Abstracts - Przegląd Spawalnictwa

Streszczenia / Abstracts
9/ 2012
Andrzej Kaźmierczak
Analiza możliwości osadzenia powłoki z azotku tytanu na powierzchni
roboczej uszczelniającego pierścienia tłokowego silnika spalinowego
The feasibility of the titanium nitride coating on the surface of the piston ring engine
Streszczenie
W artykule opisano możliwości wykonania powłoki z azotku tytanu na powierzchni roboczej
pierścienia tłokowego silnika spalinowego. Powłoki te znajdują liczne zastosowania
w przemyśle. W literaturze polskiej są one nazywane powłokami twardymi, natomiast
w zagranicznej są znane jako powłoki ceramiczne. Powłokę z azotku tytanu zwiększającą
odporność na zużycie ścierne można uzyskać na powierzchni roboczej pierścienia tłokowego,
stosując różne technologie inżynierii powierzchni, np.: natryskiwanie plazmowe, technologie
elektronowe, laserowe, implantacyjne, jarzeniowe, osadzania metodami CVD (Chemical
Vapour Deposition) i PVD (Physical Vapour Deposition). Otrzymywane warstwy czy też
powłoki, pomimo zastosowania tych samych składników, wykazują znacznie różniące się
właściwości fizykomechaniczne. Celowe jest zatem rozpatrzenie możliwości osadzania
powłoki azotku tytanu za pomocą wymienionych technologii, uwzględniając przy tym jej
pożądane właściwości tribologiczne.
Słowa kluczowe: powłoki, tytan, odporność na ścieranie
Abstract
This paper describes the feasibility of the titanium nitride coating on the surface of the piston
ring engine. These coatings are known for their range of applications in industry. In Polish
literature they are called hard coatings, and in foreign literature meets to determine ceramic
coatings. Titanium nitride coating increasing the wear resistance can be obtained from the
piston ring face by applying the various technologies of surface engineering. Among these
technologies can be distinguished: plasma spraying, electron, laser, implant, fluorescent,
deposition methods, CVD (Chemical Vapour Deposition) and PVD methods (Physical
Vapour Deposition). Obtained by the use of these technologies or the coating layer, despite
using the same ingredients, significantly different physical and mechanical properties.
Therefore it is advisable to consider the possibility of deposition of titanium nitride coatings
using different, the above technologies, taking into account the desired tribological properties.
Keywords: coating, titanium, wear resistance
Strony / Pages: 3-8
PRZEGLĄD
SPAWALNICTWA
9/2012
Strona 1
Streszczenia / Abstracts
9/ 2012
Stanisław Dudek
Tadeusz Gancarczyk
Paweł Sosnowy
Zastosowanie natryskiwania cieplnego na przykładzie silnika turbinowego
Thermal spraying use in the example of turbine engine
Streszczenie
Przedstawiono informacje dotyczące systemu areologicznego natryskiwania cieplnego,
omówiono jego istotę i odmiany, przedstawiono ich modele funkcjonalne i fizyczne.
Omówiono różnice między właściwościami systemu elementów i właściwościami sumy
elementów systemu areologicznego. Zaproponowano wprowadzenie pojęcia współczynnika
synergizmu do oceny jakości systemu i do kwantyfikowania właściwości systemu. Podano
kilka przykładów współczynnika synergizmu technologii.
Słowa kluczowe: system areologiczny, natryskiwanie cieplne, silnik turbinowy
Abstract
The principles of areology system of thermal spraying on done, the essence of areological
system of thermal spraying was described and the functional and physic models of areological
system was presented. The difference between properties of elements system and properties
of the sum of system elements was discussed. On propose to introduce the synergism of
coefficient to valuation of quality of areological system and to qualification of properties
system. On done some examples of synergism of coefficient of technology.
Keywords: areological system, thermal spraying, turbine engine
Strony / Pages: 9-13
PRZEGLĄD
SPAWALNICTWA
9/2012
Strona 2
Streszczenia / Abstracts
9/ 2012
Witold Milewski
Anna Olbrycht
Szymon Pawlik
Wpływ rodzaju układu rozpylającego i sposobu natryskiwania
na koszty wykonania powłok natryskiwanych łukowo
Cost of arc sprayed coatings depending on the type of atomizing chamber
and some of spraying parameters
Streszczenie
W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu odległości natryskiwania, kąta
natryskiwania, napięcia łuku, ciśnienia powietrza rozpylającego, rodzaju materiału
powłokowego oraz rodzaju układu rozpylającego w pistoletach łukowych na wielkość strat
materiału powłokowego, a więc koszty materiałowe. Badania wykonane zgodnie z normą
PN-EN ISO 17836 wykazały, że przy nadmiernym zwiększeniu odległości natryskiwania
koszty materiałowe mogą wzrosnąć nawet dwukrotnie. Stwierdzono, że dzięki zastosowaniu
stopu Zn-Al zamiast Zn można koszty materiałowe zmniejszyć o ok. 10÷12%.
Słowa kluczowe: koszty, natryskiwanie łukowe, parametry
Abstract
The test results of the influence of spraying distance, spraying angle, arc voltage, atomizing
air pressure, metal type and atomizing chamber type in arc spraying gun on materials loss and
coating costs are discussed. Tests carried out according to PN-EN ISO 17836 showed that too
big spraying distance could increase material loss even twice. Replacing of Zn by Zn-Al alloy
may decrease the costs of about 10÷12%.
Keywords: costs, arc spraying, parameters
Strony / Pages: 14-19
PRZEGLĄD
SPAWALNICTWA
9/2012
Strona 3
Streszczenia / Abstracts
9/ 2012
Aleksandra Małachowska
Marcin Winnicki
Andrzej Ambroziak
Analiza numeryczna mechanizmu wiązania proszku cyny z powierzchnią tworzywa
sztucznego w procesie natryskiwania na zimno
Numerical simulation of tin powder spraying onto ABS substrate plastic
in the Cold Spray method
Streszczenie
W procesie nanoszenia powłok metodą Cold Spray cząsteczki są przyspieszane do dużych
prędkości za pomocą rozgrzanego i sprężonego gazu, a po uderzeniu w podłoże osadzają się
wskutek deformacji plastycznej. Ze względu na niską temperaturę występującą w tej metodzie
wydaje się ona odpowiednia do metalizacji tworzyw sztucznych. W artykule zawarto analizę
literaturową z zakresu metalizacji tworzyw sztucznych. Przedstawiono wyniki symulacji
numerycznej MES nanoszenia proszku cyny na podłoże z tworzywa ABS. Analizie zostały
poddane pola temperatury podczas procesu nanoszenia. Otrzymane wyniki zweryfikowano
w oparciu o zdjęcia z mikroskopu skaningowego.
Słowa kluczowe: tworzywo sztuczne, ABS, metalizacja, metoda Cold Spray, MES
Abstract
In Cold Spray process particles are accelerated to high speed by heated and compressed gas,
and after impact deposited on the substrate as a result of plastic deformation. Due to the low
temperatures during the process the Cold Spray method seems to be appropriate to the
metallization of plastics. The article includes analysis of the literature of plastics
metallization. The results of numerical simulation of tin powder spraying onto ABS substrate
plastic are presented. The temperature fields during the spraying process are analyzed.
The obtained results are verified on the basis of scanning microscope images.
Keywords: plastic, ABS, metallization, Cold Spray method, FEM
Strony / Pages: 20-26
PRZEGLĄD
SPAWALNICTWA
9/2012
Strona 4
Streszczenia / Abstracts
9/ 2012
Mariusz Frankiewicz
Edward Chlebus
Karol Kobiela
APS sprayed coatings onto the selective laser melted substrates
Powłoki APS natryskiwane na podłoża przetapiane wiązką laserową
Abstract
Additive layer-based selective laser melting technologies (SLM), provide a new range of
possibilities for objects manufacturing. In the present study the alumina/titanium Al2O3/TiO2
coatings were applied onto SLM-manufactured substrates by the atmospheric plasma spraying
method. The microstructure and porosity of coatings were examined by scanning electron
microscopy (SEM), and industrial computer tomography. Bonding strength of the coatings
was analysed.
Keywords: coating, APS, laser melting, properties
Streszczenie
Generatywne technologie selektywnego przetapiania laserowego (SLM) zapewniają nowe
możliwości wytwarzania części maszyn. W pracy badaniom poddano powłoki tlenku glinu
i tytanu Al2O3/TiO2 nanoszone za pomocą metody natryskiwania plazmowego APS na
podłoża wykonane w procesie SLM. Przy zastosowaniu skaningowej mikroskopii
elektronowej
i
przemysłowej
tomografii
komputerowej
przeprowadzono
ocenę
mikrostruktury i porowatości powłok, jak również poddano analizie przyczepność powłok.
Słowa kluczowe: powłoki, metoda APS, przetapianie wiązką lasera, właściwości
Strony / Pages: 27-30
PRZEGLĄD
SPAWALNICTWA
9/2012
Strona 5
Streszczenia / Abstracts
9/ 2012
Artur Wypych
Trwałość elementów systemu natryskowego i właściwości wytworzonych warstw
w funkcji jakości drutów proszkowych
Service life of thermal spraying system elements and create surfaces properties as a core
wires quality function
Streszczenie
Badaniom poddano dwa druty proszkowe o średnicy 1,6 mm pochodzące od różnych
producentów, przeznaczone do natryskiwania cieplnego warstw o podwyższonej odporności
na zużycie erozyjne. Druty zbadano pod względem jakości drobin sypkiego rdzenia, jakości
powierzchni metalowej otoczki oraz jej geometrii. Badane druty wykorzystano do
wytworzenia warstw wierzchnich metodą łukową. Otrzymane warstwy analizowano z uwagi
na mikrostrukturę, skład chemiczny, porowatość, twardość oraz osadzenie warstw w podłożu
stalowym. Określono trwałość wybranych elementów systemu natryskowego dla każdego
z drutów.
Słowa kluczowe: natryskiwanie cieplne, druty, właściwości
Abstract
Two cored wires which diameter is a 1.6 mm has been investigated. Wires came from
the other manufacturers and appropriated to thermal spraying of erosion wear surface layer.
The wires have been examined for the sake of chemical composition of the metallic tape and
the core, wire surface quality and geometry of metal halo. Wires have been used to surface
layers creation by arc spraying. The fabricated layers analyzed in respect of microstructure,
chemical composition, porosity, hardness and surface deposition on substrate steel material.
Service life of spraying system selected elements for each wire has been determined.
Keywords: thermal spraying, wires, properties
Strony / Pages: 31-37
PRZEGLĄD
SPAWALNICTWA
9/2012
Strona 6
Streszczenia / Abstracts
9/ 2012
Grzegorz Moskal
Radosław Swadźba
Bartosz Witala
Nieniszcząca ocena grubości warstw natryskiwanych cieplnie
metodą topometrii laserowej
Non-destructive evaluation of thermal sprayed layer thickness by laser topometry
Streszczenie
W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczące nieniszczącej oceny grubości powłok
otrzymywanych metodą natryskiwania plazmowego z użyciem laserowej topometrii 3D.
Do pomiarów wykorzystano system ATOS firmy GOM, który pozwala na wykonywanie
szybkich pomiarów obiektów przy wysokiej rozdzielczości. Analizie poddano ceramiczną
warstwę izolującą powłoki TBC otrzymaną na łopatce turbiny gazowej. Charakterystyki
grubości warstwy ceramicznej dokonano w losowo wybranych punktach oraz na przekrojach
poprzecznych łopatki. Uzyskane wyniki przedstawiono w postaci wartości liczbowych
odpowiadających konkretnym
miejscom na łopatce, w postaci
kolorowych map
odzwierciedlających rozkład grubości warstwy ceramicznej na dowolnie wybranym przekroju
oraz w postaci map 3D. Zlokalizowano miejsca na powierzchni łopatki, które charakteryzują
się niejednorodnym rozkładem grubości mierzonej warstwy.
Słowa kluczowe: badania nieniszczące, grubość warstw, natryskiwanie cieplne, topometria
laserowa
Abstract
The paper presents results of research on non-destructive evaluation of coating thickness
obtained by plasma spraying using a 3D laser topometry. For the measurements was used
GOM’s ATOS system, which is used to perform fast measurements of objects with high
resolution. The analysis of the ceramic insulating layer TBC coatings was obtained on a gas
turbine blade. The characteristics of the ceramic layer thickness were made at randomly
selected points and cross sections of the blade. The results presented in the form of numerical
values corresponding to specific sites on the blades, in the form of colorful maps reflecting
the distribution of the ceramic layer thickness for any given cross-section and as a 3D map.
The parts of layer characterized by a heterogeneous distribution of the thickness were located
on the surface of blade.
Keywords: non-destructive testing, coating thickness, thermal spraying, laser topometry
Strony / Pages: 38-41
PRZEGLĄD
SPAWALNICTWA
9/2012
Strona 7
Streszczenia / Abstracts
9/ 2012
Andrzej Radziszewski
Adam Radziszewski
Wady i uszkodzenia powłok natryskiwanych cieplnie
w procesie ich wytwarzania i eksploatacji
Defects in thermal sprayed coatings occurred during manufacturing and operation
Streszczenie
Celem artykułu jest pokazanie przykładów wad i defektów mogących występować
w powłokach natryskiwanych cieplnie (NC) w czasie ich wykonywania, jak również
uszkodzeń powłok na elementach urządzeń, powstałych w okresie eksploatacji. Prezentowane
wyniki pochodzą z wieloletniego doświadczenia w zakresie technik NC, umożliwiającego
zgromadzenie setek zdjęć ze zrealizowanych prac, pokazujących przykłady wykorzystania
technik NC do powłok eksploatacyjnych pracujących w urządzeniach poddanych
obciążeniom w różnych warunkach przemysłowych. Wiedza wynikająca z dużej liczby
wykonanych usług pozwoliła na opracowanie wielu własnych rozwiązań dotyczących
zastosowanych materiałów oraz sposobów wykonywania powłok. Zawarte w artykule
przykłady wad i defektów powłok natryskiwanych cieplnie powstały wskutek błędów
wykonawców powłok na elementach urządzeń oraz błędów obsługi w zakładach
przemysłowych.
Słowa kluczowe: natryskiwanie cieplne, powłoki, części maszyn
Abstract
The main goal of this article, is to show examples of defects that may occur in thermal
sprayed coatings during spray process, and also during operation/work maintenance.
Presented results were achieved in many years of authors’ experience in thermal spraying.
In this time were gathered hundreds of photos from completed works, which show the scope
of applications for thermal spraying technology, for different machine-parts and
environments. As a result of our experience, we developed coating solutions to meet the
requirements of the industry. The examples of defects, contained in this article, are taken from
our own mistakes and errors, as also as an example of bad maintains service in industrial
facilities.
Keywords: thermal spraying, coating, maschine parts
Strony / Pages: 42-45
PRZEGLĄD
SPAWALNICTWA
9/2012
Strona 8
Streszczenia / Abstracts
9/ 2012
Wojciech Żórawski
Norbert Radek
Mikrostruktura i właściwości natryskiwanych naddźwiękowo
powłok WC-12Co po obróbce elektroiskrowej
Microstructure and properties of supersonically sprayed WC-12Co
coatings after electro-spark deposition process
Streszczenie
W artykule przedstawiono wyniki badań natryskiwanych naddźwiękowo nanostrukturalnych
i konwencjonalnych powłok WC-12Co po obróbce elektroiskrowej (ESD) elektrodą z węglika
wolframu. Analiza zmian mikrostruktury i właściwości powłok została przeprowadzona przy
użyciu mikroskopu skaningowego Joel JSM-5400. Do określenia zmian rozkładu
pierwiastków zastosowano mikrosondę ISIS 300 Oxford Instruments, a zmiany składu
fazowego zostały zbadane dyfraktometrem D8 Advance (Bruker). Stwierdzono, że na
powierzchniach nałożonych powłok po obróbce ESD została utworzona homogeniczna
powłoka z niską zawartością kobaltu o bardzo dobrej przyczepności, a wysoka temperatura
procesu spowodowała zmiany fazowe w powłoce. Obydwie natryskiwane powłoki WC-12Co
po obróbce elektroiskrowej miały podobną twardość, chropowatość oraz współczynnik tarcia,
a powłoka nanostrukturalna WC-12Co wykazała większą odporność na zużycie ścierne.
Słowa kluczowe: mikrostruktura, właściwości, natryskiwanie naddźwiękowe, węgliki
Abstract
The paper concerns properties of HVOF sprayed two tungsten carbide coatings after applying
electro-spark deposition process (ESD). After finishing microstructure of sprayed coatings
were changed by applying tungsten carbide electrode. Analysis of changes in microstructure
and properties of the coatings was performed using scanning electron microscope Joel JSM5400. To determine the changes in the distribution of elements was used microprobe ISIS 300
Oxford Instruments and the changes of phase composition were examined by D8 Advance
(Bruker) diffractometer. It was found that on the surfaces of sprayed coatings after ESD
process was formed a homogeneous layer with a low content of cobalt and very good
adhesion. The high temperature of the process caused changes in phase composition of
sprayed coating. Both sprayed WC-12Co coating after ESD process have similar hardness,
roughness and coefficient of friction. The nanostructured WC-12Co coating showed higher
resistance to abrasive wear.
Keywords: microstructure, properties, HVOF, carbides
Strony / Pages: 46-50
PRZEGLĄD
SPAWALNICTWA
9/2012
Strona 9
Streszczenia / Abstracts
9/ 2012
Tadeusz Hejwowski
Anna Łabacz-Kęcik
Mikrostruktura i odporność na zużycie powłok natryskiwanych
metodą płomieniowo-proszkową mieszaninami proszków
Microstructure and wear resistance of flame sprayed with the powder mixture coatings
Streszczenie
W pracy przedstawiono wyniki badań mikrostruktury, struktury geometrycznej powierzchni
oraz składu fazowego powłok natryskiwanych metodą płomieniowo-proszkową mieszaniną
proszków AMI 3001.2 i UTP Exobond 2005. Wyznaczono parametry struktury
geometrycznej i obliczono wymiary fraktalne profili powierzchni. Wykonano badania zużycia
ściernego i erozyjnego powłok. Powłoki o wysokiej chropowatości wykazywały dużą
odporność na zużycie ścierne. Wartość zużycia zależy od składu powłoki, struktury
stereometrycznej oraz właściwości powierzchni rozdziału ziaren. Powłoki zawierające
30÷60% mas. UTP Exobond 2005 wykazują niższą wartość zużycia ściernego niż powłoki
wykonane
z
materiałów
bazowych.
Intensywność
erozji
powłok
cermetalowych
zawierających poniżej 50% mas. UTP Exobond 2005 jest mniejsza niż intensywność erozji
powłoki natryskiwanej UTP Exobond 2005.
Słowa kluczowe: mikrostruktura, zużycie ścierne, proszki, powłoki cermetalowe
Abstract
The paper presents results of investigations into microstructure, geometrical structure of the
surface and phase composition of coatings flame sprayed with the mixture of AMI 3001.2 and
UTP Exobond 2005 powders. Fractal dimensions and roughness parameters were evaluated.
The tests of abrasive and erosive wear were done. High resistance to abrasion was revealed by
high roughness coatings. Wear loss of coatings depends on coating composition, stereometric
structure of the surface and intersplat surface properties. Coatings containing 30÷60% wt.
UTP Exobond 2005 reveal lower wear loss in abrasion test compared to that of coatings
performed from basic powders. Erosion intensity of cermet coatings containing less than 50%
wt. UTP Exobond 2005 is lower than for coating sprayed with UTP Exobond 2005.
Keywords: microstructure, abrasion resistance, powders, cermet
Strony / Pages: 57-64
PRZEGLĄD
SPAWALNICTWA
9/2012
Strona 10
Streszczenia / Abstracts
9/ 2012
Tadeusz Hejwowski
Anna Łabacz-Kęcik
Mikrostruktura powłok cer metalowych natryskiwanych
metodą płomieniowo-proszkową
Microstructure of flame sprayed cermet coatings
Streszczenie
W artykule przedstawiono wyniki badań mikrostruktury powłok natryskiwanych metodą
płomieniowo-proszkową
mieszaninami
proszków
NiMoAl/ZrO2 -
30%
CaO
oraz
NiAlMo/Al2O3-40% TiO2. Skład fazowy określono metodą XRD i wykazano, że w powłoce
ZrO2 – 30% CaO występują fazy ZrO2 oraz CaZrO3, a w powłoce Al2O3-40% TiO2 – β
tytanian glinu, korund, rutyl. Porowatość powłok cermetalowych zależała od składu proszków
zastosowanych do natryskiwania. Wartości parametrów struktury geometrycznej powierzchni
malały ze wzrastającą zawartością materiału ceramicznego. Dodanie do materiału bazowego
tworzącego osnowę cermetalu niewielkiej ilości innego materiału zmienia mechanizm
formowania powłoki.
Słowa kluczowe: mikrostruktura, zużycie ścierne, proszki, powłoki cermetalowe
Abstract
The paper presents results of microstructural investigations of coatings flame sprayed with the
mixtures of powders NiMoAl/ZrO2-30% CaO and NiAlMo/Al2O3-40% TiO2. Phase
composition was evaluated by means of the XRD method. The phases which appear in the
ZrO2- 30% CaO coating are ZrO2 and CaZrO3, whereas in the Al2O3- 40% TiO2 coating – β
aluminium titaniate, corundum and rutile. Porosity of cermet coatings depends on the
composition of powders used for spraying. The values of parameters describing the
geometrical structure of the coating surface decreased with increasing ceramic content. The
admixture of low content of other material to the matrix creating base material changes the
mechanism of the coating formation.
Keywords: microstructure, abrasion resistance, powders, cermet
Strony / Pages: 65-72
PRZEGLĄD
SPAWALNICTWA
9/2012
Strona 11
Streszczenia / Abstracts
9/ 2012
Leszek Łatka
Stefan Kozerski
Lech Pawłowski
Didier Chicot
Właściwości mechaniczne powłok hydroksyapatytu natryskiwanych plazmowo z
zawiesin
Mechanical properties of suspension plasma sprayed hydroxyapatite coatings
Streszczenie
W artykule przedstawiono wyniki oceny procesu natryskiwania plazmowego z zawiesin
hydroksyapatytu (HA). Zawiesina proszku HA została wytworzona na bazie alkoholu
etylowego i wody. Powłoki natryskiwano plazmowo na podłoża tytanowe. Proces nanoszenia
powłok badano przy zmiennej odległości natryskiwania i mocy palnika. Do badań powłok
zastosowano mikroskop skaningowy. Skład fazowy powłok określono na podstawie
dyfraktogramów rentgenowskich. Stosując metodę mikroindentacji, zbadano twardość
i moduł sprężystości natryskiwanych powłok.
Słowa kluczowe: natryskiwanie plazmowe z zawiesin, powłoka, hydroksyapatyt,
mikroindentacja, twardość, moduł sprężystości
Abstract
The paper presents the results of the evaluation of process of suspension plasma spraying of
hydroxyapatite (HA). The suspension of HA powder is produced based on etanol and water.
Coatings were plasma sprayed on titanium substrates. The coating was analyzed at varying
distances and power of spray gum. To study of coatings used scanning electron microscope.
Phase composition of coatings was determined on the basis of X-ray diffraction patterns.
Hardness and modulus of elasticity of sprayed coatings were examined using
a microindentation method.
Keywords: suspension plasma sprayed, coating, microindentation, hydroxyapatite, hardness,
elasticity modulus
Strony / Pages: 73-78
PRZEGLĄD
SPAWALNICTWA
9/2012
Strona 12