Riassunto analitico
I rivestimenti PTA, Plasma Transferred Arc, permettono di depositare coating metallici, compositi o ceramici su componenti metallici per migliorarne le caratteristiche superficiali, come la durezza, e modificandone quindi le prestazioni in termini di resistenza ad usura, corrosione, abrasione. In questa tecnologia viene sfruttato un plasma da arco elettrico come sorgente di calore che grazie alle alte temperature (si superano i 15000°C) fonde il materiale di riporto che viene fornito in forma di polveri o filo e in parte il substrato stesso, garantendo un ottimo legame metallurgico col metallo di base. L’arco elettrico che innesca la colonna plasma scocca inizialmente tra elettrodo e ugello della torcia, per poi venire trasferito al componente da rivestire che diviene parte del circuito.
La varietà dei coating ottenibili e la possibilità di rivestire componenti con grande flessibilità sulla geometria rappresentano i più grandi vantaggi di questa tecnologia. Gli impianti PTA sono disponibili con controlli da 3 a 7 assi e vengono gestiti tramite un sistema PLC: l’automazione della tecnica permette l’assoluta riproducibilità della deposizione minimizzando i difetti.
Questo lavoro di tesi è stato svolto in collaborazione con l’impresa Mantovanibenne S.r.l. di Mirandola (MO) e Commersald Impianti S.r.l. di Modena con il principale obiettivo di migliorare le performance in termini di resistenza all’usura e all’impatto di riporti di saldatura utilizzati nelle macchine del settore della demolizione meccanica, come cesoie, frantumatori o pinze.
È stata proposta una campagna sperimentale di confronto tra lo stato dell’arte attualmente usato sulle attrezzature e altri campioni, ottenuti variando composizione chimica della matrice (leghe a base nichel e ferro) e percentuale di rinforzo in carburo di tungsteno al suo interno, passando dalla completa assenza ad una concentrazione del 60 wt%.
Il confronto tra i riporti realizzati si è basato su analisi qualitative e prestazionali dei cordoni.
La presenza di difetti superficiali è stata verificata attraverso la prova dei liquidi penetranti utilizzata come prassi dall’azienda Mantovanibenne.
I rivestimenti sono stati caratterizzati con microscopia elettronica a scansione e analisi chimica Energy Dispersion Spectroscopy, per determinare struttura e composizione chimica, corredate da analisi X-ray Diffraction per la valutazione delle fasi presenti.
Presso UNIMORE sono stati realizzati test funzionali di resistenza ad abrasione tramite rubber wheel abrasion testing (ASTM G66) e durezza superficiale tramite microdurometro Vickers (ASTM E384). Con questi e una prova di resistenza all’urto realizzata mediante uno strumento ad hoc non normato, hanno permesso di avere un confronto tra i rivestimenti realizzati e ottenere una classifica prestazionale che porta a identificare soluzioni alternative e competitive con lo stato dell’arte.
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