TMCOMAS Proyección Térmica

TMCOMASTMCOMASProyección 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.

¿Qué entendemos por Proyección Térmica?¿Qué entendemos por Proyección Térmica?

1. Generación de energía

cinética/térmica

2. Interacción de la energía

con el material

3. Interacción de las

partículas del spray con el

substrato

MercadoMercado

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

El impactoEl impacto

Formación del recubrimientoFormación del recubrimiento

Impacto de las partículas líquidas

(tensiones de temple)

Tracción

Solidificación y tensiones residualesSolidificación y tensiones residuales

Diferencia de Coeficiente de Expansión Térmica

(tensiones de enfriamiento)

Tracción o compresión

Impacto de partículas sólidas

(tensiones de impacto)

Compresión en el substrato (recubrimiento)


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.

Solidificación y tensiones residualesSolidificación y tensiones residuales


Crecimiento del recubrimientoCrecimiento del recubrimiento


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 SprayingFS: Flame SprayingHVOF: High Velocity Oxy FuelHVOF-W: High Velocity Oxy Fuel-WireHVAF: High Velocity Air FuelD-gun: Detonation GunAPS: Atmospheric Plasma SprayVPS: Vacuum Plasma SprayLPPS: Low Pressure Plasma SprayCAPS: Controlled Atmosphere Plasma SprayAS: Arc Spray

Técnicas de proyección térmicaTécnicas de proyección térmica

Oxígeno Acetileno Hidrógeno Propano Gas natural Aire

Comprimido

Hilos de 3.2, 2.3, 4.8, 1.45mm

Proyección térmica por llama con hilo (WFS)Proyección térmica por llama con hilo (WFS)

Esquema generalEsquema general

Material de aporteMaterial de aporte

Gases utilizadosGases utilizados


Materiales más usuales: aleaciones metálicas exclusivamente. Aceros, aceros

inoxidables, cobres, latón, molibdeno, zinc, antifricción (babbit), níquel…

Espesores elevados

Porosidad elevada

Rugosidad elevada

Oxidación elevada

Materiales de aporteMateriales de aporte

RecubrimientosRecubrimientos


Proyección térmica por llama con hilo (WFS)Proyección térmica por llama con hilo (WFS)

Oxígeno

Acetileno

Hidrógeno

Aire Comprimido

Polvo de granulometría

gruesa…

Proyección térmica por llama con polvo (FS)Proyección térmica por llama con polvo (FS)

Esquema generalEsquema general Gases utilizadosGases utilizados


Aleaciones metálicas: Aceros, aceros inoxidables, cobres, latón, molibdeno, níquel,

Cerámicos: aluminas, aluminas-titania, oxido de cromo…(?¿)

Self-fluxing: NiCrBSi…

Polímeros

Espesores elevados

Porosidad elevada

Rugosidad elevada

Oxidación elevada



Proyección térmica por llama con polvo (FS)Proyección térmica por llama con polvo (FS)


Oxígeno

Propileno

Propano

Hidrógeno

Gas natural

Aire Comprimido

Polvo de granulometría

fina

Proyección térmica de alta velocidad (HVOF)Proyección térmica de alta velocidad (HVOF)






Formación de las ondas de choqueFormación 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.



Formación de las ondas de choqueFormación de las ondas de choque


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…


Abradables: AlSi-Poliester..

Espesores entre 20-500 μm

Baja porosidad: 0.5-2%

Baja rugosidad: 3-5 μm (Ra)

Baja oxidación





Proyección térmica por plasma (APS) Proyección térmica por plasma (APS)

Fundamentos del plasmaFundamentos 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 (+).

Argón Helio Nitrógeno Hidrógeno

Polvo de granulometría intermedia-gruesa






Aleaciones metálicas: Aceros, aceros inoxidables, molibdeno, base níquel, cobres…



Abradables: AlSi-Poliester..

Cerámicas: aluminas, zirconias, óxidos de cromo…

Cermets: carburos de tungsteno y cromo


Baja porosidad: 0.5-4%

Baja rugosidad: 3-8 μm (Ra)

Oxidaciones intermedias






Proyección térmica al arco (AS) Proyección térmica al arco (AS)

Aire comprimido Nitrógeno

Varilla de hilo de 1.6, 2.4 y 3.2mm




Aleaciones metálicas: Aceros, aceros inoxidables, molibdeno, base níquel, cobres…


Antifricción (babbit)

Aleaciones duras (hilos tubulares)


Elevada porosidad: 2-10%

Elevada rugosidad: 6-12 μm (Ra)

Elevada oxidación



Proyección térmica al arco (AS) Proyección térmica al arco (AS)


Hilos de Proyección TérmicaHilos de Proyección Térmica

• Metales puros

• Aleaciones base hierro

• Aleaciones base níquel

• Aleaciones base cobalto

• Aleaciones base cobre

DiámetrosDiámetros

1,45, 1.6, 2(5/64”), 2.3, 3.2 (1/8”), 4,8(3/16”) mm

MaterialesMateriales

• Aleaciones metálicas

• Cerámicos

• Cérmets (CERamico-METal)

• Polímeros

• Combinaciones

Ejemplo catálogo Solo para APS tenemos:

2 referencias de polimérico35 referencias de cermet94 referencias de metálico14 referencias de combinaciones55 referencias de cerámicos

Polvos de Proyección TérmicaPolvos de Proyección Térmica

Forma de suministroForma de suministro

Botes 2-10 Kg

Latas 25 Kg


¿Qué nos define un polvo de proyección térmica?:a) Composición química y fasesb) Granulometríac) Morfología y fluidezd) Densidad

Polvos de Proyección TérmicaPolvos de Proyección Térmica


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