Induction and electric arc-based remelting of thermally sprayed layers - overview

• Autorzy: Węglowski Marek St. , Jachym Robert , Krasnowski Krzysztof , Kwieciński Krzysztof , Pikuła Janusz

Identyfikatory

DOI

10.17729/ebis.2021.1/1

Warianty tytułu

PL

Przetapianie indukcyjne i łukiem elektrycznym warstw natryskiwanych cieplnie – przegląd zagadnienia

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

In many cases, the technology enabling the melting of thermally sprayed layers has no alternative. High-performance thermal spraying processes make it possible to obtain densely sprayed layers. However, previous research revealed that sprayed layers are characterised by porosity and numerous material imperfec¬tions. The above-named situation results from the specific manner of layer appli¬cation. The article overviews induction and arc-based technologies enabling the melting of sprayed layers as well as discusses possible post-spray imperfections.

PL

Technologia przetapiania warstw natryskiwanych cieplnie w wielu przypadkach nie ma alternatywy. Procesy natryskiwania cieplnego są wysokowydajnymi procesami umożliwiającymi uzyskanie zwartych warstw natryskiwanych. Jednak przeprowadzone do tej pory badania wykazały, że warstwy natryskiwane charakteryzują się porowatością oraz licznymi niezgodnościami spawalniczymi. Jest to związane ze specyfiką nakładania warstw metodą termiczną. W pracy przedstawiono przegląd technologii przetapiania warstw natryskiwanych wykorzystujących metodą indukcyjną i łukowe. Omówiono również niezgodności spawalnicze, jakie mogą występować w warstwach po natryskiwaniu.

Słowa kluczowe

EN

thermal spraying; induction remelting; TIG remelting; plasma arc remelting

PL

natryskiwanie termiczne; przetapianie indukcyjne; przetapianie TIG; przetapianie łukiem plazmowym

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach
• Rocznik: 2021
• Tom: Vol. 65, No. 1
• Strony: 7--21
• Opis fizyczny: Bibliogr. 41 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Węglowski Marek St.

• Łukasiewicz Research Network – Instytut Spawalnictwa

autor

Jachym Robert

• Łukasiewicz Research Network – Instytut Spawalnictwa

autor

Krasnowski Krzysztof

• Łukasiewicz Research Network – Instytut Spawalnictwa

autor

Kwieciński Krzysztof

• Łukasiewicz Research Network – Instytut Spawalnictwa

autor

Pikuła Janusz

• Łukasiewicz Research Network – Instytut Spawalnictwa

Bibliografia

• [1] Norma PN-EN ISO 14917:2017-05. Natryskiwanie cieplne. Terminologia, klasyfikacja.
• [2] Handbook by Sulzer Metco: An Introduction to Thermal Spray, 2013.
• [3] Website of AZO Materials, https://www.azom.com
• [4] Adamiec P., Dziubiński J.: Wytwarzanie i właściwości warstw wierzchnich elementów maszyn transportowych. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2005.
• [5] Degitz T., Dobler K.: Thermal spray basics. Welding Journal, 2002, vol. 81, no. 11, pp. 50-52.
• [6] Talib R. J, Saad S., Toff M. R. M., Hashim H.: Thermal spray coating technology – an review. Solid State Science and Technology, 2003, vol. 11, no. 1, pp. 109–117.
• [7] Dziubiński J., Klimpel A.: Napawanie i natryskiwanie cieplne. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1986.
• [8] Klimpel A.: Napawanie i natryskiwanie cieplne – technologie. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 2000.
• [9] Formanek B.: Naddźwiękowy proces natryskiwania cieplnego – HVOF, nowe rozwiązania i zastosowanie. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa, 1997, vol. 41, no. 5, pp. 116–121.
• [10] Milewski W.: Stan dzisiejszy i przewidywane kierunki rozwoju natryskiwania cieplnego w przemyśle światowym. III Ogólnopolska Konferencja Naukowa „Obróbka powierzchniowa”, Częstochowa-Kule, 9–12.10.1996.
• [11] Kuroda S.: Properties and characterization of thermal sprayed coatings – a review of recent research progress. Proc. of 15th International Thermal Spray Conference, Nice, 1998.
• [12] Fukumoto M., Huang Y., Ohwatari M.: Flattering mechanism in thermal sprayed particle impinging on flat substrate. Proc. of 15th International Thermal Spray Conference, Nice, 1998.
• [13] Schorr B.S., Stein K.J., Marder A.R.: Characterisation of thermal spray coating. Materials Characterisation, 1999, vol. 42, pp. 93–100.
• [14] Antoszewski B.: Warstwy powierzchniowe z teksturą kształtowanie wybranymi technologiami wiązkowymi oraz właściwości tribologiczne. Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce, 2010.
• [15] Pekshev P. Yu., Murzin I. G.: Modelling of porosity of plasma sprayed materials. Surface and Coating Technology, 1993, vol. 56, no. 3, pp. 199–208, doi.org/10.1016/0257-8972(93)90252-J.
• [16] Odhiambo J.G., Li W.G., Zhao Y.T., Li Ch.L.: Porosity and Its Significance in Plasma-Sprayed Coatings. Coatings, 2019, vol. 9, p. 460, doi:10.3390/coatings9070460.
• [17] Introduction to Thermal Spray Processing. Handbook of Thermal Spray Technology. ASM International, 2004.
• [18] Fang D., Zheng Y. et al.: Automatic Robot Trajectory for Thermal-Sprayed Complex Surfaces. Advances in Materials Science and Engineering, 2018, Article ID 8697056, 11. doi.org/10.1155/2018/8697056.
• [19] Afzal M., Ajmal M. et al.: Surface modification of air plasma spraying WC–12%Co cermet coating by laser remelting technique. Optics & Laser Technology, 2014, vol. 56, pp. 202–206, doi.org/10.1016/j.optlastec.2013.08.017.
• [20] Wu Y.Z., Liao W.B. et al.: Effect of electron beam remelting treatments on the performances of plasma sprayed zirconia coatings. Journal of Alloys and Compounds, 2018, vol. 756, pp. 33–39, doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.05.004.
• [21] Utu D., Brandl W. i in.: Morphology and phase modification of HVOFsprayed MCrAlY-coatings remelted by electron beam irradiation. Vacuum, 2005, vol. 77, pp. 451–455, doi.org/10.1016/j.vacuum.2004.09.006.
• [22] Nitkiewicz Z., Iwaszko J., Jeziorski L.: Struktura i morfologia warstw natryskiwanych plazmowo po obróbce łukiem mikroplazmy. Krzepnięcie Metali i Stopów, 1996, vol. 27, pp. 101–106.
• [23] Chen J. et al.: Effect of induction remelting on the microstructure and properties of in situ TiN-reinforced NiCrBSi composite coatings. Surface & Coatings Technology, 2018, vol. 340, pp. 159–166, doi.org/10.1016/j.surfcoat.2018.02.024.
• [24] Gutowski R, Kujaszewski A.: Nagrzewanie indukcyjne i pojemnościowe. Poradnik. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1965.
• [25] Wardzyn Z.: Urządzenia indukcyjne. Falowniki do nagrzewania indukcyjnego. Materiały dydaktyczne Studia Podyplomowe Efektywne użytkowanie energii elektrycznej. AGH, Kraków, 2013.
• [26] Website: http://is.gliwice.pl/strona-cms/tranzystorowe-urzadzenia-do-nagrzewania-indukcyjnego.
• [27] Piątek M. et al.: Technologia wraz z urządzeniem do indukcyjnego przetapiania powłok natryskiwanych cieplnie na Warszawa, 1965.
• [28] Dong T., Liu L. et al.: Effect of induction remelting on microstructure and wear resistance of plasma sprayed NiCrBSiNb coatings. Surface and Coatings Technology, 2019, vol. 364, pp. 347–357, doi.org/10.1016/j.surfcoat.2019.02.083.
• [29] Shuna D. T., Li L. et al.: Investigation of rolling/sliding contact fatigue behaviours of induction remelted Ni-based coating. Surface and Coatings Technology, 2019, vol. 372, pp. 451–462, doi.org/10.1016/j.surfcoat.2019.04.089.
• [30] Yang X. T., Li X. Q. i in.: The microstructural evolution and wear properties of Ni60/high aluminium bronze composite coatings with directional structure. Rare Metals, 2020, doi.org/10.1007/s12598-020-01563-6.
• [31] Liang B., Zhang Z. et al.: Comparison on the Microstructure and Wear Behaviour of Flame Sprayed Ni-Based Alloy Coatings Remelted by Flame and Induction. Transactions of the Indian Institute of Metals, 2017, vol. 70, no. 7, vol. 1911–1919, doi.org/10.1007/s12666-016-1014-5.
• [32] Pisarek J.: Obróbka stali mikroplazmą łukową. Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji, 1995, vol. 15, no. 1, pp. 105–113.
• [33] Xie G. et al.: Microstructure and corrosion properties of plasma-sprayed NiCr-Cr3C2 coatings comparison with different post treatment. Surface & Coatings Technology, 2008, vol. 202, pp. 2885–2890, doi.org/10.1016/j.surfcoat.2007.10.024.
• [34] Gontarz G., Chmielewski T., Golański D.: Modyfikacja natryskiwanych powłok aluminiowych na stali skoncentrowanym źródłem ciepła. Przegląd Spawalnictwa, 2011, no. 12, pp. 2–55.
• [35] Chmielewski T., Golański D.: The new method of in-situ fabrication of protective coatings based on FeAl intermetallic compounds. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B, Journal of Engineering Manufacture, 2011, vol. 225, no. 4, pp. 611–616, doi.org/10.1177/2041297510394050.
• [36] Tian H. L. et al.: Surface remelting treated high velocity arc sprayed FeNi-CrAIBRE coating by tungsten Inert Gas. Physics Procedia, 2013, vol. 50, pp. 322–327, doi.org/10.1016/j.phpro.2013.11.051.
• [37] Li Y. L., Dong T. S. et al.: Microstructure evolution and properties of NiCrBSi thick coating remelted by gas tungsten arc. Surface & Coatings Technology, 2018, vol. 349, pp. 260–271, doi.org/10.1016/j.surfcoat.2018.05.064.
• [38] Li G. L., Li Y. L. et al.: Microstructure and interface characteristics of NiCrBSi thick coating remelted by TIG process. Vacuum, 2018, vol. 156, pp. 440–448. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2018.07.020.
• [39] Tianshun D., Xiaodong D. et al.: Microstructure and Wear Resistance of Fe-CrBSi Plasma-Sprayed Coating Remelted by Gas Tungsten Arc Welding Process. Journal of Materials Engineering and Performance, 2018, vol. 27, pp. 4069–4076, doi.org/10.1007/s11665-018-3475-7.
• [40] Dong T., Xiukai Z. et al.: Microstructure and corrosive wear resistance of plasma sprayed Nibased coatings after TIG remelting. Materials Research Express, 2018, vol. 5, no. 2, pp. 026411, doi.org/10.1088/2053-1591/aaadd7.
• [41] Dong T., Zheng X. et al.: Investigation of rolling/sliding contact fatigue failure mechanism and lifetime of Fe-based plasma sprayed coating remelted by GTA process. Surface and Coatings Technology, 2018, vol. 353, pp. 221–230, doi.org/10.1016/j.surfcoat.2018.08.057.

Uwagi

1. Wersja polska artykułu w wydaniu papierowym s. 7-16.

2. Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).