СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СПЛОШНОСТИ ПОКРЫТИЯ ИЗДЕЛИЯ Российский патент 2013 года по МПК G01N15/08 

Описание патента на изобретение RU2480733C1

Предлагаемый способ относится к испытательной технике, а именно к способам неразрушающего контроля, в частности к области газовой дефектоскопии. Способ может быть использован при определении сплошности (однородности) покрытия изделий в любых отраслях машиностроения, где возникает необходимость оценить качество покрытия изделия при изготовлении или возможности ее дальнейшей эксплуатации.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу и принятым за прототип является способ, реализуемый в изобретении под названием «Способ измерения газопроницаемости покрытия пластиковой стенки и установка для его реализации» [заявка № US 2003/0046982, опубл. 13.03.2003]. По данному способу изделие (пластиковую стенку) с покрытием помещают в камеру с контрольной средой, создают условия для диффундирования контрольной среды в изделие с последующим измерением количества диффундированной в изделие контрольной среды, устанавливают диагноз о качестве покрытия изделия.

Условия для диффундирования контрольной среды в изделие (давление, температуру, время выдержки) создают таким образом, чтобы изделие с покрытием не деформировалось, что влияет на точность измерения.

Данный способ может быть применен в конвейерном производстве изделий с покрытием.

Однако недостатком приведенного способа является применимость только к малогабаритным изделиям из органических материалов (пластик, полиэтилен и поливинилхлорид).

Задачей предлагаемого изобретения является создание способа, обеспечивающего точность измерения, простоту и оперативность определения сплошности покрытия крупногабаритных изделий и изделий сложной конфигурации из металлов.

Технический результат, достигнутый при осуществлении предлагаемого способа, заключается в проникновении контрольной среды через дефекты в покрытии, установлении зависимости коэффициента сплошности покрытия от величины количества контрольной среды, продиффундировавшей в изделие, определенного расчетным и экспериментальным путем.

Способ определения качества сплошности покрытия изделия заключается в том, что изделие с покрытием помещают в камеру с контрольной средой, создают условия для диффундирования контрольной среды в изделие с последующим измерением количества диффундированной в изделие контрольной среды и устанавливают диагноз, согласно изобретению расчетным путем определяют количество диффундированной контрольной среды в изделие без покрытия с параметрами воздействия, соответствующими предварительно заданным параметрам воздействия на изделие с покрытием, а о диагнозе судят по следующему соотношению:

где Q - количество контрольной среды, диффундированное в изделие с покрытием, определенное экспериментальным путем,

Qрасч - количество контрольной среды, диффундированное в изделие без покрытия, определенное расчетным путем.

Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».

Новые признаки (расчетным путем определяют количество диффундированной контрольной среды в изделие без покрытия с параметрами воздействия, соответствующими предварительно заданным параметрам воздействия на изделие с покрытием) не выявлены в технических решениях аналогичного назначения. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

Расчетным путем определяют количество контрольной среды, диффундировавшей в испытуемое изделие без покрытия, по следующим формулам:

или

где Qрасч - количество контрольной среды, диффундировавшей в изделие без покрытия, определенное расчетным путем;

КТ - коэффициент растворимости контрольной среды в изделии при заданной температуре Т;

Р - давление атмосферы контрольной среды;

S - площадь поверхности изделия;

DT - коэффициент диффузии контрольной среды в изделие при заданной температуре Т;

t - время выдержки изделия в атмосфере контрольной среды;

L - контрольный размер изделия;

V - объем изделия.

Подбор параметров воздействия, а именно: времени t, температуры Т и давления Р осуществляется с помощью фазовой диаграммы состояния изделие с покрытием - контрольная среда (в данном случае - водород) с целью недопущения химического взаимодействия и при выполнении соотношения:

где Jмс - чувствительность масс-спектрометра;

Qрасч - количество контрольной среды, диффундировавшее в изделие без покрытия, определенное расчетным путем;

t - время выдержки изделия в атмосфере контрольной среды.

Затем определяют количество контрольной среды экспериментальным путем. Для этого испытуемое металлическое изделие (далее по тексту изделие), имеющее покрытие по всей поверхности, помещают в камеру с атмосферой водорода под давлением Р и нагревают до температуры Т. В процессе выдержки атомы водорода задерживаются покрытием и через его дефекты (трещины, поры и т.п.) достигают изделия и растворяются в нем.

Изделие помещают в вакуумную камеру, соединенную с масс-спектрометром, и нагревают до температуры T1, превышающей температуру Т. При нагреве изделия атомы водорода начинают выделяться. Масс-спектрометром измеряют общее количество водорода, выделившегося из изделия, получая экспериментальное количество контрольной среды, диффундированной в изделие с покрытием.

С помощью полученных данных рассчитывают коэффициент сплошности покрытия по формуле:

где s - коэффициент сплошности покрытия;

Q - количество контрольной среды, диффундированной в изделие с покрытием, определенное экспериментальным путем;

Qрасч - количество контрольной среды, диффундированной в изделие без покрытия, определенное расчетным путем.

Таким образом, если коэффициент сплошности s=0, то покрытие на изделии не пропускает водород, а значит сплошное, но если 0<s≤1, то покрытие имеет дефекты. Промежуточные значения определяют степень дефектности, которая в общем случае зависит от свойств покрытия (пористое, с трещинами и т.д.).

Степень несплошности при промежуточных значениях 0<s<1 зависит от индивидуальных свойств покрытия и может быть определена путем предварительной калибровки по изделиям с покрытием известной степени несплошности.

Пример реализации способа

Были испытаны две цилиндрические детали из никеля (основной размер детали L, принятый за высоту h=5 мм, диаметр d=12 мм), покрытые пленкой алюминия толщиной 20 мкм.

Детали выдерживали в атмосфере водорода под давлением Р=200 мм рт. ст. и нагревали до температуры Т=300°С в течение времени t=1 час. Коэффициенты растворимости и диффузии водорода в никеле при заданной температуре равны KT=3,26 моль/м3, DT=1,48·10-10 м2/с [«Газы и углерод в металлах», Е.Фромм, Е.Гебхард, М.: Металлургия, 1980 г., 591-592 с.]. По формуле (1) определили количество растворенного водорода: Qрасч=1,3·10-6 моль (Н2).

Детали по отдельности помещали в вакуумную камеру, соединенную с масс-спектрометром, откалиброванным для измерения количества водорода. С помощью масс-спектрометра определили количество выделенного водорода для первой детали Q=5,4·10-7 моль (H2) и для второй детали Q=3,9·10-7 моль (Н2). По полученным данным, используя формулу (4), определены коэффициенты сплошности для первой и второй деталей, они равны s=0,4 и s=0,3 соответственно. На основании полученных данных сделан вывод, что покрытия обеих деталей имеют дефекты, причем дефекты покрытия первой детали более существенны по сравнению с дефектами покрытия второй детали.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет достаточно легко и просто оценить качество нанесенного на металл покрытия и определить коэффициент сплошности покрытия.

Использование настоящего изобретения позволило создать простую и оперативную методику определения сплошности покрытия изделия и обеспечило возможность ее использования для контроля качества покрытия крупногабаритных изделий и изделий сложной конфигурации из металлов.

Таким образом, для заявляемого способа в том виде, в котором он охарактеризован в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию «промышленная применимость».

Похожие патенты RU2480733C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СПЛОШНОСТИ ПОКРЫТИЯ НА ЛИСТОВОМ ПРОКАТЕ ПРИ ЕГО ДЕФОРМАЦИИ 2016
  • Толочек Валерий Николаевич
RU2622224C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СПЛОШНОСТИ ПОКРЫТИЯ ПРИ ЕГО ДЕФОРМАЦИИ 2016
  • Толочек Валерий Николаевич
RU2618720C1
Способ упрочнения армированных углеродным волокном полимерных композиционных материалов 2017
  • Злобина Ирина Владимировна
  • Бекренев Николай Валерьевич
RU2687930C1
СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ АРМИРОВАННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ 2021
  • Злобина Ирина Владимировна
  • Бекренев Николай Валерьевич
RU2787880C1
СПОСОБ ОЦЕНКИ КИНЕТИКИ ОБРАЗОВАНИЯ НАНОРАЗМЕРНЫХ ПЛЕНОК И ИЗМЕНЕНИЯ ИХ ОПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК 2011
  • Башков Валерий Михайлович
  • Городничев Виктор Александрович
  • Калашников Евгений Валентинович
  • Михалев Павел Андреевич
  • Федотов Юрий Викторович
RU2473886C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТЕКЛОМЕТАЛЛОКОМПОЗИТА 2009
  • Гридасова Екатерина Александровна
  • Любимова Ольга Николаевна
  • Пестов Константин Николаевич
  • Каяк Герман Леонидович
RU2428389C1
СПОСОБ ЗАЩИТЫ КОНСТРУКЦИОННЫХ ДЕТАЛЕЙ ИЗ МЕТАЛЛОВ ИЛИ ИХ СПЛАВОВ ОТ РАСПЛАВА ХИМИЧЕСКИ АКТИВНОГО МЕТАЛЛА 2009
  • Скрипников Владимир Васильевич
  • Кузнецов Михаил Валерьевич
  • Кочанов Юрий Анатольевич
  • Афанасьев Владимир Александрович
  • Течко Леонид Леонидович
RU2429310C2
СПОСОБ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ФОРМЫ ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ 2012
  • Будадин Олег Николаевич
  • Кульков Александр Алексеевич
  • Кутюрин Юрий Георгиевич
  • Юхацкова Ольга Валентиновна
RU2526518C2
Способ улучшения функциональных свойств резинотехнических изделий обработкой в СВЧ электромагнитном поле 2018
  • Злобина Ирина Владимировна
  • Бекренев Николай Валерьевич
RU2687937C1
Способ изготовления армированной волокном термопластичной композитной структуры с воздействием ультразвука и СВЧ электромагнитного поля 2017
  • Злобина Ирина Владимировна
  • Бекренев Николай Валерьевич
RU2675563C1

Реферат патента 2013 года СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СПЛОШНОСТИ ПОКРЫТИЯ ИЗДЕЛИЯ

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля, в частности к области газовой дефектоскопии, может применяться при контроле сплошности покрытий с низкой водородопроницаемостью, наносимых на поверхность крупногабаритных металлических изделий сложной конфигурации. Способ определения сплошности покрытия заключается в том, что изделие с покрытием помещают в камеру с контрольной средой, создают условия для диффундирования контрольной среды в изделие с последующим измерением количества диффундированной в изделие контрольной среды, устанавливают диагноз. Расчетным путем определяют количество диффундированной контрольной среды в изделие без покрытия, с параметрами воздействия, соответствующими предварительно заданным параметрам воздействия на изделие с покрытием. При этом о диагнозе судят по соотношению количества контрольной среды, определенной экспериментальным путем, к количеству контрольной среды, определенной расчетным путем. Техническим результатом изобретения является обеспечение точности измерения, простоты и оперативности определения сплошности покрытия крупногабаритных изделий и изделий сложной конфигурации из металлов.

Формула изобретения RU 2 480 733 C1

Способ определения качества сплошности покрытия изделия, заключающийся в том, что изделие с покрытием помещают в камеру с контрольной средой, создают условия для диффундирования контрольной среды в изделие с последующим измерением количества диффундированной в изделие контрольной среды, устанавливают диагноз, отличающийся тем, что расчетным путем определяют количество диффундированной контрольной среды в изделие без покрытия с параметрами воздействия, соответствующими предварительно заданным параметрам воздействия на изделие с покрытием, а о диагнозе судят по следующему соотношению:

где Q - количество контрольной среды, диффундированное в изделие с покрытием, определенное экспериментальным путем,
Qрасч - количество контрольной среды, диффундированное в изделие без покрытия, определенное расчетным путем.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2013 года RU2480733C1

US 6658919 B2, 09.12.2003
Способ определения дефектов пленки 1990
  • Бекман Игорь Николаевич
  • Дзелме Юрис Робертович
SU1753372A1
US 6493070 B1, 10.12.2002
US 2006255265 A1, 16.11.2006.

RU 2 480 733 C1

Авторы

Долинский Юрий Николаевич

Фазылов Рустам Рашидович

Зуев Юрий Несторович

Даты

2013-04-27Публикация

2011-09-13Подача