检测含硬质材料的摩擦增大的漆层的测试仪和测试方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于检测含硬质材料的摩擦增大的漆层(2)的测试仪(1)。按照本发明的测试仪(1)具有测试体支座(5)用于支撑包括测试面(18)的测试体(17)。测试体(17)是以这样的方式由测试体支座(5)支撑，即，在测试仪(1)的工作状态中暂时会朝着漆层(2)挤压测试体(17)的测试面(18)。测试体(17)在测试面(18)区域内含有一种材料，所述的材料在与漆层(2)内所含的硬质材料颗粒接触时会被划破。
【专利说明】检测含硬质材料的摩擦增大的漆层的测试仪和测试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于测试一个含硬质材料的摩擦增大的漆层的测试仪和测试方法。
【背景技术】
[0002]由冊2012丨076584八1已知，可以将一种含硬质材料颗粒的摩擦增大的漆涂敷到有金属构成的零件上。当漆层干燥之后通过法兰将零件彼此连接或采取其它的方法将零件压合在一起。与未进行涂层的零件的摩擦值相比漆层会导致零件之间的附着摩擦的提高。其中至少部分地是通过形状配合连接来实现提高摩擦，形状配合连接是通过下述的方法实现，即，漆层内所含的硬质材料颗粒是以啮合的形式被压入两个零件的表面。所述含硬质材料的摩擦增大的漆以下被称作摩擦漆。
[0003]在所述每一种应用情况下都不能在安装工件(在本例中是轴承)之后检查摩擦漆的正确的提高摩擦的功能。相反，必需按照常规测试过程的要求在安装之前检测用摩擦漆涂层的零件。但是由于摩擦漆特有的特性不能使用许多熟悉的油漆测试方法或这些测试方法的结果不能提供足够令人信服的证据来证明摩擦漆的功能作用。
[0004]一个由摩擦漆形成的漆层拥有两个不同的层厚。一个层厚是粘结阵列的平均厚度(阵列厚度)。但是因为在未施加负载的状态下硬质材料颗粒已经从所述的粘结阵列突出，因此有一个第二或较大的由从硬质材料颗粒的尖部到零件表层之间的平均距离形成的厚度(总厚度因为硬质材料颗粒是可以通过筛分获取并且没有定向的安装位置，因此全部硬质材料颗粒没有统一的超出粘结阵列的高度。但是最大的硬质颗粒的许多尖部通过非常多数量的颗粒构成自己的水平，该水平使得到达所述表面的、而颗粒尖部没有侵入的对接体与漆基底保持确定的间距水平。例如，阵列厚度可能是40微米，而总高度是100微米。
[0005]传统的层厚测量仪不能区分这两个厚度。它们会提供一个相近的厚度值用于检测漆层，所述近似值虽然适用于识别厚度的异常测值，但是对于层厚的功能作用不能提供可靠的证明。例如，可以在总层厚不变的情况下涂敷更多的油漆，其中每个面积单位内的硬质材料颗粒的数量增加和阵列厚度提高。当在所述情况下安装已涂层的零件时硬质材料颗粒就不会充分地嵌入。
[0006]虽然形状测量报告显示漆层的表面结构和漆层的厚度，但是测量线只是偶然经过漆结构并且在那不能包含最高的峰部也不包含最低的凹处，则由于测量线利用表面检测仪经过漆层和缺陷而产生的直至基底的缺陷(形状测量报告)会导致关于漆层的质量的另外的论断。
[0007]至于三维光学漆层评估法，考虑到其使用费用再加上风力发电领域的工件通常有数米大，对于经常性地很多的件数的质量控制这不是一个优选的解决方法。此外光学方法不能区分单层结构和双层结构。
[0008]给比较对象涂漆并且之后再测试比较对象，例如由所涂覆的层的重量得出层厚度，这还不能提供充分的证明，因为必须保证在具体的待检测的工件上面正确地形成漆层。
【发明内容】
[0009]因此本发明所要解决的技术问题在于，在漆层硬化之后和在安装零件和其中在漆层区域将零件朝着对接面挤压之前，实现关于零件上面的含硬质材料的摩擦增大的漆层的功能作用的可靠的报告。
[0010]按照本发明的用于检测含硬质材料的摩擦增大的漆层的测试仪具有测试体支座用于支撑包括测试面的测试体。测试体是以这样的方式由测试体支座支撑，即，在测试仪的工作状态中暂时会朝着漆层挤压测试体的测试面。测试体在测试面区域内含有一种材料，所述材料在与漆层内所含的硬质材料颗粒接触时会被划破。
[0011]本发明所具有的优势在于，能够以很少的费用可靠地检测含硬质材料的增大摩擦的漆层。
[0012]测试体可以在预应力作用下由测试体支座支撑。借此可以生成必要的用于在测试面的材料内形成划痕的挤压力。预应力可以是通过下述方式形成，即，预应力向测试面施加力。预应力可以通过测试体的重量形成。作为选择或补充预应力也可以是通过作用于测试体的弹性元件形成。测试仪可以具有一个调节零件用于改变预应力。测试体是可移动地支撑在测试体支座的孔内。测试体可以在测试面区域经过氧化处理。能够以很低的成本和特别容易复制地制造以这种方式形成的测试面。尤其是测试体可以设计为滚动体。例如，测试体设计为圆柱滚子。这种类型的测试体可以低成本地应用于精准测量。
[0013]测试仪可以具有下述结构形式，即，在测试仪的工作状态下测试体支座可以平行于漆层移动。
[0014]此外测试仪也可以是这样设计，即，在测试仪的工作状态下测试体的预应力是垂直于测试体支座的移动方向作用。
[0015]测试仪可以具有框架，所述框架限制测试体支座的移动自由度。通过这种方法可以创造可复制的测试条件。尤其是框架可以限制测试体支座的平行于漆层的移动自由度。例如，框架可以限制测试体的直线性移动。
[0016]框架可以具有至少一个接触面用于将框架支撑在漆层上面。
[0017]框架此外还具有至少一个导轨用于对测试体支座进行导向。其中的优势在于，可以实现特别高的可复制性和避免破坏漆层。导轨可以是以这样的方式形成，即，在测试仪的工作状态下是与漆层保持一定的间距地对测试体支座进行导向，使得测试体支座不会接触漆层。尤其是可以与漆层保持一个恒定距离地对测试体支座进行导向。
[0018]测试体支座可以由塑料制成。
[0019]在按照本发明的用于检测含硬质材料的摩擦增大的漆层的方法中测试体支座平行于漆层移动和其中使由测试体支座支撑的测试体的测试面朝着漆层挤压，以便在测试面内由从漆层突出的硬质材料颗粒形成划痕图案。以划痕图案为基础对漆层进行评估。
[0020]在漆评估层时可以将划痕图案与参考-划痕图案进行比较。
[0021]测试体支座可以在漆层的同一区域内向相反的方向移动。尤其是测试体支座可以沿着一个轨迹移动和沿着相同的轨迹返回始点。测试体支座可以与漆层保持一定的间距地移动，使得测试体支座不会接触漆层。测试体支座同样也可以在漆层上面滑动。这些方法变型能够以特别低的费用实现。[0022]测试体支座的移动被限定在固定预设的行程内。借此能够为每一个测试创造可比较的条件。
[0023]可以通过可调节的挤压力朝着漆层挤压测试体。其中的优势在于，能够以最佳的挤压力执行测试。尤其是可以将挤压力调节到预先给定的值。挤压力可以通过弹性元件生成。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]下面借助附图中所示的实施示例对本发明进行说明。在附图中:
[0025]图1示出按照本发明的测试仪的实施示例的侧视图和俯视图和
[0026]图2示出通过按照本发明的测试仪为不同结构的漆层测定的划痕图案。
【具体实施方式】
[0027]图1显示的是按照本发明的测试仪1的实施示例在检测对象3的漆层2的过程中的侧视图和俯视图。
[0028]例如，检测对象3可以是一台风能设备的轴承的轴承圈。尤其是可以检测平面，例如，涂漆的和定位的大轴承圈的朝上显示的端面。例如，漆层2可以是通过滚动或喷射形成。漆层2可以用于，抵制在端面通过法兰联接的轴承圈朝着与其螺栓联接的对应件移动并阻止，例如，在形成为双排圆锥滚子轴承的轴承的两个内圈之间发生相对运动。
[0029]漆层2是一种含硬质材料的摩擦增大的漆层2。所述的漆层2在干燥状态下具有粘结阵列，若干硬质材料颗粒可以置入所述粘结阵列内。例如，粘结阵列可以具有含锌颗粒的聚氨酯。其中粘结阵列的厚度与硬质材料颗粒的粒度彼此相匹配，使得足够数量的硬质材料颗粒能够从粘结阵列中突出。这些硬质材料颗粒一方面是在安装测试体3时被压入涂敷有漆层2的测试体3的表面内。另一方面这些硬质材料颗粒被压入对接面内，在安装时将测试体3朝着所述对接面挤压。以这种方式通过硬质材料颗粒形成微形状配合连接，通过所述形状配合连接摩擦得以显著提高。但是，只有在当硬质材料颗粒充分地高出粘结阵列的时候才能形成所述的微形状配合连接。因为已有的漆层的硬质材料颗粒的规格是设定在一个波动范围内，因此必须涂敷足够厚的漆层，才能保证在干燥之后漆层的厚度能够提供具有与硬质材料颗粒的粒度相匹配的厚度的粘结阵列。换句话说则是，衡量漆层2的功能作用的一个重要的标准是存在粘结阵列和硬质材料颗粒相对粘结阵列的正确的规格。
[0030]如果硬质材料颗粒这样程度地嵌入粘结阵列内，即它们在装配之后在工作压力下不能充分地进入待连接的零件的表面中，那么这会造成漆层2失效，就是说漆层2不能发挥或只能发挥微弱的提高摩擦的功能。其中的原因可能的是一次性将油漆涂敷得太厚或执行了第二次涂漆。
[0031]漆层2过薄会导致在测试体3的表面上面硬质材料颗粒的浓度很低和借此导致啮合点的数量太少和因此只能微弱地提高摩擦。错误地混合的油漆或尤其未能充分地搅拌的油漆会导致类似的作用。
[0032]测试仪1具有矩形的框架4和测试体支座5，所述测试体支座安置在框架4内。框架4是通过两个彼此平行伸展的止挡板6和两个彼此平行伸展的并且与止挡板6垂直地伸展的导轨7形成。[0033]导轨7的高度比止挡板6略低和在其上侧与止挡板6齐平地定位。因此止挡板6略微突出于导轨7的下侧。在各导轨7的整个长度内分别有一个凹处8在中心部位伸展，测试体支座5的一个对应地形成的凸起9嵌入所述的凹处。因此测试体支座5是通过导轨7进行导向和可以在作为终点位置的止挡板6之间与导轨7平行地移动。
[0034]例如，测试体支座5可以由塑料制成。在所示的实施示例中测试体支座5是设计成立方体形并且具有一个中心孔10。中心孔10在上侧和下侧之间穿过整个的测试体支座5，即，测试体支座5的背向测试对象3的上侧与面向测试对象3的下侧，并且与测试体支座5的上侧和下侧垂直地延伸，并且也与止挡板6和导轨7垂直。
[0035]从中心孔10的上端开始在中心孔10内分区域地形成内螺纹11。调整螺钉12旋入内螺纹11内。调整螺钉12具有中心孔13。螺栓14安置在调整螺钉12的中心孔13内，所述螺栓在其上端部区域具有径向加厚部15和在其安置在测试体支座5的中心孔10内的下端部的区域具有磁铁16。在测试体支座5的中心孔10内沿轴向在螺栓14的旁边安置有圆柱体形的测试体17，所述测试体具有至少一个端面的测试面18。
[0036]测试体17接触磁铁16并且由该磁铁支撑。例如，测试体17可以是包括平面的(不含沟槽的)经氧化处理的圆柱滚子。其中能够以很低的成本和很高的和均匀的表面质量和按照尺寸规定高件数地生产滚动轴承的圆柱滚子。圆柱滚子已经明确地经硬化处理和拥有相对平滑的表面。通过对所述的圆柱滚子进行氧化处理涂敷一个只有大约1微米厚的氧化铁层，所述的氧化铁层呈深黑色和适用于在以下详细说明的检测。所述测试体17的特性对于测试一直相同和因此可以重复。
[0037]在磁铁16与调整螺钉12之间安置一个弹性元件19，例如，一个围绕螺栓14绕制的螺旋弹簧。在所述的状态下弹性元件19是轻微地预张紧和借此将测试体17从测试体支座5的中心孔10中压出。
[0038]在图1中显示的是处于测试过程中的测试仪1。其中测试仪1通过止挡板6位于测试对象3的漆层2上面。此外与漆层2相邻的止挡板6具有接触面20，测试仪1通过所述接触面支撑在漆层2上面。导轨7和测试体支座5不与漆层2接触，而是与漆层2保持一个微小的间距。测试体17从测试体支座5的中心孔10中突出和通过弹性元件19垂直地向测试对象3的漆层2挤压。
[0039]在检测漆层2时将测试仪放置在漆层2上面，其中测试仪是通过止挡板6接触漆层2。测试体支座5已经事先被推入到两个终端位置的其中之一内，以便测试体支座能够贴靠两个止挡板6的其中之一。然后以均匀的移动将测试体支座5推入另一个终端位置和随后重新推回至初始位置。借此可以确定测试体17的测试面18在漆层2上面的一个既定的和可重复地经过的路程。所述的返回运动保证，当在测试体支座5的中心孔10内存在运动间隙时能够均匀地向测试体17的整个测试面18施加负荷。
[0040]框架4是不被移动的并且固定地保持在漆层2的同一位置上面。当测试体支座5移动时通过弹性元件19的回弹力以恒定的挤压力将测试体17的测试面18向漆层2挤压。可以通过调整螺钉12调节挤压力的大小。如果是继续向内螺纹11内旋入调整螺钉12，贝0不断加大力度压缩弹性零件19和借此提高回弹力。这会导致以更高的挤压力朝着漆层2挤压测试面18。如果是将调整螺钉12从内螺纹11中旋出，则会降低挤压力。通过朝着漆层2挤压测试面18可以将从漆层2中突出的硬质材料颗粒压入测试面18的材料内。如果在挤压时同时移动测试体支座5则会在测试面18上面生成划痕图案。划痕图案是由若干平行的，直的和光亮的线组成，可以用肉眼毫不费力地看见，下面借助图2对划痕图案进行详细说明。
[0041]当测试体支座5重新抵达初始位置之后，将测试仪1从测试对象3的漆层2上抬起。然后将测试体17从测试体支座5的中心孔10中拉出和以下面详述的方法对测试面18上面的划痕图案进行分析。如果需要在测试对象3的另一个点试验漆层2或试验另一个测试对象3，则可以使测试体17转动大约180。和以已经刮划的测试面18为先导重新导入测试体支座5的中心孔10内，直到测试面18贴靠磁铁16。作为选择，也可以将新的测试体17装入测试体支座5的中心孔10内。最迟在测试体17的第二测试面18上面也形成划痕图案的时候必须更换测试体17。在转动或更换测试体17之后测试仪重新处于准备运行状态中和可以以所述的方式投入使用。漆层2不会因测试而受到损坏和只在与测试体17的测试面18接触的区域获得一个浅浅的光亮部分。
[0042]图2显示的是通过按照本发明的测试仪1为不同结构的漆层2测定的划痕图案。其中分别显示的是当以不同的方式引导测试面18经过漆层2之后，测试体17的测试面18的俯视图。所示的划痕图案是在已知的条件下确定和用作参考，即，在进行比较时使用在确定时所使用的测试体17作为样板-测试体17。
[0043]最上面的用八标记的划痕图案没有划痕。这意味着，没有硬质材料颗粒被压入测试面18内，因此在漆层2的检测区中没有硬质材料颗粒从漆层2突出。其中的最可能的原因是，漆层2不含任何硬质材料颗粒，即，在形成漆层2时没有使用含硬质材料的油漆。例如，可能是在形成漆层2时发生混淆或在生产油漆时出现生产错误。对于这种类型的划痕图案，通常可以排除把按照本发明的含硬质材料的油漆的漆层2的厚度过大列为原因，因为这虽然可能导致大量的硬质材料颗粒完全埋入漆层内，但是总归还会剩下几个从粘结阵列中突出的硬质材料颗粒和至少在测试面18上面造成几个划痕。划痕图案八的另一个原因可能是，例如，在采集划痕图案时出现错误，例如，测试体17被卡住或由于其它的原因没有朝着漆层2挤压。但是这种测量误差可以通过光学检测漆层2的检测区和丨或测试体17的测试面18予以排除。按照规定挤压的测试体7会在漆层2上面留下一个微微闪光的痕迹并且在其测试面18上面也会微微闪光。
[0044]在图2中从上往下数处于第二位的用8标记的划痕图案显示一个特别强的和均匀地形成的直线型的刮痕。所述的划痕图案是通过大量的从粘结阵列中突出和压入测试面18内的硬质材料颗粒造成的。在安装测试对象3时硬质材料颗粒是通过类似的方式-但是以较高的压力-压入对接面内和通过在压入过程中形成的微形状配合连接导致大幅地提高摩擦。划痕图案8因此指的是在成分和厚度方面按照规定形成的漆层2。
[0045]在图2中位于划痕图案8下面的是一个划痕图案0。划痕图案0与划痕图案8相似，具有直线型的刮痕。但是划痕图案的刮痕的密度比划痕图案8中低很多。这意味着从粘结阵列中突出并且压入测试面18内的漆层2的硬质材料颗粒的数量较低。这同样可能具有两个原因。一方面可能是由于在涂层2内含有的硬质材料颗粒总体上过少，例如，由于在涂层之前没有充分地搅拌油漆和硬质材料颗粒大部分作为沉淀物残留在油漆容器内。另一方面可能是由于涂敷的漆层2的厚度过大。如果是由于一次性涂敷过多的油漆而导致阵列厚度过大，在这种情况下可能会只有少数的硬质材料颗粒从形成的过厚的粘结阵列中突出和借此只在在测试面18的上面造成很少的刮痕。如果是由于执行两次涂漆而导致阵列厚度过大硬质材料颗粒可能会在粘结阵列内位移，导致产生很弱的刮划结果。无论究竟是什么样的具体原因导致划痕图案I鉴于这种类型的划痕图案漆层2都不能满足对其提出的要求。
[0046]在图2中在最下面显示的划痕图案0显示的是走向模糊的，中断的和侧向偏移的刮痕。这种类型的划痕图案表示的是未经硬化处理的漆层2。
[0047]在测试仪1的变型中也可以取消框架4。在这种情况下可以自由地引导测试体支座5经过漆层2和其中接触式地在漆层2上面滑动。但是，为了取得证据充分的和可比较的结果，在每一次测试时测试体支座5都应该在漆层2上面完成同样长的路段。此外测试体支座5应在彼此相反的移动方向完成同一路段。如果测试体支座5是安置在一个框架结构内部，其中，如果所述的框架结构可以充当行程长度限制装置，但是不一定是必须充当导向装置，可以以不同的方式实现上述两种移动。
[0048]可以使用按照本发明的测试方法作为对传统油漆测试的补充，以便能够以高的可靠性保证测试的漆层2的功能作用。
[0049]附图标记清单
[0050]1测试仪
[0051]2 漆层
[0052]3测试对象
[0053]4 框架
[0054]5测试体支座
[0055]6止挡板
[0056]7 导轨
[0057]8 凹处
[0058]9 凸起
[0059]10 孔
[0060]11内螺纹
[0061]12调整螺钉
[0062]13 孔
[0063]14 螺栓
[0064]15加厚部
[0065]16 磁铁
[0066]17测试体
[0067]18测试面
[0068]19弹性元件
【权利要求】
1.一种用于检测含硬质材料的摩擦增大的漆层(2)的测试仪(1),具有测试体支座(5)用于支撑包括测试面(18)的测试体(17),其中， -测试体(17)是以这样的方式由测试体支座(5)支撑，即，在测试仪⑴的工作状态中暂时会朝着漆层(2)挤压测试体(17)的测试面(18)和 -测试体(17)在测试面(18)区域内含有一种材料，所述的材料在与漆层⑵内所含的硬质材料颗粒接触时会被划破。
2.根据权利要求1所述的测试仪，其特征在于，测试体(17)在预应力作用下由测试体支座⑶支撑。
3.根据前述权利要求中任一项所述的测试仪，其特征在于，在测试仪(1)的工作状态下测试体支座(5)能够平行于漆层(2)移动。
4.根据权利要求3所述的测试仪，其特征在于，在测试仪(1)的工作状态下测试体(17)的预应力是垂直于测试体支座(5)的移动方向作用。
5.根据前述权利要求(1)中任一项所述的测试仪，其特征在于，测试仪(5)具有一个框架(4),所述框架限制测试体支座(5)的移动自由度。
6.根据权利要求5所述的测试仪，其特征在于，框架(4)具有至少一个接触面(20)用于将框架(4)支撑在漆层(2)上面。
7.根据权利要求5或6所述的测试仪，其特征在于，框架⑷具有至少一个导轨⑵用于引导测试体支座(5)。
8.一种用于检测含硬质材料的提高摩擦的漆层(2)的方法，其中， 使测试体支座(5)平行于漆层(2)移动且在此过程中将由测试体支座(5)支撑的测试体(17)的测试面(18)朝着漆层⑵挤压，以便由从漆层⑵突出的硬质材料颗粒形成在测试面(18)内的划痕图案和 以划痕图案为基础对漆层(2)进行评估。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，使测试体支座(5)在漆层(2)的同一区域内向相反的方向移动。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，测试体支座(5)的移动被限定在固定预设的行程内。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其特征在于，以可调节的挤压力朝着漆层⑵挤压测试体(17)。
【文档编号】G01N33/32GK103837667SQ201310757344
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年11月27日 优先权日:2012年11月27日
【发明者】T·冯施莱尼茨 申请人:Skf公司