L'Università di Tecnologia di Pechino e il College di Scienza e Ingegneria dei Materiali di Pechino
Scienza e Ingegneria - Pechino, guidati da Yingying Ding, Hui Li e Yingliang Tian.
Yingliang Tian. Lo studio si concentra sulla forza adesiva dei rivestimenti
termicamente, un fattore critico per le prestazioni. Introduce
La sabbiatura a setola come pretrattamento innovativo della superficie e confronta la sua efficacia
la sua efficacia rispetto alla granigliatura su acciaio dolce e leghe di alluminio.
La sabbiatura a setole si dimostra una soluzione pratica, soprattutto in
situazioni in cui la granigliatura in loco è impegnativa. Inoltre, lo studio
Inoltre, lo studio sottolinea l'importanza di considerare il materiale del substrato,
per ottimizzare l'adesione del rivestimento con la sabbiatura a setola come metodo di preparazione della superficie.
metodo di preparazione della superficie.

1. PREPARAZIONE DELLA SUPERFICIE: RIVESTIMENTI A SPRUZZO TERMICO

I rivestimenti a spruzzo termico trovano ampia applicazione in vari settori industriali
settori industriali per soluzioni di ingegneria delle superfici. Garantire una sufficiente
di forza adesiva tra il rivestimento e il substrato è imperativo,
è un requisito fondamentale per il servizio. In genere, la superficie del
superficie del substrato viene sottoposta a una preparazione meticolosa prima di spruzzare
per fornire una superficie pulita e irruvidita, che faciliti un adeguato
di un adeguato legame con il rivestimento depositato. Questa fase procedurale è essenziale
e influisce in modo significativo sulle prestazioni complessive del rivestimento.
I materiali di substrato morbidi come le leghe di alluminio, il rame, ecc.
a causa della presenza di particelle di grana incorporate nell'interfaccia substrato/rivestimento.
nell'interfaccia substrato/rivestimento. Inoltre, in alcune operazioni in loco
operazioni in loco, l'utilizzo di granigliatrici tradizionali si rivela
l'impiego di macchine tradizionali per la sabbiatura si rivela impegnativo, dato il loro impiego di compressori d'aria e il notevole
consumo di graniglia. Inoltre, le preoccupazioni ambientali derivano dal
rumore e dai sottoprodotti di polvere pericolosi associati a tali macchine.
macchine. Un pretrattamento della superficie che utilizzi impianti mobili con un funzionamento
semplici si rivela più vantaggioso per queste applicazioni industriali.
applicazioni industriali.

2. SABBIATURA A SETOLA VS. GRANIGLIATURA E RETTIFICA MECCANICA

Questo studio mira a valutare la fattibilità dell'uso della sabbiatura a setola nella spruzzatura termica, concentrandosi su rivestimenti metallici (Ni5Al) e ceramici (Al2O3) su substrati come acciaio dolce (A283) e lega di alluminio (7075). I rivestimenti saranno applicati su superfici preparate con tre metodi: sabbiatura a setola, sabbiatura a graniglia e
smerigliatura meccanica.

Preparazione del substrato:

L'obiettivo primario era quello di confrontare la granigliatura e la sabbiatura a setola come pretrattamenti della superficie, mentre la smerigliatura meccanica è servita da
come pretrattamenti superficiali, mentre la smerigliatura meccanica fungeva da gruppo di controllo per valutare l'impatto della rugosità superficiale.
impatto della rugosità superficiale. Per la granigliatura sono state utilizzate particelle di corindone a 20 maglie (Pigeon Group) con una pressione dell'aria di sabbiatura di 0,6 MPa e una distanza di 60 mm. La smerigliatura meccanica ha comportato l'uso manuale di carta abrasiva SiC 800# su una smerigliatrice automatica. La sabbiatura a setola ha utilizzato una sabbiatrice commerciale (Monti SE-677-BMC) con una velocità di rotazione della ruota fissa di 2150 giri/min, considerando la profondità di penetrazione come parametro chiave.

Durante il funzionamento, le punte delle setole rotanti colpiscono la superficie bersaglio con un'energia cinetica simile all'impatto della graniglia. Questo processo, ripetuto continuamente, provoca migliaia di impatti localizzati, rimbalzi e la formazione di crateri, lasciando così una superficie pulita e irruvidita. Il vantaggio principale di questa tecnologia è la sua semplicità e facilità d'uso. Il Bristle Blaster® è lungo mezzo metro e alto alcune decine di centimetri; può essere facilmente azionato da un motore a batteria, elettrico o pneumatico. Può essere montato su un posizionatore automatico o gestito manualmente, in modo che l'operazione richieda solo uno spazio molto ridotto, a differenza della sabbiatura a graniglia che di solito richiede una grande cabina insonorizzata o una protezione.

TEST: Alcuni operatori hanno provato a utilizzare la sabbiatura a setola come pretrattamento della superficie per la verniciatura e hanno dimostrato che era possibile generare una superficie irruvidita, la cui rugosità media (Ra) era di circa 3,35μ.

Negli ultimi anni, la sabbiatura a setola è emersa come un nuovo approccio alla preparazione delle superfici che ha attirato l'attenzione dell'industria.
preparazione delle superfici che ha attirato l'attenzione dell'industria. Questo processo è
fondamentalmente un processo di abrasione meccanica che utilizza una spazzola rotante.
rotante simile a una spazzola. La ruota è costituita da molti fili d'acciaio affilati e ad alta resistenza, le cui punte sono state appositamente
le cui punte sono state appositamente progettate con un angolo di curvatura in avanti, cioè il gambo del filo è piegato nella direzione del
filo è piegato nella direzione di rotazione (fig. 1). Durante il funzionamento, le punte rotanti
ruotanti colpiscono la superficie del bersaglio con un'energia cinetica simile all'impatto della graniglia.
di graniglia. Questo processo, ripetuto continuamente, produce migliaia di
impatti localizzati, rimbalzi e formazione di crateri, lasciando così una superficie pulita e irruvidita.
una superficie pulita e irruvidita.

3. RISULTATI DEI TEST Osservazione della morfologia della superficie del substrato

Il microscopio a scansione laser confocale LEXT OLS4100 è stato utilizzato per caratterizzare la topografia della superficie con una risoluzione ottica avanzata.
Questo metodo offre una combinazione equilibrata di elevata precisione e velocità, valutando la morfologia superficiale sia in 3D che in 2D.

RUGOSITÀ SUPERFICIALE

Nel caso del 7075, la rugosità media della superficie Ra è aumentata bruscamente da 0,834 ± 0,185 a 2,450 ± 0,606 μ quando la profondità di penetrazione è passata da 1 a 2 mm, il che implica che sono stati asportati più materiali del substrato.
Tuttavia, non vi è stata alcuna differenza netta tra i campioni trattati con una profondità di penetrazione di 2 e 3 mm in termini di rugosità media (Ra) e pendenza del profilo (Rdq). Ciò è presumibilmente dovuto alla deformazione plastica del substrato 7075 quando le setole hanno impattato continuamente sul substrato, come osservato in fig. 2. All'aumentare della profondità di penetrazione, si è registrata una tendenza a una graduale diminuzione della skewness superficiale (Rsk), a indicare che le asperità del profilo erano poco profonde e depresse. Per l'A283, quando la profondità di penetrazione è aumentata, la rugosità è aumentata linearmente, come mostrato in fig. 2.

PROFILO 2D

Lo studio ha messo a confronto le superfici sabbiate con setole e quelle sabbiate con graniglia. Sebbene le superfici sabbiate con setole appaiano visivamente più brillanti, erano meno ruvide di quelle sabbiate con graniglia. Per il 7075, un aumento della profondità di penetrazione da 1 a 2 mm ha portato a un aumento significativo della rugosità media (Ra), indicando una maggiore scheggiatura del materiale del substrato. La deformazione plastica si è verificata a profondità maggiori. Per l'A283, l'aumento della penetrazione ha incrementato linearmente la rugosità. L'A283 ha raggiunto la rugosità della granigliatura a 3 mm, limitata da un'energia cinetica insufficiente. Nonostante valori di Ra simili, le superfici sabbiate con setole erano meno uniformi a causa della spaziatura dei fili di setola, con conseguenti picchi e valli più grandi rispetto alle superfici sabbiate con graniglia fig. 3.

RESISTENZA DELL'ADESIVO

Il principale inconveniente dell'uso della granigliatura per la preparazione della superficie è la presenza di residui di graniglia all'interfaccia, particolarmente problematica per i materiali morbidi. Anche se la successiva pulizia a ultrasuoni può rimuovere questi residui, la sua applicazione in loco è difficile. Questo problema è completamente evitato quando si utilizza la sabbiatura a setole per la preparazione delle superfici. L'aspetto più interessante della granigliatura a setole è la sua semplicità e convenienza, in particolare per le operazioni in loco.
A differenza della granigliatura, in cui è difficile raccogliere e riciclare le massicce particelle abrasive rimbalzate in spazi aperti, la granigliatura a setole offre flessibilità ed efficienza di lavorazione paragonabili alla granigliatura standard e alla sgrossatura meccanica. In base all'esperienza di laboratorio, la velocità di lavorazione durante la sabbiatura a setole può raggiungere circa 1 metro quadrato di superficie in un'ora, significativamente più veloce della lavorazione della texture al laser.
Nella sabbiatura a setole, l'abrasione della superficie avviene attraverso un'ampia escavazione della superficie metallica da parte delle punte delle setole, con il risultato di numerosi crateri localizzati spalati.

CONCLUSIONE

Questo studio ha analizzato la fattibilità dell'applicazione della sabbiatura a setole in relazione ai rivestimenti a spruzzo termico. I principali risultati preliminari sono i seguenti:

• La forza adesiva dei rivestimenti spruzzati termicamente su substrati sottoposti a diversi metodi di pretrattamento ha mostrato un aumento graduale dalla smerigliatura, alla sabbiatura a setola fino alla granigliatura. Nel caso del rivestimento Ni5Al, la preparazione della superficie con la sabbiatura a setole ha prodotto circa il 60% della forza adesiva rispetto al metodo della granigliatura.
• La sabbiatura a setole sembra essere una soluzione promettente per i substrati in acciaio e in lega di alluminio quando la granigliatura non è applicabile. Tuttavia, è essenziale considerare il materiale del substrato nella scelta dei parametri di sabbiatura.