Die Technische Universität Peking und die Hochschule für Materialwissenschaften
Wissenschaft und Technik - Peking, unter der Leitung von Yingying Ding, Hui Li, und
Yingliang Tian. Die Studie konzentriert sich auf die Haftfestigkeit von thermisch
thermisch gespritzten Beschichtungen, einem kritischen Faktor für die Leistung. Sie führt ein
Bristle Blasting als eine innovative Oberflächenvorbehandlung und vergleicht
und vergleicht seine Effektivität mit der des Sandstrahlens auf Baustahl und Aluminiumlegierungen.
Bristle Blasting erweist sich als eine praktische Lösung, insbesondere in
Situationen, in denen Sandstrahlen vor Ort eine Herausforderung darstellt. Außerdem unterstreicht die
Studie unterstreicht die Bedeutung der Berücksichtigung des Substratmaterials,
entscheidend für die Optimierung der Beschichtungshaftung mit Bristle Blasting als
Oberflächenvorbereitungsmethode entscheidend ist.

1. OBERFLÄCHENVORBEREITUNG: THERMISCH GESPRITZTE BESCHICHTUNGEN

Thermisch gespritzte Beschichtungen finden in verschiedenen
Industriezweigen für oberflächentechnische Lösungen. Die Gewährleistung einer ausreichenden
Haftfestigkeit zwischen der Beschichtung und dem Substrat ist zwingend erforderlich,
die eine grundlegende Voraussetzung für den Einsatz darstellt. Üblicherweise wird die
Substratoberfläche vor dem Spritzen sorgfältig vorbereitet
um eine gereinigte und aufgeraute Oberfläche zu erhalten, die eine angemessene
Haftung für die aufgebrachte Beschichtung erleichtert. Dieser Verfahrensschritt ist wesentlich
und hat erheblichen Einfluss auf die Gesamtleistung der Beschichtung.
Weiche Substratmaterialien wie Aluminiumlegierungen, Kupfer usw.
aufgrund des Vorhandenseins von eingebetteten Kornpartikeln an der
an der Grenzfläche zwischen Substrat und Beschichtung. Außerdem kann bei bestimmten Vor-Ort
der Einsatz herkömmlicher Sandstrahlmaschinen schwierig, da
schwierig, da sie auf Luftkompressoren angewiesen sind und einen erheblichen
Strahlmittelverbrauchs. Darüber hinaus ergeben sich Umweltbedenken durch
Lärm und gefährliche Staubnebenprodukte, die bei solchen Maschinen
Maschinen verbunden sind. Eine Oberflächenvorbehandlung mit mobilen Anlagen, die
Betrieb erweist sich für diese industriellen Anwendungen als vorteilhafter
industriellen Anwendungen.

2. BÜRSTENSTRAHLEN VS. KORNSTRAHLEN & MECHANISCHES SCHLEIFEN

Ziel dieser Studie ist es, die Durchführbarkeit des Borstenstrahlens beim thermischen Spritzen zu bewerten, wobei der Schwerpunkt auf metallischen (Ni5Al) und keramischen (Al2O3) Beschichtungen auf Substraten wie Baustahl (A283) und Aluminiumlegierungen (7075) liegt. Die Beschichtungen werden auf Oberflächen aufgebracht, die mit drei Methoden vorbereitet wurden: Borstenstrahlen, Sandstrahlen und
mechanisches Schleifen.

Vorbereitung des Substrats:

Das Hauptziel war der Vergleich von Sandstrahlen und Bristle Blasting als Oberflächenvorbehandlung
Vorbehandlungen zu vergleichen, wobei das mechanische Schleifen als Kontrollgruppe diente, um die
Auswirkung der Oberflächenrauhigkeit zu bewerten. Beim Sandstrahlen wurden Korundpartikel mit 20 Maschen (Pigeon Group) bei einem Strahldruck von 0,6 MPa und einem Strahlabstand von 60 mm verwendet. Beim mechanischen Schleifen wurde 800# SiC-Schleifpapier manuell auf einer automatischen Schleifmaschine verwendet. Beim Borstenstrahlen wurde ein handelsübliches Strahlgerät (Monti SE-677-BMC) mit einer festen Raddrehzahl von 2150 U/min verwendet, wobei die Eindringtiefe als Schlüsselparameter berücksichtigt wurde.

Während des Betriebs treffen die rotierenden Borstenspitzen mit einer kinetischen Energie auf die Zieloberfläche, die dem Aufprall des Strahlguts ähnelt. Dieser kontinuierlich wiederholte Vorgang führt zu Tausenden von lokalen Aufschlägen, Abprallvorgängen und der Bildung von Kratern und hinterlässt so eine gereinigte und aufgeraute Oberfläche. Der Hauptvorteil dieser Technologie ist ihre Einfachheit und Benutzerfreundlichkeit. Der Bristle Blaster® ist einen halben Meter lang und einige zehn Zentimeter hoch; er kann leicht mit einem Batterie-, Elektro- oder Druckluftmotor angetrieben werden. Er kann auf einem automatischen Positionierer montiert oder manuell bedient werden, so dass der Betrieb nur einen sehr kleinen Raum benötigt, im Gegensatz zum Sandstrahlen, das normalerweise eine große schalldichte Kabine oder einen Schutz erfordert.

TEST: Einige Arbeiter haben versucht, Bristle Blasting als Oberflächenvorbehandlung für die Lackierung zu verwenden und haben gezeigt, dass es möglich war, eine aufgeraute Oberfläche zu erzeugen, deren durchschnittliche Rauheit (Ra) etwa 3,35μ betrug.

In den letzten Jahren hat sich Bristle Blasting als neuer Ansatz für die Oberflächenvorbereitung erwiesen
Oberflächenvorbereitung, die die Aufmerksamkeit der Industrie auf sich gezogen hat. Dieses Verfahren ist
grundsätzlich ein mechanisches Abrasionsverfahren, bei dem ein rotierendes bürstenähnliches
Rad. Das Rad besteht aus vielen geschliffenen, hochfesten Stahldrähten, deren
deren Spitzen speziell mit einer Vorwärtskrümmung versehen sind, d. h. der Schaft des
Drahtes in Drehrichtung gebogen ist (Abb. 1). Während des Betriebs treffen die rotierenden
Borstenspitzen mit einer kinetischen Energie auf die Zieloberfläche auf, die dem Aufprall
des Strahlguts. Dieser sich ständig wiederholende Prozess führt zu Tausenden von
örtlich begrenzten Aufschlägen, Rückprall und Kraterbildung und hinterlässt so eine
eine gereinigte und aufgeraute Oberfläche.

3. TESTERGEBNISSE Beobachtung der Morphologie der Substratoberfläche

Das konfokale Laserscanning-Mikroskop LEXT OLS4100 wurde zur Charakterisierung der Oberflächentopografie mit verbesserter optischer Auflösung eingesetzt.
Diese Methode bietet eine ausgewogene Kombination aus hoher Prüfgenauigkeit und Geschwindigkeit und bewertet sowohl die 3D- als auch die 2D-Oberflächenmorphologie.

OBERFLÄCHENRAUHIGKEIT

Bei 7075 stieg die durchschnittliche Oberflächenrauheit Ra abrupt von 0,834 ± 0,185 auf 2,450 ± 0,606 μ an, als die Eindringtiefe von 1 auf 2 mm geändert wurde, was bedeutet, dass mehr Substratmaterial herausgeschlagen wurde.
Es gab jedoch keinen deutlichen Unterschied zwischen den mit einer Eindringtiefe von 2 und 3 mm behandelten Proben in Bezug auf die durchschnittliche Rauheit (Ra) und die Profilneigung (Rdq). Dies ist vermutlich auf die plastische Verformung des 7075-Substrats zurückzuführen, wenn die Borsten kontinuierlich auf das Substrat auftreffen, wie in Abb.2 zu sehen ist. Mit zunehmender Eindringtiefe zeigte sich eine Tendenz zur allmählichen Abnahme der Oberflächenschräge (Rsk), was darauf hindeutet, dass die Profilunebenheiten flach und vertieft waren. Bei A283 nahm die Rauheit mit zunehmender Eindringtiefe linear zu, wie in Abb. 2 dargestellt.

2D-PROFIL

In der Studie wurden borstengestrahlte und korngestrahlte Oberflächen verglichen. Obwohl borstengestrahlte Oberflächen visuell heller erscheinen, sind sie weniger rau als korngestrahlte Oberflächen. Bei 7075 führte eine Erhöhung der Eindringtiefe von 1 auf 2 mm zu einem signifikanten Anstieg der durchschnittlichen Rauheit (Ra), was auf eine stärkere Ablösung des Substratmaterials hinweist. Plastische Verformung trat bei größeren Tiefen auf. Bei A283 nahm die Rauheit mit zunehmender Eindringtiefe linear zu. A283 erreichte die korngestrahlte Rauheit bei 3 mm, begrenzt durch unzureichende kinetische Energie. Trotz ähnlicher Ra-Werte waren borstengestrahlte Oberflächen aufgrund der Abstände der Borstendrähte weniger gleichmäßig, was zu größeren Spitzen und Tälern im Vergleich zu korngestrahlten Oberflächen führte, Abb. 3.

HAFTFESTIGKEIT

Der größte Nachteil des Sandstrahlens zur Oberflächenvorbereitung ist das Vorhandensein von Sandrückständen an der Grenzfläche, was besonders bei weichen Materialien problematisch ist. Eine anschließende Ultraschallreinigung kann diese Rückstände zwar entfernen, doch ist die Anwendung vor Ort schwierig. Bei der Oberflächenvorbereitung mit Bristle Blasting wird dieses Problem vollständig vermieden. Der attraktivste Aspekt von Bristle Blasting liegt in seiner Einfachheit und Kosteneffizienz, insbesondere bei Arbeiten vor Ort.
Im Gegensatz zum Sandstrahlen, bei dem das Auffangen und Recyceln der massiven, zurückprallenden Strahlmittelpartikel in offenen Räumen schwierig ist, bietet Bristle Blasting eine Flexibilität und Verarbeitungseffizienz, die mit der des herkömmlichen Sandstrahlens und mechanischen Aufrauens vergleichbar ist. Ausgehend von Laborerfahrungen kann die Bearbeitungsgeschwindigkeit beim Bristle Blasting etwa einen Quadratmeter Oberfläche in einer Stunde erreichen, was deutlich schneller ist als die Bearbeitung der Lasertextur.
Beim Bristle Blasting erfolgt der Oberflächenabtrag durch die großflächige Aushöhlung der Metalloberfläche durch die Borstenspitzen, was zu zahlreichen lokalisierten Schaufelkratern führt.

SCHLUSSFOLGERUNG

In dieser Studie wurde die Durchführbarkeit der Anwendung von Bristle Blasting in Bezug auf thermisch gespritzte Beschichtungen untersucht. Die wichtigsten vorläufigen Ergebnisse lauten wie folgt:

• Die Haftfestigkeit von thermisch gespritzten Beschichtungen auf Substraten, die verschiedenen Vorbehandlungsmethoden unterzogen wurden, zeigte einen allmählichen Anstieg vom Schleifen über Bristle Blasting bis zum Sandstrahlen. Im Falle der Ni5Al-Beschichtung ergab die Oberflächenvorbereitung mit Bristle Blasting etwa 60 % der Haftfestigkeit im Vergleich zur Sandstrahlmethode.
• Bristle Blasting scheint eine vielversprechende Lösung für Substrate aus Stahl und Aluminiumlegierungen zu sein, wenn Sandstrahlen nicht anwendbar ist. Bei der Auswahl der Strahlparameter muss jedoch unbedingt das Substratmaterial berücksichtigt werden.