Дипломная (вкр): Разработка технологии для окраски деталей троллейбуса порошковыми полимерными материалами

Поверхность покрытия после нанесения решетки очищали от отслоившихся кусочков пленки щеткой вдоль обоих диагональных направлений, при этом в каждом из этих направлений щеткой проводить один раз с небольшим давлением.

Адгезию оценивали по четырех бальной системе (таблица 2.2). За результат испытания принимали величину адгезии в баллах, соответствующую большинству совпадающих значений, определенных на всех испытуемых участках поверхности двух образцов; при этом расхождение между отдельными значениями не должно превышать 1 балла.

Если расхождение значений адгезии превышает 1 балл, то испытание повторяют на том же количестве образцов и принимают полученный результат за окончательный. При равном числе отличающихся баллов на испытуемых участках адгезию оценивают по большей величине.

Таблица 17 - Определение адгезии покрытия методом решетчатых надрезов

Твердость определяли на специальном разработанном устройстве (см. п. 2.3.2).

Триботехнические свойства

Триботехнические испытания заключались в определении потери толщины лакокрасочного покрытия в результате истирания поверхности его вращающейся наждачной бумаги при заданной нагрузке на образец.

Для определения прочности покрытия к истиранию использовалась разработанная торцевая машина трения.

Испытание образца проводили истиранием одной и той же площади покрытия при нагрузке 400 гр, каждый раз новой шлифовальной шкуркой.

Толщину покрытия контролировали микрометром.

Схема устройства для определения прочности покрытия представлена на рисунке 8.

1 - основание; 2 - электродвигатель; 3 - стойка; 4 - плита; 5 - груз; 6 - образец с лакокрасочным покрытием; 7 - наждачная бумага; 8 - столик; 9 - болт М6

Рисунок 8 - Торцевая машина трения

За результат испытания применяют среднее арифметическое результатов не менее трёх параллельных определений.

Определение защитно-декоративных свойств

1 Защитные свойства покрытий определяли по стойкости пленки к статическому воздействию жидкости согласно ГОСТ 9.403-80.

Сущность метода заключается в определении декоративных и защитных свойств покрытий после воздействия жидкости в течение заданного времени.

Образцами для испытаний являлись пластинки шириной 50 мм и длиной 55 мм. Испытания покрытий производили в стеклянных стаканах, емкостью 150 мл. В качестве жидкостей для испытаний использовалась 10 %-ый раствор NaCl.

Пластинки под покрытия очищали от ржавчины и обезжиривали.

Для проведения испытаний готовили по одной и той же технологии шесть образцов, один из которых является контрольным.

Полимерный материал наносили на всю поверхность пластинки. Края торцевой поверхности на расстоянии 3-5 мм дополнительно защищали двумя слоями краски.

Окрашенные пластинки сушили в вертикальном положении.

Перед испытаниями покрытие выдерживали в течение 7 суток при температуре (202)С и относительной влажности воздуха (655) %.

В емкости с жидкостью помещали образцы (рисунок 9).

- стакан; 2 - жидкость; 3 - образец с покрытием

Рисунок 9 - Схема испытания образцов с покрытием на стойкость к статическому воздействию жидкости

В каждом стакане испытывали только по одному образцу.

Уровень жидкости в процессе испытаний поддерживали постоянным и равным во всех стаканах.

Испытания проводили до заметных изменений свойств.

После испытаний образцы извлекали из жидкости и готовили к осмотру.

После испытаний образцы промывали проточной водой и сушили фильтровальной бумагой.

Определяли защитные свойства покрытий.

Изменение защитных свойств покрытий определяли сравнением с контрольным образцом невооруженным глазом.

Изменения, происшедшие с образцами (изменение блеска, изменение оттенка, побеление пленки, появление пузырей, отслаивание, сморщивание пленки, коррозия), фиксировали.

Изменение свойств покрытия, находящиеся на расстоянии менее 10 мм от края образца, не учитывали.

В качестве агрессивной среды использовали 10%-ый раствор NaCl.

Определение коррозии по прозрачности раствора определяли с помощью схемы представленной на рисунке 10.

1 - колба; 2 - раствор; 3 - крышка; 4 - миллиамперметр; 5 - фотодиод;

- щель; 7 - лампа; 8 - корпус

Рисунок 10 Схема определения коррозии по прозрачности раствора

Суть метода заключается в следующем: в колбу наливается раствор, в котором образцы подвергались коррозии, и устанавливается во второй отсек.

Затем установка накрывалось крышкой, чтобы создать полную темноту.

В первом отсеке располагается лампа, которая зажигается при подачи напряжения 4, 5 В. Свет проходит через щель и попадает на раствор, а затемпройдя раствор, попадоет на фотодиод, который преобразовывает этот свет в фототок. Значение фототока измеряется милиамперметром. Значение силы тока будет зависеть от наличии продуктов коррозии в растворе.

Существующие методы и приборы для определения твердости материалов

Рисунок 11 Методы по Бринеллю, Роквелло, Виккерсу.

Метод по Бринеллю

Определение твердости вдавливанием стального шарика(метод Бринелля рисунок 11 а)

Стальной шарик, изготовленный из закаленной шарикоподшипниковой стали, под действием усилия вдавливается в поверхность металла.

С помощью специальной лупы измеряется диаметр лунки. По таблицам, приложенным к прибору, определяется значение твердости Н_Е.

Рисунок 12 Пресс типа Бринелля

Для испытания применяют специальный пресс типа Бринелля, внешний вид которого показан на рисунке 12

Стальной шарик крепится в оправке2.

Исследуемый образец ставится на предметный столик 1 и поднимается к шарику штурвалом 4.

При включении мотора 5 грузы пресса 3 опускаются и вдавливают стальной шарик в образец.

Для стали значение твердости, определенное этим методом, связано с пределом прочности соотношением, которым на практике иногда пользуются:

σ_b=0, 33-0, 36H_B    (4)

Метод по Роквелла

Определение твердости по глубине вдавливания алмазного конуса (метод Роквелла рисунок 11 б)

Алмазный конус с углом при вершине 120° вдавливается в металл предварительной постоянной нагрузкой 10 кг, а затем полкой нагрузкой 60 или 150 кг.

Для испытания используют специальный пресс, внешний вид которого показан на рис. 25.

Алмазный конус крепится в оправке 4.

Образец устанавливается «на столик 3 и поднимается с помощью штурвала 2 до нагрузки 10 кг.

Ручка 1 освобождает грузы6, которые создают усилие для вдавливания конуса в металл. Глубину вдавливания, т.е. значение твердости, отмечает индикатор 5.

Значения твердости этим методом определяются по разности глубины вдавливания алмазного конуса под действием полной и предварительной нагрузок.

Чем тверже металл, тем на меньшую глубину проникает алмаз при вдавливании, тем больше будет число твёрдости

Стандартной нагрузкой при этом методе является 150 кг.

Обозначается твердость Н_RC. В некоторых случаях, например при измерении твердости на тонком образце или при измерении твердости поверхностного слоя металла, нагрузку применяют до 60 кг.

Измерение твердости мягких материалов

На этом же приборе можно производить измерение твердости мягких материалов (цветные металлы, отожженная сталь).

Рисунок 13 Прибор типа Роквелло

В этом случае используют стальной закаленный шарик диаметром 1, 59 мм (1/16»). Стандартной нагрузкой является 100 кг, и величина твердости обозначается индексом Н_RB.

Метод по Виккерсу

Твердость определяется по величине отпечатка (рис.10 в).

В качестве индентора используется алмазная четырехгранная пирамида.с углом при вершине 136^o.

Твердость рассчитывается как отношение приложенной нагрузки P к площади поверхности отпечатка F:

(5)

Нагрузка Р составляет 5…100 кгс. Диагональ отпечатка d измеряется при помощи микроскопа, установленного на приборе.

Преимущество данного способа в том, что можно измерять твердость любых материалов, тонкие изделия, поверхностные слои. Высокая точность и чувствительность метода.

Способ микротвердости - для определения твердости отдельных структурных составляющих и фаз сплава, очень тонких поверхностных слоев (сотые доли миллиметра).

Аналогичен способу Виккерса. Индентор - пирамида меньших размеров, нагрузки при вдавливании Р составляют 5…500 гс

(6)

Микротвёрдомер ПМТ-3

Микротвердомер ПМТ-3 представляет собой прибор, предназначенный для измерения микротвердости металлов, сплавов, стекла, абразивов, керамики и минералов вдавливанием алмазных наконечников.

Оптическая схема. Принцип действия микротвердомера основан на вдавливании алмазного наконечника (пирамиды) в исследуемый материал под определенной нагрузкой и измерении линейной величины диагонали полученного отпечатка. Число микротвердости определяется делением нормальной нагрузки, приложенной к алмазному наконечнику, на условную площадь боковой поверхности полученного отпечатка:

.    (7)

Оптическая схема микроскопа показана на рис. 14.

Осветительное устройство позволяет рассматривать исследуемый предмет как в светлом, так и в темном поле.

При исследовании предметов в светлом поле луч от источника света через конденсор 2, светофильтр3, коллективную линзу4 и ирисовую диафрагму5падает на отражательную пластинку6. Далее луч проходит в объектив7, попадает на исследуемый предмет8, отражается от него, снова попадает в объектив7и, пройдя отражательную пластинку6, ахроматическую линзу9и призму10, образует изображение предмета в фокальной плоскости окулярного микрометра.

Освещенность предмета при наблюдении в светлом поле регулируется изменением диаметра диафрагмы 5.

Призма 10 отклоняет луч на 45°, что создает удобство при работе на приборе.

Переход к работе в темном поле осуществляется поворотом держателя 12 отражательной пластинки и зеркала при помощи рукоятки 13. При работе в темном поле луч проходит светофильтр3, кольцевую диафрагму 11 и попадает на отражательное зеркало 15. Далее, пройдя кольцевую диафрагму 16, луч отражается от параболического зеркала 17, попадает на исследуемый предмет8, отражается от него и проходит тот же путь, что и при наблюдении и светлом поле.

Рисунок 14 Оптическая схема микроскопа

Конструкция микротвердомера ПМТ-3М. Основными частями микротвердомера являются штатив с предметным столиком и головка с механизмом нагружения.

Штатив состоит из основания 18 (рисунок 15 а) и колонки 19, имеющей снаружи ленточную резьбу для перемещения в вертикальном направлении кронштейна 20 с тубусом при помощи гайки 21. Кронштейн закрепляется на колонке при помощи разрезной втулки винтом 22, который при работе должен быть зажат.

В кронштейне размещены механизмы грубого и микрометрического движения тубуса микротвердомера. Вращая барашки 23 грубого движения и барашек 24 микрометрического движения, можно перемещать тубус вверх и вниз.

Ход механизма грубого движения можно регулировать. Если один барашек грубого движения немного развернуть относительно другого, ход движения тубуса будет тяжелее или легче в зависимости от того, в какую сторону развернуты барашки. Кроме того, механизм грубого движения можно застопорить при помощи рукоятки25. На барашке 24 с обратной стороны прибора имеется шкала, одно деление которой соответствует 0, 002 мм подъема при опускания тубуса.

а)

б)

Рисунок 15 Микротвердомер ПМТ-3: а) общий вид, б) комплект вспомогательного оборудования.

Предметный столик 27 укреплен на основании штатива тремя винтами. Верхняя часть столика, на которую устанавливается предмет, может перемещаться в двух взаимноперпендикулярных направлениях с помощью винтов28и29. Отпустив стопорный винт30, можно за рукоятку поворачивать столик от упора до упора.

Призма 31 (см. рис.15 б) применяется при исследовании поверхностей цилиндрических предметов. На пластинку32 с помощью пластилина35 можно поместить предмет любой конфигурации.

Механизм нагружения состоит из штока 33, укрепленного на двух пружинах, расположенных внутри корпуса механизма. В держатель34 (см. рис. 19 а) вставляется алмазный наконечник, а на утолщенную часть штока кладется гиря из разновеса. Для получения отпечатка шток опускают плавным вращением рукоятки36 арретира против часовой стрелки.

Осветитель 37укреплен па тубусе микроскопа и служит для освещения исследуемого предмета. При повороте рукоятки13 от упора-до упора осветитель позволяет рассматривать предмет как в светлом, так и в темном поле. Равномерное освещение достигается перемещением и разворотом патрона с лампой38.

При установке патрона с лампой необходимо соблюдать осторожность, так как сдвиг осветителя вызовет нарушение юстировки прибора.

Светофильтры осветителя предназначены для повышения контрастности исследуемого предмета.

Лампа осветителя питается от сети через блок питания 39 (рис. 19 б).

Винтовой окулярный микрометр 11 закрепляется на трубке насадки винтом40.

2.3.2 Проектирование устройств для определения твердых эластичных материалов

Существуют различные методы определения твердости материалов. Наиболее распространено определение статической твердости на твердомерах Бринелля, Роквелла, Виккерса путем вдавливания и испытуемый материал соответственно шарика, конуса, пирамиды[1, 2].