Badania naprężeń własnych w powłokach natryskiwanych metodą HVOF

• Autorzy: Golański D. , Chmielewski T. , Gontarz G , Zimmerman J. , Włosiński W.

Warianty tytułu

EN

Residual stress investigations in coatings deposited by HVOF thermal spraying

• Konferencja: 55 Naukowo-Techniczna Konferencja Spawalnicza Spawalnictwo w Trzech Żywiołach Ziemia-Woda-Powietrze, Gdańsk-Sobieszewo, 14-16 październik 2013
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań naprężeń własnych w powłokach metalicznych (Cu, Ni, Ti) natryskiwanych metodą HVOF na podłoża ceramiki korundowej Al2O3. Naprężenia w powłokach badano przez pomiar krzywizny wygięcia powłoki z podłożem oraz z wykorzystaniem zmodyfikowanego równania Stoney’a opracowanego przez Clyne’a. Zbudowano model MES analizowanych układów powłoka-podłoże, który następnie poddano obciążeniu w taki sposób, aby doprowadzić badany układ do wygięcia odpowiadającego rzeczywistym zmierzonym ugięciom badanych próbek. W ten sposób uzyskano obraz stanu naprężeń własnych na przekroju badanych złączy wywołany rzeczywistym wygięciem próbek. Przedstawiono porównanie wyników wyznaczonych naprężeń w układzie powłokapodłoże wg równań Clyne’a oraz z modelu MES.

EN

This paper presents the results of residual stresses estimation in the metal coatings (Cu, Ni, Ti) thermally sprayed on the Al2O3 substrate by the HVOF method. The stresses in the coatings were tested by measuring the bending curvature of the coating and substrate samples and using a modified Stoney’s formula developed by Clyne’a. The FEM model was built to analyze the coating substrate systems subjected to a load, in such a way as to bring the system to obtain model deflection corresponding to the actual value measured in the real samples. This way the state of the residual stress in the joints caused by the actual curvature of the samples was obtained. A comparison of the stress results calculated by the Clyne’s equations in the coating-substrate system and obtained by the FEM model was shown.

Słowa kluczowe

PL

powłoka natryskiwana; powłoka metaliczna; metoda HVOF; naprężenie własne

EN

sprayed coating; metallic coating; HVOF method; residual stress

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Przegląd Spawalnictwa
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 85, nr 11
• Strony: 30--35
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Golański D.

• Politechnika Warszawska

autor

Chmielewski T.

• Politechnika Warszawska

autor

Gontarz G

• Politechnika Warszawska

autor

Zimmerman J.

• Politechnika Warszawska

autor

Włosiński W.

• Instytut Maszyn Przepływowych PAN, Warszawa

Bibliografia

• [1] Pawłowski L.: The Science and Engineering of Thermal Spray Coatings. John Wiley & Sons, Ltd. 2008.
• [2] Lindemann Z., Zimmerman J., Golański D., Chmielewski T. Włosiński W.: Modelowanie naprężeń własnych generowanych w procesie termicznego nanoszenia powłok. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa, Nr 5/2012, s. 128-133.
• [3] Ju D.Y., Nishida M., Hanabusa T.: Simulation of the thermo-mechanical behavior and residual stresses in the spray coating process, Journal of Materials Processing Technology 92-93(1999)243-250.
• [4] Totemeier T.C., Wright J.K.: Residual stress determination in thermally sprayed coatings a comparison of curvature models and X-ray techniques. Surface & Coatings Technology 200 (2006)3955 - 3962.
• [5] Clyne T.W., Gill S.C.: Residual Stresses in Surface Coatings and Their Effects on Interfacial Debonding: A Review of Recent Work. J. Thermal Spray Technology 5(4) (1996) 401-418.
• [6] Stoney G.G.: The Tension of Metallic Films deposited by Electrolysis. Proc. R. Soc. London, A82 (1909) 172-175.
• [7] Tsui Y.C., Clyne T.W.: An analytical model for predicting residual stresses in progressively deposited coatings Part 1: Planar geometry. Thin Solid Films vol. 306 (1997) 23-33.
• [8] Goldsmith A., Waterman T.E., Hirchorn H.J.: Handbook of thermophysical properties of solid materials. New York 1961.
• [9] Boyer R., G. Welsch, E. Collings ed.: Materials Property Handbook, Titanium Alloys ASM International, Materials Park, OH, 1994.
• [10] Handbook of Engineering Tables ed. R.C. Dorf, CRC Press LLC,2004.