Modelowanie naprężeń własnych w procesie przetapiania mikroplazmowego powłoki Al na stali

Jolanta Zimmerman, Dariusz Golański, Tomasz Chmielewski

Abstrakt


W pracy zaprezentowano wyniki modelowania naprężeń własnych w warstwie FeAl powstałej w procesie przetapiania mikroplazmowego powłoki aluminiowej natryskanej uprzednio na podłożu stalowym. Zbudowano płaski model numeryczny (MES) układu warstwa FeAl-podłoże stalowe o wymiarach odpowiadających rzeczywistym próbkom. Przeprowadzono analizę sprzężoną cieplno-mechaniczną, w której parametry przetapiania odpowiadały tym, które zapewniały tworzenie się warstwy FeAl na podłożu stalowym. Analiza wykazała występowanie rozciągających naprężeń własnych w warstwie międzymetalicznej oraz ściskających w podłożu stalowym. Dodatkowo, przeprowadzono pomiary wygięcia rzeczywistych próbek z wytworzoną warstwą FeAl, które posłużyły do wery kacji modelu numerycznego. 

Modeling of residual stresses in the process of microplasma remelting of Al coating on steel substrate 

Abstract

The paper presents the results of residual stress modeling in FeAl surface layer produced in the process of microplasma remelting of aluminum coating previously sprayed onto a steel substrate. The plane stress numerical model (FEM) of FeAl-steel substrate system with geometry and dimensions re ecting real samples has been built. The coupled thermo-mechanical analysis has been conducted in which the remelting parameters ensuring formation of FeAl surface layer were used. The analysis showed the existence of tensile residual stresses in the intermetallic layer and compressive stresses inside the substrate mate- rial. Additionally, the conducted de ection measurement of produced samples with FeAl layer allowed to verify developed numerical model of analyzed FeAl/steel system. 




Słowa kluczowe


warstwy FeAl; przetapianie mikroplazmowe; naprężenia własne; modelowanie MES; krzywizna wygięcia

Pełny tekst:

PDF

Bibliografia


Wiliama J.C.: Intermetallics for structural applications: potential, reality and roadahead, Structural Intermetallics, ed. M.V. Nathalat al., TMS 1997, pp. 3-8.

Bystrzycki J., Varin R.A., Bojar Z.: Postępy w badaniach stopów na bazie uporządkowanych faz międzymetalicznych z udziałem aluminium, Inżynieria Materiałowa 1996, 5, s. 137-149.

Gontarz G., Golański G., Chmielewski T.: Powłoki intermetaliczne z grupy Fe-Al wytwarzane metodami spawalniczymi, Mechanik Nr 08/09/2012 s. 769-771.

Chmielewski T., Golański D.: The new method of in-situ fabrication of protective coatings based on FeAl intermetallic compounds. Journal of Engineering Manufacture Part B, April 2011, 225, pp. 611-616.

Gontarz G., Chmielewski T., Golański D.: Mody kacja natryskiwanych powłok aluminiowych na stali skoncentrowanym źródłem ciepła, Przegląd Spawalnictwa, 12/2011, s. 52-54.

Chmielewski T., Golański D., Gontarz G.: Investigation of the residual stresses in composite Ti+Al2O3 coatings deposited by thermal spraying onto ceramic substrate, Composites Theory and Practice 12: 1(2012), pp. 26-32.

Clyne T.W., Gill S.C.: Residual Stresses in Surface Coatings and Their Effects on Interfacial Debonding: A Review of Recent Work, J. Thermal Spray Technology, (1996), Vol. 5(4), pp. 401-418.

Li. D, Lin. D., Liu Y.: Effect of temperature on tensile properties and dislocation structures of FeAl alloys, Material Science and Engineering, A249(1988), pp. 206-216.

Reddy B.V., Deevi S.C.: Thermophysical properties of FeAl (Fe-40 at.%Al), Intermetallics 8 (2000), pp. 1369-1376.

Goldsmith A., Waterman T.E., Hirchorn H.J.: Handbook of thermophysical properties of solid materials, New York 1961.

Chmielewski T., Golański D., Gontarz G.: Pomiar naprężeń własnych powłok metalicznych natryskiwanych termicznie. Przegląd Spawalnictwa 12/2011, s. 59-64.




DOI: http://dx.doi.org/10.26628/wtr.v89i12.846

Refbacks

  • There are currently no refbacks.