Riassunto analitico
La cromatura tecnica, meglio nota come cromatura dura a spessore (cromo duro), permette di ottenere rivestimenti funzionali di notevole durezza e resistenti all'usura e alla corrosione, con spessori compresi tra alcune decine di micron e 0,5 mm. Le ottime prestazioni hanno reso tale rivestimento ampiamente utilizzato nel settore automotive, aerospazio-difesa, e nell'industria offshore, ma le forti restrizioni imposte sull’uso di cromo esavalente dalla normativa europea hanno spinto la ricerca verso rivestimenti alternativi come la termospruzzatura. Buoni risultati sono stati ottenuti con la tecnologia HVOF (High velocity oxygen fuel) con la deposizione di rivestimenti a base di WC, ulteriore sviluppo è la tecnologia HVAF, simile alla precedente ma con l’utilizzo di aria come gas comburente al posto dell’ossigeno. L’utilizzo di aria al posto dell’ossigeno permette al sistema di lavorare a temperature inferiori con un minor tasso di ossidazione e decarburazione del carburo di tungsteno, aumentando, quindi, le proprietà di usura e resistenza alla corrosione. Inoltre costituire un vantaggio da un punto di vista economico, in quanto viene eliminata la necessità di stoccaggio delle bombole di ossigeno. Con tale tecnica si hanno degli stress residui di compressione ideali per l’adesione del rivestimento sul superficie del sub-strato, infatti proprio con la torcia HVAF è possibile operare il processo di sabbiatura pre-deposizione. Il presente studio si occupa di studiare e analizzare le proprietà di usura e resistenza a corrosione di rivestimenti ottenuti con la tecnica di termospruzzatura HVAF, inserendosi all’interno di un progetto di ricerca nato dalla collaborazione del dipartimento di Ingegneria Enzo Ferrari dell’università di Modena e Reggio Emilia, il Production Technology Center dell’University West di Trollhattan in Svezia con la Fujimi Incorporated. La torcia che è stata utilizzata è la nuova HVAF M3TM Supersonic Spray Gun. Il progetto è articolato in tre differenti step consecutivi: WP1 e WP2, sono stati focalizzati sull'indagine della decarburazione del rivestimento, la porosità e la microdurezza, mentre nel WP3, oggetto di questo studio, è stata studiata l’influenza della dimensione dei carburi, la dimensione della matrice e la coesione della polvere utilizzata per la termospruzzatura sulle proprietà di usura e resistenza alla corrosione. Per lo svolgimento dei test sono stati utilizzati dieci campioni di acciaio Domex355 rivestiti con WC-CrCo 86/10/4 termospruzzati con la tecnologia HVAF. Attraverso il DOE (Design Of Experiment), tecnica di analisi statistica per la progettazione degli esperimenti, sono stati progettati dieci esperimenti contenenti le significative composizioni dei tre parametri presi in esame per l’indagine.
I tre parametri presi in considerazione per la formulazione del DOE sono stati: carbide grain size (CGS) granulometria della polvere, binder grain size (BGS) granulometria del legante (matrice) e powder strength (PS) compattazione della polvere. Il software utilizzato per l’attuazione del DOE è MODDE® 10 sviluppato dall'azienda svedese Umetrics.
Per la valutazione delle proprietà dei singoli rivestimenti sono state effettuate:
• prove di microdurezza e di resistenza all'impatto per valutare le proprietà meccaniche;
• Pin On Disk – G99 e Block on Ring – G77 per valutare la resistenza ad usura;
• prove di polarizzazione e in nebbia salina per valutare la resistenza alla corrosione. è stata analizzata la relazione tra la variazione di tali parametri e le proprietà misurate nei differenti test
Infine è stato effettuato un DOE in uscita per valutare la relazione che connette i tre parametri in ingresso con le proprietà analizzate durante ogni singolo test.
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