Protective coatings are increasingly used in various branches of industry and agriculture due to their resistance to tribocorrosive wear. The coating application technology affects both the coefficient of friction and wear resistance. This study analyzes the wear process of paint coatings applied using different technologies. The experiment was conducted under laboratory conditions using a T-20 tester in two variants: under dry friction conditions and with the use of a slurry. Additionally, under natural conditions, tribocorrosive wear was assessed in three types of soil. The results of the conducted research indicate that, among the tested coatings, the lowest wear intensity under dry friction conditions was observed in a single-layer coating obtained using the cataphoresis method. This was followed by a coating obtained using a combination of cataphoresis and spray application. The other two coatings were characterized by higher wear intensity. Different relationships were observed during the testing of coatings in the abrasive slurry. In this case, the lowest wear intensity was observed in the coating obtained through a combination of electrophores with spray applictaion.
PL
Powłoki ochronne znajdują coraz szersze zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu oraz w rolnictwie ze względu na odporność na zużycie tribokorozyjne. Technologia nanoszenia powłok ma zarówno wpływ na współczynnik tarcia, jak również na odporność na zużycie. W pracy przedstawiono analizę procesu zużywania powłok malarskicha nakładanych różnymi technologiami. Eksperyment przeprowadzono w warunkach laboratoryjnych z wykorzystaniem testera T-20 w dwóch wariantach, w warunkach tarcia suchego i z użyciem zawiesiny. Natomiast w warunkach naturalnych oceniono zużycie tribokorozyjne w trzech rodzajach gleb. Wyniki przeprowadzonych badań wskazują, że najniższą intensywnością zużycia spośród badanych powłok w warunkach tarcia suchego charakteryzowała się pojedyncza powłoka uzyskana metodą kataforezy. Kolejną powłokę uzyskano metodą kataforezy i natryskowo. Pozostałe dwie powłoki charakteryzowały się wyższą intensywnością zużycia. Odmienne zależności uzyskano podczas badania powłok w zawiesinie ściernej. W tym przypadku najniższą intensywnością zużycia charakteryzowała się powłoka uzyskana poprzez elektroforezę i natryskiwanie.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The article compares the erosion resistance, roughness and hardness of coatings produced by arc spraying. The study was conducted to compare the properties of arc-sprayed coatings with EuTronic Arc 599 and EuTronic Arc 595 powder wires on ASTM A516 Gr. 55 unalloyed steel substrates. Tests showed that the EuTronic Arc coatings exhibited very high hardness, averaging 755 HV for the EuTronic Arc 595 coating and 821 HV for the Eutronic Arc 599 coating. Application of the coatings increased the hardness, relative to the parent material, by 360 % and 400 %, respectively. The EuTronic Arc 599 coating showed a significantly higher roughness averaging 16.12 μm, compared to 12.35 μm for the EuTronic Arc 595 coating, which was likely caused by greater plasticization of the material during spraying resulting from the absence of carbides.
PL
Artykuł zawiera porównanie odporności erozyjnej, chropowatości oraz twardości powłok wytwarzanych metodą natryskiwania łukowego. Przeprowadzone badania miały na celu porównanie właściwości powłok natryskiwanych łukowo drutami proszkowymi EuTronic Arc 599 oraz EuTronic Arc 595 na podłoże ze stali niestopowej ASTM A516 Gr. 55. Badania potwierdziły, że powłoki EuTronic Arc wykazują bardzo wysoką twardość, wynoszącą średnio 755 HV dla powłoki EuTronic Arc 595 oraz 821 HV dla powłoki Eutronic Arc 599. Naniesienie powłok podwyższyło twardość, w stosunku do materiału rodzimego, odpowiednio o 360 % oraz 400 %. Powłoka EuTronic Arc 599 wykazała znacznie wyższą chropowatość, wynoszącą średnio 16,12 μm, w stosunku do 12,35 μm dla powłoki EuTronic Arc 595, co prawdopodobnie zostało spowodowane większym uplastycznieniem materiału podczas natryskiwania, wynikającym z braku obecności węglików.
The article presents structural investigations and mechanical properties of hard coatings deposited by spraying WCCoCr powder in an argon hydrogen plasma jet onto the surfaces of AlSi10Mg alloy casting plates. Two variants (A and B) of processing parameters of the powder spraying process onto the surface of silumin plates were applied, resulting in different coating thickness. The coating applied according to variant A was done with 12 passes, and its thickness was approximately 150 µm. The coating applied according to variant B was done with 20 passes, and its thickness was about 320 µm. The microstructures of these coatings are similar, consisting of wavy, alternately deposited phases of solid solutions with varying concentrations of elements, and fine spherical phases, irregularly dispersed carbides. A qualitative analysis of the distribution of microstructure components was performed based on surface mapping. Precipitates differing in their degree of grayness and shape were identified based on microanalysis of their chemical composition. The porosity assessment of coatings performed in five randomly selected areas amounts to an average of 9%. The applied coatings exhibit good adhesion to the substrate, as evidenced by the absence of delamination during scratching tests using a diamond Rockwell indenter loaded with a force of 10 N. The coating hardness averaged 1180HV0.2. The test results indicate the high quality of the WCCoCr coatings, regardless of their thickness.
Binder jetting (BJ) sand printing is a 3D printing process in which a sand mould or sand core is produced from an STL file. A single layer of a sand matrix consisting of one or more grains in height of sand is applied to a worktable, and then a liquid resin or binder is applied to bond the grains together. This process is repeated until the final result matches the CAD model. The sand matrix is the main component of ceramic cores and moulds. The present study aims to demonstrate the influence of the matrix used on the properties of the resulting moulding sand. Three types of sand matrices were selected for the study. The first was a quartz matrix for 3D printing with binder jetting; this is characterised by a sharp geometry that allows for proper layering during printing. Ordinary quartz sand was also used for the study; this type of sand is usually used for the production of sand cores in the hotbox process, among other things. The shape of this sand is irregular. The last matrix to be tested was Cerabeads sand; this was selected because its spherical geometry clearly distinguishes it from the other two matrices. The matrices were analysed for their grain sizes. Scanning electron microscope images were also taken to compare the geometries and chemical compositions of the respective matrices. In presented research utilises a sand matrix for the production of self-curing compounds with furan resin dedicated for binder jetting 3D printing. The moulding masses were produced in a laboratory circulation mixer. The laboratory moulds were produced with wooden core boxes and pre-compacted by vibration. The samples from the matrix for the 3D printing were produced using the binder jetting method. The samples were produced to determine the flexural strength, tensile strength, gas permeability, hot distortion, and apparent density. It was not possible to carry out tests for the Cerabeads sand, as the obtained moulds were too brittle to perform adequate tests. Tests with the other matrices have shown that the shape and size of the matrix affect the apparent density and gas permeability.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Dynamiczny rozwój techniki w ostatnich kilkudziesięciu latach postawił przed technologią natryskiwania nowe wyzwanie – poszukiwano procesu nakładania powłok, który nie będzie w znaczący sposób oddziaływał cieplnie na podłoże. Większość warstw natryskiwanych przylega do podłoża za pomocą sił mechanicznych, dlatego też jednym z najważniejszych czynników podczas procesu natryskiwania jest odpowiednie przygotowanie podłoża polegające na oczyszczeniu powierzchni oraz nadaniu jej odpowiedniej chropowatości.
EN
The dynamic technological development in the last few decades has posed a new challenge to the spraying technology – a coating process has been sought that will not have a significant thermal impact on the substrate. Most spray layers adhere to the substrate by mechanical forces, therefore one of the most important factors during the spraying process is the proper preparation of the substrate by cleaning its surface and roughening it suitably.
This article presents a literature review into the current state of the theory and practice of spraying complex titanium and zirconium nitride on steel P6M5, as well as a study of the effect of spraying time on the structural and mechanical characteristics of the applied coating. With the help of microstructural analysis and the measurement of the mechanical properties of the sprayed layers, it was found that the size of the voids and their number per unit surface area decreases with the spraying time. The highest values of hardness and crack resistance of the coating were obtained during the technological process - 15 minutes. It was found that the duration of vacuum-condensation spraying with Ti-Zr-N alloy significantly increases the wear resistance of structural steels, and the best results among the considered parameters showed a sample with a spraying time of 15 min, this figure can be considered optimal.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In this study T6 heat treated 6063 aluminum alloys were used as substrate material. In order to form a bond between the substrate and the main coating, all samples were coated with Ni-Cr-Al powders. 8 wt% Yttria Stabilized Zirconia powders (YSZ) were coated with plasma spray technique. Thickness of YSZ was 150 m and bond coating was 36 m. XRD and SEM-EDS analyses were performed to characterize the coating layers. These YSZ coated and uncoated samples were subjected to wear testing under different spindle speed, loading and working distance. Wear test results were compared with the kinetic friction coefficients and weight loss values. Wear marks on YSZ coated and uncoated samples were investigated by SEM analysis. By coating with plasma spray technique, the wear resistance of Al alloys was increased without changing the friction coefficient. It was found that spindle speed had significant effect over the wear properties than the load applied. By YSZ coating, wear properties were increased 10 times.
Object of interest in the article is the method of metal spraying from the liquid phase (gas atomization method). Process involves melting of metal alloy and its subsequent spraying with the stream of inert gas. The quality of obtained powders depends largely on the properly conducted spraying, which results in powders properties – such as volume distribution and size of particles. Therefore, gas atomization method and relevant powders properties are reviewed. Experimental part covered investigations of alloy of tin, antimony and copper from the point of view of their volume fractions and chemical composition. It was concluded that method of metal spraying from the liquid phase enables ease control of grains geometry and assure high quality of manufactured powders.
Miejsce, w którym znajdujemy się dzisiaj, jest konsekwencją naszych działań wczoraj. Ambicja, ciekawość oraz nieodparta chęć ciągłego pokonywania ograniczeń były głównym motorem napędowym wynalazców.
EN
The place we are today is a consequence of our yesterday's actions. Ambition, curiosity and irreistible desire to constantly overcome constraints were the main driving force behind inventors.
Budownictwo inżynieryjne dysponuje obecnie szybką i skuteczną metodą aplikowania betonu natryskiem pneumatycznym, zwaną powszechnie betonem natryskowym. Wykonawcy wiedzą, że jeśli beton natryskowy jest właściwie stosowany, przy użyciu odpowiedniego sprzętu i dodatków, to stanowi on solidną podstawę dobrze wykonanego projektu.
EN
Civil engineering now has a quick and effective method of applying concrete with pneumatic spray, commonly known as shotcrete. Contractors know that if shotcrete is properly applied, using appropriate equipment and accessories, it provides a solid basis for a well executed project.
The author coordinated the research in Poland by the collaboration with civil and military scientific and research centres. In result they elaborated detonation process of spraying coats designed and constructed stands equipped with detonative devices, they also elaborated the techniques of basic coating parameter measurement and built devices for commercial and scientific services. In the research the author's achievements within the range of explosive welding have been used. The experience of the scientific teams was very effective. It was observed that many phenomena that take place in the processes of detonative layer coating and explosive welding are the same. In order to obtain a required connection the plastic strain of the connected material surfaces has to be achieved and cumulative flows have to be formed. There are a similar range of the connecting process conditions and the mechanisms of plastic strain. The highest connection strength is obtained when an intermediate zone is formed. The zone has to be composed of the two connected materials. The intermediate layer is formed as a result of mechanical alloying of the materials due to large plastic strain. The plastic strain leads to forming meta-stable phases that have properties of pseudo solid solution, chemical compounds, intermetallic phases and fragmentation corresponding to nanomaterials and amorphous states.
PL
W Polsce, pod kierunkiem Autora, przy współpracy z instytucjami naukowo-badawczymi, cywilnymi i wojskowymi, opracowano: detonacyjny sposób natryskiwania powłok, zaprojektowano i wykonano stanowiska wyposażone w urządzenie detonacyjne, techniki pomiarowe podstawowych parametrów strumieni natryskowych oraz urządzenia do prowadzenia usług komercyjnych jak i do prowadzenia prac o charakterze naukowo-badawczym. W pracach badawczych wykorzystano dorobek Autora z zakresu zgrzewania wybuchowego metali. Doświadczenia zespołów badawczych okazały się niezwykle efektywne. Udowodniono, że w procesach nakładania powłok detonacyjnych i zgrzewania wybuchowego, występuje wiele wspólnych zjawisk. Podstawowym warunkiem uzyskiwania wymaganego połączenia jest odkształcenie plastyczne warstw wierzchnich zderzających się materiałów z formowaniem strumieni kumulacyjnych. Istnieje podobny zakres warunków łączenia i podobne mechanizmy odkształcenia plastycznego.
W artykule przedstawiono wyniki niektórych badań odporności płyt wykonanych różnymi technologiami na przebicie pociskami nabojów: karabinowego 7,62x54R mm Mosin i wielkokalibrowego 12,7x99 mm Browning. Najwyższą odporność balistyczną na oddziaływanie pocisków nabojów 7,62x54R mm (III poziom według STANAG-u) wykazały płyty napawane warstwą P-CNi-AlNiAl, natomiast najlepsze rezultaty na oddziaływanie pocisków nabojów 12,7x99 mm uzyskano dla napoin nanostrukturalnych. Badania te przeprowadzono w Instytucie Techniki Uzbrojenia Wojskowej Akademii Technicznej w ramach projektu rozwojowego PBR/15-022/2009/WAT pt. "Natryskiwanie łukowe i płomieniowe HVOF oraz napawanie GMA i laserowe nanostrukturalnych, kompozytowych i gradientowych warstw wierzchnich o wysokiej odporności balistycznej modułów ochronnych pancerza".
EN
This paper presents the results of the tests of experimental armour resistance for penetration with 7,62x54R mm Mosin and 12,7x99 mm NATO round. The highest ballistic resistance to the impact of a 7,62 mm-calibre bullet (level III according STANAG) was observed for plates that were pad welded with a P-CNi-AlNiAl layer. Whereas, for a 12,7 mm-calibre bullet, the best results were obtained for nanostructural padding welds. Tests were made by the Faculty of Mechatronics, Military University of Technology, during the R+D project PBR/15-022/2009/WAT entitled: "HVOF arc and flame spraying as GMA and laser pad welding of nanostructural composite and gradient surface layers that are characterised by a high ballistic resistance of an armour's protection module".
W artykule przedstawiono metodę wykonania warstwy ślizgowej w wytworach o konstrukcji złożonej. Scharakteryzowano warstwę wierzchnią wytłoczyny, konstrukcję głowicy wytłaczarskiej oraz podstawowe warunki nanoszenia warstwy ślizgowej na wytwory z charakterystycznymi kanałami funkcjonalnymi.
EN
In the article the method of implementation of spray layer on the complex construction product were presented. The outer layer of extrudate, construction of extrusion die and basic conditions for the spray layer procedure on the functional channels were characterized as well.
W pracy przedstawiono modelowanie numeryczne z wykorzystanie metody elementów skończonych pola temperatury w czasie stygnięcia powłoki tytanowej naniesionej przez natryskiwanie na podłoża ceramiczne Al2O3 i AlN. Przeprowadzono niestacjonarną, nieliniową analizę pola temperatury z uwzględnieniem zmiennych z temperaturą właściwości cieplnych materiałów powłoki i podłoża. Obliczenia wykazały występowanie wysokiego gradientu temperatury w początkowej fazie chłodzenia w obszarze podłoża ceramicznego przyległego do powłoki tytanowej. Porównano wpływ materiału podłoża o znacząco różnym przewodnictwie cieplnym na powstające, zmienne w czasie pole temperatury w układzie powłoki Ti-podłoże ceramiczne.
EN
The paper presents the numerical modeling using finite element method of temperature field developed during cooling of titanium coating deposited onto Al2O3 and AlN ceramic substrates by thermal spraying. The transient, nonlinear step-by-step thermal analysis has been conducted using temperature dependent material properties. The calculations revealed the formation of high thermal gradient in the initial cooling stage, laying in the ceramic substrate adjacent to the titanium layer. Two substrate materials characterized by large difference in thermal conductivity have been used to analyze the effect of material properties on non-stationary temperature field in Ti coating - ceramic substrate system.
The main purpose of this work is analysis of perimeter and radial distribution of droplets in the spray generated by whirl nozzle designed in The Main School of Fire Service. The extinguishing effectiveness of the nozzle is mainly dependent on three parameters: spraying angle, average volume diameter of droplets and sprinkling intensity. Either radial functions or perimeter functions of average volume diameter of droplets and sprinkling intensity were obtained on the basis of the measurements of droplets spectrum in selected points positioned symmetrically on the horizontal plane. Comparing them with the required parameters admitted as optimal from extinguishing effectiveness point of view, the conclusions concerning applicability of the nozzle in fire protection area were formulated.
PL
Celem pracy jest analiza rozkładu promieniowo-obwodowego kropel w strumieniu rozpylonym wytwarzanym przez zaprojektowaną w SGSP dyszę strumieniowowirową pod kątem skuteczności gaśniczej uzyskanej mgły wodnej. Jest ona zależna przede wszystkim od trzech parametrów: kąta rozpylenia, średniej średnicy objętościowej kropel oraz intensywności zraszania. Na podstawie pomiarów widma rozpylenia kropel w kilkudziesięciu równomiernie rozłożonych punktach na płaszczyźnie otrzymano zarówno promieniowe jak i obwodowe rozkłady średniej średnicy objętościowej kropel i intensywności zraszania. Porównując je z przedziałami analizowanych parametrów przyjętych, za optymalne z punktu widzenia skuteczności gaśniczej, sformułowano wnioski dotyczące przydatności zaprojektowanej dyszy wirowej w mgłowych stałych urządzeniach gaśniczych.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Purpose: Purpose of these researches was to determine influence of GMA metal cored wire surfacing parameters on the abrasive and erosive wear resistance of the one layer and three layer weave bead cermetal deposits. Design/methodology/approach: One layer and three layer wave bead deposits were GMA surfaced using metal cored wire (nickel based - 54%WC) 1.6 [mm] dia. To determine quality of deposits Visual Inspection, MT examinations, hardness HRC and HV10 measurements on the ground surface of deposits, macrostructure and microstructure observations, abrasive and erosion wear resistance tests were done. Findings: Hardness of deposits tested is in the range from 453-517 HV 10(44.5-47.9 HRC) and is a function of the value of heat input of surfacing. WC carbides population density, size and distribution in nickel alloy matrix of deposits tested is a function of GMA heat input of surfacing. Low heat input of surfacing insures uniform distribution of WC carbides on the cross section of deposits. The low heat input GMA surfaced weave bead deposits provide 10 times higher abrasion wear resistance and 4.2 times higher erosion wear resistance than HARDOX 400 steel plate. Research limitations/implications: Results of this paper is to increase quality of GMA cermetal deposits. Originality/value: Hardness of deposits can not be treated as the abrasion and erosion wear resistance indicator.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Growing productivity in the forging industry leads to higher quantities of waste, like lubricant residues, scales and greases. As a consequence, the financial charging for forging companies concerning waste management grows. Investigations showed that the electrostatic powder technology has the potential to lower the amount of lubricants in the process. Today, electrostatic powder lubrication is only established for extrusion moulding of aluminium by using Boron Nitride Powder. Due to high costs of BN-powder, the bad electrostatic chargeability of graphite powder must be improved. An electrostatic powder lubrication system has to be integrated in a production line in the field of hot massive forming.
PL
Rosnąca wydajność w przemyśle kuźniczym prowadzi do zwiększenia ilości odpadów, takich jak pozostałości po smarach, zgorzeliny i tłuszcze. Rezultatem tego są rosnące opłaty za zagospodarowanie odpadów ponoszone przez firmy kuźnicze. Badania wykazały, że wykorzystanie technologii proszków elektrostatycznych może obniżyć zużycie środków smarowych w procesach obróbki na gorąco. Obecnie smarowanie proszkiem elektrostatycznym jest stosowane tylko w przypadku formowania wytłocznego aluminium przy zastosowaniu proszku azotku boru. Ze względu na jego wysoką cenę dąży się do zastąpienia go grafitem. Jednak w takim wypadku należy rozwiązać problem ładowania elektrostatycznego. Umożliwi to włączenie do linii produkcyjnej obróbki na gorąco systemu smarowania grafitowym proszkiem elektrostatycznym.
W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu stanu warstwy wierzchniej (przed natryskiwaniem) na przyczepność powłok regeneracyjnych, natryskiwanych cieplnie metodą gazo-proszkową. Jakość powłok oceniono wyznaczając parametry chropowatości, twardość i przyczepność. Badania wykazały, że nagniatanie strumieniowe powoduje wyraźny wzrost chropowatości (w porównaniu z szlifowaniem), umocnienie warstwy wierzchniej, co wpływa korzystnie na przyczepność powłok regeneracyjnych, zwłaszcza z naniesionym uprzednio podkładem.
EN
The paper presents the results of the research of the influence of the surface layer state (before spraying) on the adhesion of the regenerative coatings after the warm spraying in gas-powder method. The quality of the coating was evaluated by measurement roughness parameters, the hardness and the adhesion. The results have shown, that the shot peening causes the sharp increasing of the adhesion of the regenerative coating, especially with the ground coat.
20
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Artykuł omawia możliwość i celowość zastosowania jednej z metod obróbki powierzchniowej - metodę natryskiwania cieplnego płomieniowego z dużą prędkością. Prezentowane są wybrane wyniki badań tak wykonanych powłok. Stwierdzono, ze można tak przedłużyć czas pracy narzędzi z powłokami wytwarzanymi tą metodą.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.