Riassunto analitico
La tesi di ricerca è focalizzata sullo studio di fattibilità di un nuovo prototipo di processo di deposizione di rivestimenti, sviluppato da Fraunhofer IWS, che combini i vantaggi del laser cladding a base di polveri metalliche e della termospruzzatura. L’obiettivo, esplicato nel primo capitolo, è di investigare la possibilità di produrre sottili rivestimenti metallici con legame di natura metallurgica, come noto nel laser cladding convenzionale, e al contempo con un ridotto apporto termico sulla superficie del componente ed un’alta velocità delle polveri, come noto nella termospruzzatura convenzionale.
Il secondo capitolo descrive lo stato dell’arte dei processi di deposizione di rivestimenti, analizzando le caratteristiche principali delle tecniche esistenti e le corrispondenti proprietà dei rivestimenti. Questo mette in luce la zona vuota nel panorama industriale che il prototipo vuole andare a colmare.
Il terzo capitolo tratta le caratteristiche del processo e i suoi parametri chiave, enfatizzandone le differenze rispetto alle tecnologie convenzionali. Questo include una breve descrizione dell’idea dietro la testa di lavorazione laser, la configurazione del processo e i principali dispositivi periferici necessari per il controllo in tempo reale. Un controllo dettagliato e informazioni precise riguardanti l’impostazione del laboratorio sono fondamentali per la ripetibilità dei test, uno dei principali requisiti delle applicazioni industriali.
Il quarto capitolo esplica il piano sperimentale ideato per investigare la finestra operativa del processo. Questo si basa sul variare parametri specifici per evidenziare la loro influenza sulle proprietà del rivestimento.
Il quinto capitolo presenta i risultati ottenuti. Investigazioni preliminari hanno permesso l’identificazione dei parametri di processo più efficienti. Una selezione di campioni rivestiti è stata oggetto di analisi metallografica e caratterizzazione microscopica.
Infine, la dimostrata fattibilità del processo apre la strada per una nuova potenziale tecnologia industriale, con possibilità di ulteriori miglioramenti, raggiungibili tramite una più approfondita ottimizzazione dei parametri di processo. Quest’ultima viene suggerita alla fine della tesi, in base ai test eseguiti e i risultati analizzati.
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Abstract
The experimental thesis focuses on the feasibility study of a new prototype coating deposition process, developed by Fraunhofer IWS, which combines the advantages of laser powder cladding and thermal spraying. The objective, outlined in the first chapter, is to investigate the possibility of producing thin metallic layers with metallurgical bonding, as in conventional laser cladding, with powder velocities and lower heat input into the component surface, as usually found in conventional thermal spraying..
The second chapter reviews the state of the art of the coating deposition processes, analysing the main features of existing techniques and the corresponding properties of the coatings. The gap area in the industrial landscape that the prototype intends to address is highlighted.
Chapter three addresses the characteristics of the process and its key parameters, emphasizing the main differences compared to conventional technologies. It includes a brief description of the concept behind the laser processing head, the process set up and the main peripherical devices needed for real-time monitoring. Detailed control and precise information about laboratory settings are crucial for test repeatability, one of the main requirements in industrial applications.
The fourth chapter outlines the experimental plan designed to investigate the operating window of the process. This is based on varying specific parameters to enhance the evidence of their influence on coating properties.
The fifth chapter presents the achieved results. Preliminary investigations allowed for the identification of the most effective parameters. Selected coated samples were inspected through metallographic analysis and microscopy characterization.
In conclusion, the demonstrated feasibility of the process opens the way for a new potential industrial technology, with possibilities for further improvement, reachable through a more in-depth parameters optimization. The latter is suggested in the end of the thesis, based on the executed tests and analysed results.
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