Streszczenia / Abstracts 9/ 2012

Transkrypt

1 Streszczenia / s 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 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 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 P R Z E G L Ą D S P A W A L N I C T W A 9 / Strona 1

2 Streszczenia / s 9/ 2012 Stanisław Dudek Tadeusz Gancarczyk Paweł Sosnowy Zastosowanie natryskiwania cieplnego na przykładzie silnika turbinowego Thermal spraying use in the example of turbine engine 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 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 P R Z E G L Ą D S P A W A L N I C T W A 9 / Strona 2

3 Streszczenia / s 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 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 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 %. Słowa kluczowe: koszty, natryskiwanie łukowe, parametry 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 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: P R Z E G L Ą D S P A W A L N I C T W A 9 / Strona 3

4 Streszczenia / s 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 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 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: P R Z E G L Ą D S P A W A L N I C T W A 9 / Strona 4

5 Streszczenia / s 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 Additive layer-based selective laser melting technologies (SLM), provide a new range of possibilities for objects manufacturing. In the present study the alumina/titanium Al 2 O 3 /TiO 2 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 Generatywne technologie selektywnego przetapiania laserowego (SLM) zapewniają nowe możliwości wytwarzania części maszyn. W pracy badaniom poddano powłoki tlenku glinu i tytanu Al 2 O 3 /TiO 2 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: P R Z E G L Ą D S P A W A L N I C T W A 9 / Strona 5

6 Streszczenia / s 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 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 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: P R Z E G L Ą D S P A W A L N I C T W A 9 / Strona 6

7 Streszczenia / s 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 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 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: P R Z E G L Ą D S P A W A L N I C T W A 9 / Strona 7

8 Streszczenia / s 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 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 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: P R Z E G L Ą D S P A W A L N I C T W A 9 / Strona 8

9 Streszczenia / s 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 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 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 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 JSM 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: P R Z E G L Ą D S P A W A L N I C T W A 9 / Strona 9

10 Streszczenia / s 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 W pracy przedstawiono wyniki badań mikrostruktury, struktury geometrycznej powierzchni oraz składu fazowego powłok natryskiwanych metodą płomieniowo-proszkową mieszaniną proszków AMI i UTP Exobond 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 Słowa kluczowe: mikrostruktura, zużycie ścierne, proszki, powłoki cermetalowe 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 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 Keywords: microstructure, abrasion resistance, powders, cermet Strony / Pages: P R Z E G L Ą D S P A W A L N I C T W A 9 / Strona 10

11 Streszczenia / s 9/ 2012 Tadeusz Hejwowski Anna Łabacz-Kęcik Mikrostruktura powłok cer metalowych natryskiwanych metodą płomieniowo-proszkową Microstructure of flame sprayed cermet coatings W artykule przedstawiono wyniki badań mikrostruktury powłok natryskiwanych metodą płomieniowo-proszkową mieszaninami proszków NiMoAl/ZrO 2-30% CaO oraz NiAlMo/Al 2 O 3-40% TiO 2. Skład fazowy określono metodą XRD i wykazano, że w powłoce ZrO 2 30% CaO występują fazy ZrO 2 oraz CaZrO 3, a w powłoce Al 2 O 3-40% TiO 2 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 The paper presents results of microstructural investigations of coatings flame sprayed with the mixtures of powders NiMoAl/ZrO 2-30% CaO and NiAlMo/Al 2 O 3-40% TiO 2. Phase composition was evaluated by means of the XRD method. The phases which appear in the ZrO 2-30% CaO coating are ZrO 2 and CaZrO 3, whereas in the Al 2 O 3-40% TiO 2 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: P R Z E G L Ą D S P A W A L N I C T W A 9 / Strona 11

12 Streszczenia / s 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 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 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: P R Z E G L Ą D S P A W A L N I C T W A 9 / Strona 12