Riassunto analitico
I rivestimenti termo-spruzzati vengono utilizzati per conferire una migliore resistenza all'usura e alla corrosione a una varietà di componenti di macchine industriali, nonché per applicazioni funzionali (ad esempio barriere termiche) e per il ripristino dimensionale e la riparazione di parti danneggiate. Pur avendo molti aspetti positivi, ci sono degli svantaggi che ne limitano tuttavia l'utilizzo nella forma “as-sprayed” su molte parti: soprattutto, i valori di rugosità media e picco-valle sono molto alti (alcuni micron e diverse decine di micron, rispettivamente). Con un grado di precisione simile può anche essere controllato anche lo spessore del rivestimento. Per questi motivi, viene spesso richiesto un processo di finitura post deposito. In letteratura sono disponibili pochissimi studi sui fenomeni coinvolti nella finitura dei rivestimenti a termo-spruzzati. Quindi, l'idea di base di questo progetto è di studiare le alterazioni morfologiche e microstrutturali che avvengono quando diversi tipi di rivestimenti (inclusi ceramiche e hardmetals) subiscono processi di finitura, nonché il degrado dell'utensile. Questo studio si concentra sul processo di fresatura di tre diversi tipi di rivestimenti termo-spruzzati su un substrato in acciaio: ossia Cr3C2-NiCr e WC-CoCr depositati tramite il processo HVOF, e Cr2O3 attraverso APS. Due differenti tipi di utensili sono stati impiegati: un hardmetal a base WC rivestito con un film di AlTiN via PVD, e inserti di PCD. Sono stati quindi studiati gli effetti dei parametri di lavoro, come la velocità di taglio (Vc), il tasso di avanzamento (fz) e la profondità di taglio (doc). La rugosità delle superfici lavorate è stata analizzata mediante la tecnica del profilometro a stilo; le alterazioni microstrutturali dei campioni sono state investigate in primo approccio mediante microscopia ottica e un'analisi più approfondita è stata eseguita mediante microscopia elettronica a scansione, sia su superfici lavorate che su sezioni trasversali. Anche i danni agli utensili sono stati analizzati mediante microscopia ottica e elettronica a scansione.
|
Abstract
Thermally sprayed coatings are used in order to impart improved wear and corrosion resistance to a variety of industrial machinery components as well as for functional applications (e.g. thermal barrier coatings), and for dimensional restoration and repair of damaged parts. Despite having a lot of pros, there are drawbacks that restrict their use in as-sprayed form on many parts: most of all, average and peak-to-valley roughness values are very high (some microns and several tens of microns, respectively). Coating thickness can also be controlled to a similar degree of accuracy. For these reasons, a post-deposition finishing process is usually required.
In the literature, very few studies on the phenomena involved in the finishing of thermal spray coatings are available. Hence, the basic idea of this project is to investigate the morphological and microstructural alterations taking place when different kinds of coatings (including ceramics and hardmetals) undergo finishing processes, as well as the degradation of the machining tool.
This study focuses on the milling process of three different kinds of thermal spray coatings deposited onto a steel substrate; namely Cr3 C-2-NiCr and WC-CoCr deposited by an HVOF process, and Cr2O3 by atmospheric plasma spraying. Two different kinds of tools were employed in all cases: WC-based hardmetal tools coated with an AlTiN film via PVD, and tools with PCD inserts.
The effects of machining parameters, such as cutting speed (Vc), feed rate (fz), and depth of cut (doc), were investigated. The roughness of machined surfaces was analysed by stylus profilometer technique; the microstructural alterations to the samples were overviews by optical microscopy and a more in-depth analysis was performed by scanning electron microscopy, both on machined surfaces and cross-sections. Damage to the tools was
|