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Tensão de adesão de revestimentos cerâmicos obtidos por projeção robótica à chama

2019; SAGE Publishing; Volume: 2; Issue: 9 Linguagem: Espanhol

1477-9021

Eurico Seabra, Luís Silva, Fuad Aliew, Joana Morais Sarmento,

Additive Manufacturing and 3D Printing Technologies

espanolIntroduccion: Una de las posibles aplicaciones de barreras termicas ceramicas es en el revestimiento de moldes permanentes para fundicion. La capacidad del molde para soportar temperaturas muy altas (hasta 1600 °C), debido al estado liquido del hierro fundido, desempena un papel crucial en la seleccion de materiales. Metodos: La determinacion de la tension de adhesion se realizo de acuerdo con la norma ASTM C633-79 en la que se probaron las probetas revestidas a contra-probetas de acero CK45 gralladas, con un pegamento a base de cianoacrilatos (LOCTITE 415). A continuacion se aplico un peso de 100 N durante 3 minutos para la fuerza de compresion promover el inicio de la reaccion de polimerizacion de los cianoacrilatos y se aguardo 24 horas, para que la junta adhesiva tuviera tiempo de adquirir la resistencia maxima (suficiente para arrancar el revestimiento de la probeta). Se realizaron despues los ensayos de traccion a velocidad de 1 mm/min. Resultados: Los principales parametros estudiados son el material del sustrato, el angulo de proyeccion y la temperatura de precalentamiento del sustrato. La mayor fuerza de adhesion para la proyeccion a 90° (media de 6,2 MPa) fue obtenida con las probetas de hierro fundido con grafito esferoidal (SGCI) con una temperatura de precalentamiento de 120 °C. Para el precalentamiento de 90 °C y angulo de proyeccion de 90°, fueron las probetas de duraluminio (AlCu) y de laton que obtuvieron las mayores fuerzas de adhesion (media de 4,5 MPa). La proyeccion a 65° origina la mayor tension de adhesion en todos los materiales utilizados para el sustrato, siendo el mayor valor (media de 8,3 MPa) obtenido por el hierro fundido de grafito esferoidal. Conclusiones: Los resultados obtenidos sugieren claramente que el material del sustrato y la temperatura de precalentamiento influyen fuertemente en la fuerza de adhesion. El analisis de las microestructuras de los revestimientos, utilizando microscopia optica, comprueba esta observacion. EnglishIntroduction: One of the possible applications of ceramic thermal barriers is in shells (permanent moulds – die casting). The moulds` capacity to support very high temperatures (up to 1600 °C) plays a crucial role in the selection of materials due to the liquid state of the cast iron. Objectives: This paper presents and discusses the obtained results from robotic flame projection tests, carried out with the purpose to quantify the influence of several factors of flame sprayed in the adhesion strength of coatings of Nickel-Aluminium-Molybdenum and Zirconium Oxide. In literature a minimum adhesion strength was not found for the application of thermal ceramic barriers in the coating of permanent casting moulds, so in this work it is intended to obtain its values considering several combinations of projection parameters and substrates. Methods: The determination of the adhesion strength was performed according to the standard ASTM C633-79 where the coated test specimens were glued to CK45 steel against-specimens with a cyanoacrylate glue (LOCTITE 415). A weight of 100 N was then applied for 3 minutes to promote the initiation of the polymerization reaction of the cyanoacrylates and a period of 24 hours was needed so the bonded glue could acquire its maximum strength (sufficient enough to tear off the coating of the specimen). Finally tensile tests were carried out at the speed of 1 mm/min. Results: The main parameters studied are the material of the substrate, the projection angle and the substrate preheating temperature. The higher adhesion strength for the sprayed to 90° (average value of 6.2 MPa) was obtained by the specimens of spheroidal graphite cast iron (SGCI) with a preheating temperature of 120 °C. For the preheating of 90 °C and spray angle of 90° the aluminum-copper (AlCu) and brass specimens were the ones that obtained the higher adhesion strengths (average value of 4.5 MPa). The sprayed of 65° originates the higher adhesion strength in all the materials used for the substrate, being the highest value (average value of 8.3 MPa) obtained by the spheroidal graphite cast iron. Conclusions: The results obtained clearly suggest that the substrate material and the preheating temperature strongly influence the adhesion strength. The analysis of the coatings microstructures, using optical microscopy, supports this observation. portuguesIntroducao: Uma das possiveis aplicacoes de barreiras termicas cerâmicas e no revestimento de moldes permanentes para fundicao. A capacidade do molde suportar temperaturas muito elevadas (ate 1600 °C), devido ao estado liquido do ferro fundido, desempenha um papel crucial na selecao de materiais. Objetivos: Este artigo apresenta e discute os resultados obtidos a partir de testes de projecao robotica a chama, com o objetivo de quantificar a influencia de varios fatores da projecao a chama na tensao de adesao de revestimentos de Niquel-Aluminio-Molibdenio e Oxido de Zirconia. Na literatura nao foi encontrada uma tensao minima de adesao requerida para a aplicacao de barreiras termicas cerâmicas no revestimento de moldes permanentes para fundicao, assim, no trabalho apresentado neste artigo, pretende-se obter seus valores considerando varias combinacoes de parâmetros de projecao e substratos. Metodo: A determinacao da tensao de adesao foi realizada de acordo com a norma ASTM C633-79 em que os provetes revestidos foram colados a contra-provetes de aco CK45 grenalhados, com uma cola a base de cianoacrilatos (LOCTITE 415). De seguida aplicou-se um peso de 100 N durante 3 minutos para a forca de compressao promover o inicio da reacao de polimerizacao dos cianoacrilatos e aguardou-se 24 horas para que a junta colada tivesse tempo de adquirir a resistencia maxima (o suficiente para arrancar o revestimento do provete). Realizaram-se depois ensaios de tracao a velocidade de 1 mm/min. Resultados: Os principais parâmetros estudados foram o material do substrato, o ângulo de projecao e a temperatura de pre-aquecimento do substrato. A maior forca de adesao para a projecao a 90° (media de 6,2 MPa) foi obtida com os provetes de ferro fundido com grafite esferoidal (SGCI) com uma temperatura de pre-aquecimento de 120 ° C. Para o pre-aquecimento de 90 °C e ângulo de projecao de 90°, foram os provetes de duraluminio (AlCu) e de latao que obtiveram as maiores forcas de adesao (media de 4,5 MPa). A projecao a 65 ° origina a maior tensao de adesao em todos os materiais utilizados para o substrato, sendo o maior valor (media de 8,3 MPa) obtido pelo ferro fundido de grafite esferoidal. Conclusoes: Os resultados obtidos sugerem claramente que o material do substrato e a temperatura de pre-aquecimento influenciam fortemente a tensao de adesao. A analise das microestruturas dos revestimentos, utilizando microscopia otica, comprova esta observacao.