честве наклеиваемых хрупких покрытий применяются оксидные покрытия, нанесенные на алюминиевую фольгу, которая с помо­ щью циакринового или эпоксидного клея присоединяется к иссле­ дуемому участку детали.

Выбор конкретного типа хрупкого покрытия для оценки напря­ женно-деформированного состояния элемента конструкции или де­ тали зависит от их габаритных размеров, температуры испытаний, характера нагружения, а также уровня действующих нагрузок и предельных деформаций, развиваемых в материале основы. Если испытания проводятся при температурах ниже 323 К, можно исполь­ зовать любые покрытия; при температурах до 473 К следует приме­ нять оксидные и эмалевые покрытия, а при более высоких — только эмалевые. При умеренных низких (до 271 К) температурах работо­ способность сохраняют покрытия на канифольной основе; при весь­ ма низких климатических температурах до 223 К наиболее подходя­ щими для использования являются наклеиваемые оксидные покрытия^

Метод хрупких покрытий в последнее время находит все боль­ шее распространение благодаря ряду преимуществ по сравнению с другими методами исследования напряженно-деформированного состояния моделей и натурных конструкций. Прежде всего он не требует сложного приборного обеспечения измерений и отличается простотой обработки первичных экспериментальных данных. Этот метод характеризуется наглядностью получаемой для большой пло­ щади детали информации о полях деформаций и возможностью ее непосредственного учета при визуальном наблюдении. И наконец, с использованием метода хрупких покрытий можно исследовать объекты практически любой геометрической формы при различных режимах нагружения в достаточно широком интервале температур (223—623 К) в условиях существенно неоднородного напряженного состояния при минимальных значениях измеряемых деформаций до 1 10~4 мм/мм.

6. Метод гальванических покрытий

Метод гальванических покрытий — это единственный метод, пред­ назначенный для качественной оценки степени поврежденности металла в различных зонах неоднородно напряженной детали при ес циклическом нагружении. Принцип определения наиболее напряжен­ ных зон в деталях при их повторном деформировании базируется на экспериментально установленном факте образования на поверх­ ности медных гальванических покрытий темных пятен после длитель­ ного нагружения. Если такое покрытие нанести на деталь, работаю­ щую на усталость, то наибольшее потемнение покрытия будет соот­ ветствовать тем участкам, в которых накопление повреждений происхо­ дит наиболее интенсивно и которые являются очагом разрушения дета­ ли. Размер и цветовая интенсивность пятен увеличиваются с увеличе­ нием числа циклов нагружения и с ростом амплитуды напряжений. Причем в начальный момент действия нагрузки в покрытии наблю­ дается появление ограниченного количества очень слабых пятен.

В процессе наработки наряду с изменением их размеров и цветовой интенсивности происходит образование и развитие новых пятен. Поэтому при определенном навыке по картине пятен и характеру их изменения можно приближенно оценивать степень поврежденпости детали, наработанный ресурс и определять возможные зоны раз­ рушения. Толщина покрытия не превышает 10 мкм, поэтому его де­ формация соответствует деформации объекта исследования, а не­ большие изменения толщины покрытия практически не влияют на результаты испытаний.

Появление темных пятен связано с изменениями в структуре топ­ ких медных пленок, полученных гальваническим способом. Пятна образуются не в результате изменения механического состояния гальванического покрытия, а обусловлены рекристаллизацией и окислением [19]. Предполагается, что между мелкими зернами по­ крытия содержится небольшое количество электролита, который используется для получения покрытия. Электролит при цикличе­ ском нагружении в результате рекристаллизации и роста зерен вы­ тесняется на их свободную поверхность. Оксидная пленка на поверх­ ности слоя очень чувствительна к кислоте, и поэтому в результате коррозионной усталости возникают темные пятна. Их размер за­ висит от режима термической обработки после образования покры­ тия, температуры электролита и его состава; на размер пятен влияет режим нагружения, продолжительность испытаний и уровень дей­ ствующих нагрузок. Если известно число циклов нагружения, то минимальные напряжения, соответствующие появлению пятен, оп­ ределяются модулем упругости материала исследуемого элемента конструкции, химическим составом электролита и технологией его нанесения.

При использовании метода гальванических покрытий необхо­ димо предварительно провести тарировочные испытания, по резу­ льтатам которых устанавливается зависимость для применяемого электролита между размером пятен, их цветовой интенсивностью, действующими напряжениями (деформациями) и числом циклов нагружения.

Медное гальваническое покрытие наносится непосредственно на исследуемый объект в гальванических ваннах или к этому объек­ ту крепятся датчики, изготовленные из медной гальванической фоль­ ги. В первом случае в процессе циклического нагружения картина пятен формируется по всей поверхности объекта и можно оценивать его напряженность в целом, во втором — полученная с помощью датчика информация характеризует состояние материала объекта только в зоне закрепления датчика.

Для получения высококачественного гальванического покрытия необходимо специально подготавливать поверхность деталей. Вна­ чале она шлифуется, затем после обработки в слабом растворе кис­ лоты и обезжиривания углекислым кальцием ее предварительно покрывают в щелочной ванне медью. Основной слой меди наносится в кислой ванне. Электрическая схема устройства для нанесения галь­ ванического покрытия показана на рис. 67 [19]. Для нанесения пер-

вого слоя покрытия в щелочной панне используется такой состав электролита: CuCN — 23 г, NaCN — 30 г, 1Ма2С03 — 10 г, дистил­ лированная вода — 1000 мл; плотность тока в ванне 6 А/м2, темпе­

15 мин. Питание в электрической схеме гальванического устройства осуществляется от источника постоянного тока Б. С помощью рео­ стата R регулируется напряжение в ванне, в которой в электролите

из нержавеющей стали, сила сцепления которой с покрытием не­ велика. После получения такого покрытия его снимают с пластинки и используют для изготовления датчиков. Датчики из медной галь­

ментов конструкций с помощью гальванических покрытый практи­

ное гальваническое покрытие с одинаковыми свойствами. Тарировочные образцы подвергаются циклическому нагружению, в про­ цессе которого их фотографируют.

Полученные эталоны-фотографии содержат информацию об из­ менении состояния темных пятен на поверхности покрытия в зави­ симости от действующих напряжений для заданного числа циклов нагружения при таких же режимах испытаний на усталость, кото­ рые характерны для объекта исследования. Визуально сравнивая в процессе испытаний объекта фотографии состояния темных пятен для его исследуемых участков с эталонами, можно с определенным приближением определить действующие на этих участках напряже­ ния для фиксированного числа циклов.

Повышение точности измерений, которая является недостаточной при визуальном сравнении, достигается благодаря использованию приборных схем с фотоэлементами.