Modelowanie numeryczne wybranych zagadnień natryskiwania cieplnego

Tomasz Chmielewski

Metody natryskiwania termicznego są jednymi z najbardziej uniwersalnych technik nanoszenia materiałów powłokowych na materiał podłoża. Umożliwiają one wytwarzanie warstw metalicznych, ceramicznych, jak i kompozytowych, zarówno na podłożach metalicznych, jak i ceramicznych.   Niekorzystny stan naprężeń własnych zarówno w powłoce, jak też na granicy powłoki i podłoża, może mieć decydujący wpływ na trwałość eksploatacyjną wytwarzanych powłok i warstw. Ocena stanu naprężeń w natryskiwanych powłokach i wytwarzanych warstwach prowadzona jest metodami analitycznymi, eksperymentalnymi oraz z wykorzystaniem analiz numerycznych. W monografii omówiono założenia do budowy modelu komputerowego układu powłoka metalowa–podłoże ceramiczne pod kątem analizy naprężeń powstałych w procesie natryskiwania termicznego powłok. Na ich podstawie zbudowano model komputerowy (oparty na metodzie elementów skończonych) w celu analizy i prognozowania naprężeń w otrzymywanych powłokach.   Zamieszczono także wyniki wpływu prędkości uderzenia cząstki oraz rodzaju materiału powłokowego (Cu, Ti) i podłoża (ceramika Al2O3, żelazo) na deformację cząstki, rozkład pola temperatury oraz pola naprężeń w analizie obejmującej fazę tworzenia się powłoki. Określono wpływ ilości zastosowanych podwarstw, z których składa się powłoka, na wielkość i rozkład naprężeń własnych w powłoce po jej utworzeniu i ochłodzeniu do temperatury otoczenia. Zbudowane modele komputerowe weryfikowano poprzez pomiary wygięcia próbek po procesie natryskiwania termicznego oraz analityczne obliczenia naprężeń w powłokach na podstawie ich krzywizny wygięcia.