La Universidad de Tecnología de Pekín y la Facultad de Ciencia
Ingeniería de Materiales de Pekín, dirigidos por Yingying Ding, Hui Li y Yingliang Tian.
Yingliang Tian. El estudio se centra en la fuerza adhesiva de los revestimientos
un factor crítico para el rendimiento. Introduce
Bristle Blasting como pretratamiento innovador de superficies y compara
su eficacia con el granallado en acero dulce y aleaciones de aluminio.
Bristle Blasting demuestra ser una solución práctica, especialmente en
situaciones en las que el granallado in situ es un reto. Además, el estudio
Además, el estudio subraya la importancia de tener en cuenta el material del sustrato,
crucial para optimizar la adherencia del revestimiento con Bristle Blasting como
método de preparación de superficies.

1. PREPARACIÓN DE LA SUPERFICIE: RECUBRIMIENTOS POR PROYECCIÓN TÉRMICA

Los recubrimientos por proyección térmica tienen una amplia aplicación en diversos sectores industriales para soluciones de ingeniería de superficies.
sectores industriales para soluciones de ingeniería de superficies. Es imprescindible
entre el recubrimiento y el sustrato es imperativo,
y constituye un requisito de servicio fundamental. Normalmente, la
superficie del sustrato se somete a una preparación meticulosa antes de la pulverización
para proporcionar una superficie limpia y rugosa que facilite una adhesión adecuada del revestimiento depositado.
adecuada para el revestimiento depositado. Este paso del procedimiento es esencial
e influye significativamente en el rendimiento global del revestimiento.
Los materiales de sustrato blandos, como las aleaciones de aluminio, cobre, etc., se enfrentan a importantes retos debido a la presencia de partículas incrustadas en el sustrato.
debido a la presencia de partículas de gravilla incrustadas
en la interfaz sustrato/revestimiento. Además, en determinadas operaciones in situ
Además, en algunas operaciones in situ, el empleo de granalladoras tradicionales resulta
de aire y un consumo de granalla considerable.
consumo de granalla. Además, el ruido y los polvos peligrosos
el ruido y los subproductos de polvo peligrosos asociados a estas máquinas.
máquinas. Un pretratamiento de superficies que utilice instalaciones móviles con
de funcionamiento sencillo resulta más ventajoso para estas
aplicaciones industriales.

2. CHORREADO DE CERDAS VS. GRANALLADO Y ESMERILADO MECÁNICO

El objetivo de este estudio es evaluar la viabilidad de la utilización del Bristle Blasting en la proyección térmica, centrándose en recubrimientos metálicos (Ni5Al) y cerámicos (Al2O3) sobre sustratos como acero dulce (A283) y aleación de aluminio (7075). Los revestimientos se aplicarán sobre superficies preparadas por tres métodos: Bristle Blasting, granallado y
esmerilado mecánico.

Preparación del sustrato:

El objetivo principal era comparar el granallado y el Bristle Blasting como pretratamientos superficiales.
con el esmerilado mecánico como grupo de control para evaluar el impacto de la rugosidad superficial.
rugosidad de la superficie. En el granallado se emplearon partículas de corindón de 20 mallas (Grupo Pigeon) con una presión de aire de 0,6 MPa y una distancia de granallado de 60 mm. En el esmerilado mecánico se utilizó manualmente papel de lija SiC 800# en una esmeriladora automática. Para el chorreado con cerdas se utilizó una chorreadora comercial (Monti SE-677-BMC) con una velocidad de rotación de la rueda fija de 2150 rpm, considerando la profundidad de penetración como un parámetro clave.

Durante la operación, las puntas giratorias de las cerdas golpean la superficie objetivo con una energía cinética similar al impacto de la granalla. Este proceso repetido continuamente da lugar a miles de impactos localizados, rebotes y la formación de cráteres, dejando así una superficie limpia y rugosa. La principal ventaja de esta tecnología es su sencillez y facilidad de uso. El Bristle Blaster® mide medio metro de largo y varias decenas de centímetros de alto; puede accionarse fácilmente con un motor de batería, eléctrico y neumático. Puede montarse en un posicionador automatizado o manejarse manualmente, de modo que la operación sólo requiere un espacio muy reducido, a diferencia del granallado que suele requerir una gran cabina insonorizada o protección.

PRUEBA: Algunos trabajadores han intentado utilizar el Bristle Blasting como pretratamiento superficial para la pintura y han demostrado que era posible generar una superficie rugosa, cuya rugosidad media (Ra) era de aproximadamente 3,35μ.

En los últimos años, el Bristle Blasting ha surgido como un nuevo enfoque en la preparación de superficies que ha llamado la atención de la industria.
de superficies que ha llamado la atención de la industria. Este proceso es
fundamentalmente un proceso de abrasión mecánica mediante una rueda
cepillo giratorio. La rueda consta de muchos alambres de acero afilados y de alta resistencia cuyas
Las puntas están especialmente diseñadas con un ángulo de curvatura hacia delante, es decir, el vástago del alambre está doblado en el sentido de la rotación.
en la dirección de rotación (fig. 1). Durante el funcionamiento, las
Durante el funcionamiento, las puntas giratorias de las cerdas golpean la superficie con una energía cinética similar a la del impacto de la granalla.
de la granalla. Este proceso repetido continuamente da lugar a miles de
impactos localizados, rebotes y la formación de cráteres, dejando así
una superficie limpia y rugosa.

3. RESULTADOS DE LAS PRUEBAS Observación de la morfología de la superficie del sustrato

Se utilizó el microscopio confocal de barrido láser LEXT OLS4100 para caracterizar la topografía de la superficie con una resolución óptica mejorada.
Este método proporciona una combinación equilibrada de alta precisión y velocidad de ensayo, evaluando la morfología superficial tanto en 3D como en 2D.

RUGOSIDAD SUPERFICIAL

En el caso del 7075, la rugosidad superficial media Ra aumentó bruscamente de 0,834 ± 0,185 a 2,450 ± 0,606 μ cuando la profundidad de penetración pasó de 1 a 2 mm, lo que implica que se astillaron más materiales del sustrato.
Sin embargo, no hubo diferencias claras entre las muestras tratadas con una profundidad de penetración de 2 y 3 mm en términos de rugosidad media (Ra) y pendiente del perfil (Rdq). Esto se debe presumiblemente a la deformación plástica del sustrato 7075 cuando las cerdas impactan continuamente sobre el sustrato, como se observa en la fig.2. A medida que aumentaba la profundidad de penetración, se observaba una tendencia a la disminución gradual de la asimetría superficial (Rsk), lo que indicaba que las asperezas del perfil eran poco profundas y deprimidas. En el caso del A283, al aumentar la profundidad de penetración, la rugosidad aumentó linealmente, como se muestra en la fig. 2.

PERFIL 2D

En el estudio se compararon superficies chorreadas y granalladas. Aunque las superficies granalladas parecían visualmente más brillantes, eran menos rugosas que las granalladas. En el caso del 7075, el aumento de la profundidad de penetración de 1 a 2 mm produjo un aumento significativo de la rugosidad media (Ra), lo que indica un mayor desprendimiento del material del sustrato. La deformación plástica se produjo a profundidades mayores. En el caso del A283, el aumento de la penetración incrementó linealmente la rugosidad. El A283 alcanzó la rugosidad de granallado a 3 mm, limitada por una energía cinética insuficiente. A pesar de que los valores Ra eran similares, las superficies granalladas eran menos uniformes debido a la separación de los alambres de las cerdas, lo que daba lugar a picos y valles más grandes en comparación con las superficies granalladas fig. 3.

RESISTENCIA ADHESIVA

El principal inconveniente de utilizar el granallado para la preparación de superficies es la presencia de residuos de granalla en la interfaz, especialmente problemática en el caso de materiales blandos. Aunque la limpieza ultrasónica posterior puede eliminar estos residuos, su aplicación in situ es complicada. Este problema se evita por completo al emplear Bristle Blasting para la preparación de superficies. El aspecto más atractivo del Bristle Blasting reside en su sencillez y rentabilidad, sobre todo para las operaciones in situ.
A diferencia del granallado, en el que es difícil recoger y reciclar las partículas abrasivas masivas rebotadas en espacios abiertos, el Bristle Blasting ofrece una flexibilidad y una eficacia de procesamiento comparables a las del granallado estándar y el desbaste mecánico. Basándonos en la experiencia de laboratorio, la velocidad de procesamiento durante el Bristle Blasting puede alcanzar alrededor de 1 metro cuadrado de superficie en 1 hora, significativamente más rápido que el procesamiento de textura láser.
En el Bristle Blasting, la abrasión de la superficie se produce a través de la excavación extensiva de la superficie metálica por las puntas de las cerdas, dando lugar a numerosos cráteres localizados excavados con pala.

CONCLUSIÓN

En este estudio se ha investigado la viabilidad de la aplicación de Bristle Blasting en relación con los revestimientos pulverizados térmicamente. Los principales resultados preliminares son los siguientes:

• La resistencia adhesiva de los recubrimientos pulverizados térmicamente sobre sustratos sometidos a diferentes métodos de pretratamiento mostró un aumento gradual desde el esmerilado, el Bristle Blasting hasta el granallado. En el caso del recubrimiento Ni5Al, la preparación de la superficie con Bristle Blasting produjo aproximadamente un 60% de la fuerza adhesiva en comparación con el método de granallado.
• El Bristle Blasting parece ser una solución prometedora para sustratos de acero y aleaciones de aluminio cuando no se puede aplicar el granallado. Sin embargo, es esencial tener en cuenta el material del sustrato a la hora de seleccionar los parámetros de chorreado.