TMCOMAS Proyección Térmica

¿Qué entendemos por Proyección Térmica? Tecnología de superficie que permite obtener recubrimientos delgados (0.03-1mm) a partir de un material de aporte en forma de polvo o hilo gracias a la acción combinada de tratamiento térmico + aceleración, creando un haz de partículas que incide sobre la superficie a recubrir. Generación de energía cinética/térmica Interacción de la energía con el material Interacción de las partículas del spray con el substrato

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Formación del recubrimiento El impacto Fenómeno del impacto: en función del estado de la partícula (líquida, sólida o reblandecida), tendremos una morfología u otra de la partícula depositada (splat).

Formación del recubrimiento Solidificación y tensiones residuales Impacto de las partículas líquidas (tensiones de temple) Tracción Diferencia de Coeficiente de Expansión Térmica (tensiones de enfriamiento) Tracción o compresión Impacto de partículas sólidas (tensiones de impacto) Compresión en el substrato (recubrimiento)

Formación del recubrimiento Solidificación y tensiones residuales Mecanismo de adherencia al substrato: anclaje mecánico El proceso de solidificación produce una contracción de las partículas que junto a la rugosidad del substrato produce el anclaje mecánico suficiente. La velocidad de impacto favorece la unión perfecta entre partícula y substrato. La rugosidad es un parámetro crucial en el proceso de adhesión.

Formación del recubrimiento Crecimiento del recubrimiento

Técnicas de proyección térmica Combustión Baja velocidad WFS FS Alta velocidad HVOF HVOF-W HVAF D-Gun Cold Spray Arco Eléctrico Plasma Atmósfera APS Cámara VPS LPPS CAPS Arco AS WFS: Wire Flame Spraying FS: Flame Spraying HVOF: High Velocity Oxy Fuel HVOF-W: High Velocity Oxy Fuel-Wire HVAF: High Velocity Air Fuel D-gun: Detonation Gun APS: Atmospheric Plasma Spray VPS: Vacuum Plasma Spray LPPS: Low Pressure Plasma Spray CAPS: Controlled Atmosphere Plasma Spray AS: Arc Spray

Técnicas de proyección térmica

Técnicas de proyección térmica Proyección térmica por llama con hilo (WFS) Esquema general Gases utilizados Oxígeno Acetileno Hidrógeno Propano Gas natural Aire Comprimido Material de aporte Hilos de  3.2, 2.3, 4.8, 1.45mm

Técnicas de proyección térmica Proyección térmica por llama con hilo (WFS) Materiales de aporte Materiales más usuales: aleaciones metálicas exclusivamente. Aceros, aceros inoxidables, cobres, latón, molibdeno, zinc, antifricción (babbit), níquel… Recubrimientos Espesores elevados Porosidad elevada Rugosidad elevada Oxidación elevada

Técnicas de proyección térmica Proyección térmica por llama con polvo (FS) Esquema general Gases utilizados Oxígeno Acetileno Hidrógeno Aire Comprimido Polvo de granulometría gruesa…

Técnicas de proyección térmica Proyección térmica por llama con polvo (FS) Materiales de aporte Aleaciones metálicas: Aceros, aceros inoxidables, cobres, latón, molibdeno, níquel, Cerámicos: aluminas, aluminas-titania, oxido de cromo…(?¿) Self-fluxing: NiCrBSi… Polímeros Recubrimientos Espesores elevados Porosidad elevada Rugosidad elevada Oxidación elevada

Técnicas de proyección térmica Proyección térmica de alta velocidad (HVOF) Esquema general Gases utilizados Oxígeno Propileno Propano Hidrógeno Gas natural Aire Comprimido Material de aporte Polvo de granulometría fina

Técnicas de proyección térmica Proyección térmica de alta velocidad (HVOF) Formación de las ondas de choque Se producen a la salida del barrel, debido a cambios de presión de los gases. La presión decae rápidamente con la distancia radial y con la longitudinal→ forma cono. En la superficie de los conos, la temperatura y la presión son las mínimas. Esta superficie es la onda de Mach o de choque y presenta un brillo distinto, haciéndose visible. Se forman los denominados diamantes, que se van desvaneciendo a medida que la llama pierde potencia.

Técnicas de proyección térmica Proyección térmica de alta velocidad (HVOF) Formación de las ondas de choque

Técnicas de proyección térmica Proyección térmica de alta velocidad (HVOF) Materiales de aporte Cermets (cerámico-metal): carburo de tungsteno, carburo de cromo Aleaciones metálicas: Aceros, aceros inoxidables, molibdeno, níquel, aleaciones base níquel, Superaleaciones: Inconel 625, Hastelloys, base Fe… Self-fluxing: NiCrBSi… Abradables: AlSi-Poliester.. Recubrimientos Espesores entre 20-500 μm Baja porosidad: 0.5-2% Baja rugosidad: 3-5 μm (Ra) Baja oxidación

El haz se produce entre un cátodo (-) y un ánodo (+). Técnicas de proyección térmica Proyección térmica por plasma (APS) Fundamentos del plasma Gas constituido por partículas cargadas (iones) libres que tiene por característica una elevada conductividad eléctrica y térmica. Para el caso de la proyección térmica, tenemos un plasma NO transferido. El haz se produce entre un cátodo (-) y un ánodo (+).

Polvo de granulometría intermedia-gruesa Técnicas de proyección térmica Proyección térmica por plasma (APS) Esquema general Gases utilizados Argón Helio Nitrógeno Hidrógeno Material de aporte Polvo de granulometría intermedia-gruesa

Técnicas de proyección térmica Proyección térmica por plasma (APS) Materiales de aporte Aleaciones metálicas: Aceros, aceros inoxidables, molibdeno, base níquel, cobres… Superaleaciones: Inconel 625, Hastelloys, base Fe… Self-fluxing: NiCrBSi… Abradables: AlSi-Poliester.. Cerámicas: aluminas, zirconias, óxidos de cromo… Cermets: carburos de tungsteno y cromo Recubrimientos Espesores entre 20-500 μm Baja porosidad: 0.5-4% Baja rugosidad: 3-8 μm (Ra) Oxidaciones intermedias

Técnicas de proyección térmica Proyección térmica al arco (AS) Esquema general Gases utilizados Aire comprimido Nitrógeno Material de aporte Varilla de hilo de  1.6, 2.4 y 3.2mm

Técnicas de proyección térmica Proyección térmica al arco (AS) Materiales de aporte Aleaciones metálicas: Aceros, aceros inoxidables, molibdeno, base níquel, cobres… Superaleaciones: Inconel 625, Hastelloys, base Fe… Antifricción (babbit) Aleaciones duras (hilos tubulares) Recubrimientos Espesores entre 100-2000 μm Elevada porosidad: 2-10% Elevada rugosidad: 6-12 μm (Ra) Elevada oxidación

Materiales Hilos de Proyección Térmica Metales puros Aleaciones base hierro Aleaciones base níquel Aleaciones base cobalto Aleaciones base cobre Diámetros  1,45, 1.6, 2(5/64”), 2.3, 3.2 (1/8”), 4,8(3/16”) mm

Materiales Polvos de Proyección Térmica Aleaciones metálicas Cerámicos Cérmets (CERamico-METal) Polímeros Combinaciones Forma de suministro Ejemplo catálogo Solo para APS tenemos: 2 referencias de polimérico 35 referencias de cermet 94 referencias de metálico 14 referencias de combinaciones 55 referencias de cerámicos Botes 2-10 Kg Latas 25 Kg

Materiales Polvos de Proyección Térmica ¿Qué nos define un polvo de proyección térmica?: a) Composición química y fases b) Granulometría c) Morfología y fluidez d) Densidad

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