ощупывание покрытия руками не вызывает его повреждения.
Мастер-контролёр окрасочного участка проводит необходимый осмотр и замеры каждой партии. А контролер осуществляет подготовку поверхности перед лакокрасочным покрытием (рис.1).
Мастер-контролёр оценивает сплошность покрытия визуально при дневном или электрическом освещении. Покрытие должно быть сплошным, с хорошей адгезией к металлу, без потёков, морщин, наплывов, постороннего мусора. Затем, после нанесения покрытия при помощи гребенки-толщиномера замеряем толщину мокрого слоя (рис.2).Сразу после нанесения краски, гребенку погружаем в покрытие и ждем несколько секунд.
Разница отметки между мокрым и сухим слоем и будет равняться толщине покрытия. Метод прост и надежен. А толщина покрытия гарантированно будет прочной, надежной и долговечной. Также можно определять по времени сушки указанному поставщиком краски при определенных условиях — влажности, температуре и вентиляции.
Рис.1.подготовка к покраске
Рис .2.Проверка толщины мокрого слоя
Используются такие показатели как высыхание до отлипа (легкое нажатие пальцем не оставляет следа и не ощущается липкость) и высыхание на ощупь (если тщательно ощупывать покрытие, то не возникает повреждение).
Чтобы проверить способность краски или грунтовки к прочному сцеплению с металлической поверхностью., т.е. адгезию, мы используем метод решетчатых надрезов. Принцип работы — создание надрезов и визуальная оценка по четырёх бальной системе. Можно использовать поверенный прибор адгезиметр (рис.3) или специальный, очень острый нож.
Рис 3 Адгезиметр
Рис 4 Проверка толщины покраски
Рис 5 Липкая лента
Для начала замеряется толщина покрытия. На покрытия толщиной менее 60 мкм наносим решетку с единичным квадратом размером 1×1 мм, на покрытия толщиной от 60 до 120 мкм — 2×2 мм, на покрытия толщиной от 120 до 200 мкм — 3×3 мм
В нашем случае толщина покрытия составила 130 мкр, делаем сетку размером примерно 2×2 мм. Сначала вертикальные надрезы затем горизонтальные. На полученную решетку клеим липкую ленту(рис.5).
Срываем и смотрим результат — нет ли повреждения на покрытии. На ленте тоже ничего нет (рис.6) Испытание пройдено успешно.
Рис.6 Осмотр результата на ленте
Рис .7 Электромагнитный прибор
Толщина покрытия - измеряется мастером контролером малярного участка(рис 4) при помощи электромагнитного прибора (рис. 7)
На каждую партию выдаётся акт о замере толщины покрытия
Немаловажное значение имеет и цвет лакокрасочного покрытия. Основной формой нормирования цвета эмалей является картотека цветов. Картотеки представляют собой набор карточек, на которых имеются две накраски одного и того же цвета: глянцевая и матовая. Каждый образец цвета имеет условный номер цвета, на нем также обозначены колориметрические характеристики. Цвет изделия определяют сравнением его покрытия с соответствующей карточкой цвета картотеки.
Список используемых источников
Андрюшенко, Е.А. Светостойкойкость лакокрасочных покрытий Текст. / Е.А. Андрюшенко М.: Химия, 1986. - 186 с.
Читайте также: