Riassunto analitico
La cavitazione su propulsori navali causa erosione e decremento dell’efficienza di propulsione, il che obbliga le aziende a ripararli a fronte di un costo elevato. Rivestimenti in bronzo ottenuti tramite cold gas spraying sono una buona alternativa a rivestimenti ottenuti tramite HVOF (o plasma arc spraying) per riparare propulsori navali affetti da cavitazione, ottenendo proprietà simili a quelle del substrato in bronzo. Lo scopo del progetto è quello di spruzzare polveri di bronzo su substrati a differente spessore (5mm, 10mm, 20mm, 30mm), dato che i propulsori possiedono differenti spessori, al fine di capire se e quanto lo spessore del substrato può influenzare il processo di deposizione e le proprietà del rivestimento. La deposizione e la caratterizzazione dei rivestimenti è stata condotta nei laboratori della Helmut Schmidt Universität, Amburgo, Germania. Lo studio delle proprietà si è concentrato su: efficienza di deposizione, microstruttura, porosità, durezza, conduttività elettrica, stress residui, resistenza alla corrosione. Le tecniche di caratterizzazione comprendono: diffrazione laser per analisi granulometrica delle particelle; microscopio ottico con analisi di immagine per il calcolo di porosità e spessore del rivestimento; microscopio elettronico (SEM) per lo studio delle proprietà delle polveri e della microstruttura di substrati e rivestimenti; sigma-scope per la misurazione della conduttività elettrica; indentazione Vicker per misurare la durezza; test di erosione per cavitazione, per misurare la resistenza alla corrosione. I risultati mostrano che il danneggiamento per cavitazione aumenta all’aumentare dello spessore del substrato, suggerendo che le alte temperature raggiunte dai substrati meno spessi, giocano un ruolo importante nella determinazione delle proprietà del rivestimento. Per questo motivo le polveri di bronzo sono state spruzzate nuovamente su due substrati da 30mm, riscaldando il primo a 180°C, e il secondo a 240°C, al fine di capire come le proprietà del rivestimento possono cambiare in funzione delle temperature raggiunte dal substrato durante il processo.
|
Abstract
Cavitation on ship propellers causes erosion and decreases propulsive efficiency, obliging companies to repair the component with additional costs.
Bronze coatings by cold gas spraying are a good alternative to HVOF sprayed coatings (or plasma arc sprayed) to repair marine propellers affected by cavitation, providing similar properties to the bronze bulk material.
The aim of the project is to spray bronze powders onto different thickness substrates (5mm, 10mm, 20mm, 30mm), given that propellers are designed with different thicknesses, in order to understand if and how much the substrate thickness can influence the deposition process and the coating properties.
The deposition and the characterization of the sprayed coatings were carried out in Helmut Schmidt Universität laboratories, Hamburg, Germany.
Properties investigation was focused on: deposition efficiency, microstructure, porosity content, hardness, electrical conductivity, residual stresses and corrosion resistance.
The characterization techniques included: laser diffraction particle size analysis , in order to obtain the feedstock powder particle size distribution; optical microscopy with image analysis software used for the calculation of porosity and coating thickness; electron microscopy (SEM), to study powder properties and the microstructure of substrates and coatings; sigma-scope, to measure the electrical conductivity; Vicker indentation testing, to measure the hardness; cavitation erosion tester, to measure the cavitation resistance.
The results show that the damage caused by cavitation increase with an increasing of substrate thickness, suggesting that the higher temperatures reached during spraying by the less thick substrate played an important role in determining the coating properties.
For this reason, bronze powders were sprayed again onto two 30mm substrates, heating the first one at 180 °C and the second one at 240 °C, in order to understand how the properties of the coatings can change in function of the temperature reached by substrate during the process.
|