ASTM B636/B636M-15 Standardowa metoda badania naprężeń wewnętrznych powłok metalowych pokrytych spiralnym kontraktomem

Norma „ASTM B636/B636M-15 Standardowa metoda badania pomiaru naprężeń wewnętrznych powłok metalowych pokrytych spiralnym kontraktomem” opracowana przez Amerykańskie Towarzystwo Badań i Materiałów (ASTM) opisuje zastosowanie spiralnego kontraktomu do pomiaru naprężeń wewnętrznych powłok metalowych wytwarzanych z roztworów powłokowych na spiralnej katodzie. Tę metodę badawczą można stosować do osadów elektrolitycznych i autokatalitycznych.

Na potrzeby niniejszego standardu mają zastosowanie następujące terminy i definicje:

• Naprężenie ściskające to naprężenie powodujące rozszerzanie się osadu.
• Naprężenie wewnętrzne odnosi się do naprężenia netto pozostającego w osadzie, gdy jest on wolny od sił zewnętrznych. Naprężenia wewnętrzne powodują ściskanie lub rozciąganie osadów.
• Naprężenie rozciągające to naprężenie powodujące kurczenie się osadu.

Metoda pomiaru naprężenia za pomocą licznika spiralnego opiera się na nałożeniu powłoki na zewnętrzną stronę spirali. Spiralę tworzy się poprzez owinięcie paska wokół cylindra, a następnie wyżarzanie go. Podczas pracy jeden koniec spirali jest nieruchomy, a drugi może się poruszać w miarę powstawania naprężeń. Wolny koniec jest przymocowany do igły wskaźnikowej za pomocą kół zębatych, które wzmacniają ruch spirali. W miarę jak spirala jest powlekana, naprężenia w osadzie powodują, że spirala zwija się mocniej lub rozluźnia, w zależności od tego, czy naprężenie jest ściskające (−), czy rozciągające (+). Na podstawie wielkości ugięcia igły i innych danych oblicza się naprężenie wewnętrzne. Dzięki modyfikacjom przyrządów ruch spirali można mierzyć elektronicznie, a nie mechanicznie, jak opisano powyżej.

Przy prawidłowym użyciu, kontraktometr spiralny zapewni powtarzalne wyniki w szerokim zakresie wartości naprężenia. Metoda ta umożliwia określenie dopuszczalnych naprężeń wewnętrznych, które mogą być stosowane zarówno przez nabywcę, jak i producenta części powlekanych lub galwanicznie formowanych.

Powłoki o dużych naprężeniach rozciągających zmniejszają wytrzymałość zmęczeniową produktu wykonanego ze stali o wysokiej wytrzymałości. Aby zminimalizować to zjawisko, można określić maksymalne limity napięcia. Inne właściwości, na które wpływa naprężenie, to odporność na korozję, stabilność wymiarowa, pękanie i łuszczenie.

Przy kontrolowaniu roztworów galwanicznych wpływ napięcia jest szerzej znany, a kontrola napięcia jest często niezbędna do uzyskania użytecznego galwanogramu. Możliwe jest określenie i sprecyzowanie granic naprężeń wewnętrznych w celu kontroli produkcji.

Wartości naprężeń wewnętrznych uzyskane za pomocą licznika spiralnego nie muszą odzwierciedlać wartości naprężeń wewnętrznych występujących w elemencie pokrytym tym samym roztworem. Napięcie wewnętrzne zmienia się w zależności od wielu czynników, takich jak grubość powłoki, przygotowanie podłoża, gęstość i temperatura prądu oraz skład roztworu. Lepszą korelację można uzyskać, gdy warunki badania odpowiadają warunkom stosowanym przy powlekaniu części.

Czynniki wpływające na dokładność obejmują:

• Różnice w przygotowaniu helisy mogą powodować znaczące zmiany w wynikach.
  • Materiał zatrzymujący należy nanieść równomiernie na wewnętrzną stronę spirali. Materiał ograniczający powinien być cienki i elastyczny, aby umożliwić swobodne poruszanie się spirali podczas testu. Wystarczająca jest grubość powłoki mniejsza niż 3 mg/cal. Wnętrze należy zabezpieczyć obojętną, elastyczną powłoką. Dopuszczalnym materiałem zatrzymującym jest microstop. Przed użyciem jedną część preparatu Microstop rozcieńcza się w dwóch częściach acetonu. Każdy nikiel osadzony wewnątrz helisy ma przeciwny efekt.
  • Helisy trwale pokryte od wewnątrz fluorowęglowodorem TFH mogą dawać różne wyniki podczas testowania napięć bliskich zeru.
  • Zmiany w czystości i przygotowaniu powierzchni spirali przed badaniem mogą dawać zmienne wyniki. Przykładowo, elektroczyszczenie spirali powinno zawsze odbywać się katodowo i być kontrolowane pod względem natężenia prądu, czasu i temperatury. Czyszczenie anodowe na tym etapie może dawać duże różnice. Należy unikać ściernego czyszczenia spirali i stosowania materiałów ściernych.
  • Na bardzo drobne osady, mniejsze niż około 3 µm, większy wpływ mają warunki powierzchni i przygotowanie spirali niż na grubsze osady.
• Napięcie wewnętrzne zmienia się w zależności od gęstości prądu stosowanego w galwanizacji. Zmiana ta nie jest przewidywalna i zależy od osadzonego metalu, zanieczyszczeń lub dodatków, a także od rozpatrywanego zakresu gęstości prądu. Ważne jest, aby mierzyć natężenie prądu i ściśle je kontrolować przez cały czas trwania testu napięciowego. Zmiany prądu powinny być mniejsze niż 2 procent.
• Ponieważ temperatura roztworu powłokowego może mieć wpływ na naprężenia wewnętrzne, podczas badania powinna ona mieścić się w granicach 2 stopni. Początkowy punkt spoczynku i końcowy punkt spoczynku czujnika są brane w temperaturze roboczej roztworu powłokowego, aby wyeliminować naprężenia termiczne.
• Skład roztworu nie powinien ulec zmianie w trakcie badania. Ogólnie rzecz biorąc, jeśli testy powtarzalności okażą się prawidłowe, można założyć, że rozwiązanie nie uległo zmianie podczas przeprowadzania testów. Natomiast jeśli testy powtarzalności nie spełniają wymagań, należy poddać analizie roztwór powłoki, aby ustalić, czy w trakcie testu nastąpiła jakakolwiek zmiana w składzie roztworu.
  • Badania roztworów galwanicznych z wykorzystaniem nierozpuszczalnych lub obojętnych anod mogą skutkować znacznymi zmianami roztworu podczas badania.
  • Podczas testowania roztworów powłok autokatalitycznych, składniki roztworu powłokowego mogą ulec znacznemu ubytkowi, jeżeli nie zostaną poddane regeneracji.
• Istnieje związek pomiędzy powierzchnią przeznaczoną do pokrycia a objętością roztworów powłok autokatalitycznych, który może mieć wpływ na charakter osadu. Podczas testowania roztworów powłok autokatalitycznych należy zachować stosunek powierzchni pokrytej powłoką do objętości roztworu normalnie stosowanego w zbiorniku powłoki. W przypadku korzystania z rozwiązań zastrzeżonych należy stosować się do zaleceń dostawcy.

Nasza organizacja, która od lat stara się wspierać przedsiębiorstwa z każdej branży, realizując szeroką gamę badań testowych, pomiarowych, analitycznych i ewaluacyjnych, dysponuje silną kadrą, która uważnie śledzi rozwój nauki i techniki na świecie oraz nieustannie się doskonali. W tym kontekście świadczone są również usługi badawcze dla przedsiębiorstw zgodnie z normą „ASTM B636/B636M-15 Standardowa metoda badań do pomiaru naprężeń wewnętrznych powłok metalowych pokrytych spiralnym kontraktomem”.