Influencia de los parámetros de rociado sobre la resistencia al desgaste de recubrimientos depositados por proyección térmica

Abstract

La resistencia al desgaste de un recubrimiento depositado mediante la técnica de rociado térmico por plasma está íntimamente relacionada con la determinación de los parámetros óptimos de rociado. Este estudio tiene como objetivo analizar a través de un diseño experimental factorial 33, como la tasa de alimentación, el voltaje y el amperaje influyen sobre la resistencia al desgaste por deslizamiento de un recubrimiento metálico (Fe-Mo) depositado por la técnica de rociado térmico por plasma. Los ensayos fueron realizados siguiendo la norma ASTM G77-83 la cual establece una configuración geométrica bloque sobre anillo (“Block on Ring”) en ausencia de lubricante. El par tribológico utilizado fueron bloques de acero AISI 1020 rociados por plasma con una aleación de acero alto carbono con molibdeno. Un cero AISI 1045 fue utilizado en la fabricación de los anillos. La carga normal aplicada fue de 4,21 MPa (17,5 lb) y la velocidad de deslizamiento fue de 0,3 m/seg. La distancia de deslizamiento se mantuvo constante en 550 m. Se realizó un análisis de varianza para medir el nivel de significación de los parámetros en estudio y obtener a través del método de superficie de respuesta y gráficas de contorno las variables más significativas. Los ensayos realizados arrojaron como resultado que una tasa de alimentación comprendida entre 6 – 6,75 lb/h, un amperaje entre 725 – 825 A y un voltaje entre 36,5 – 37 V, fueron los parámetros que produjeron los mejores resultados frente al desgaste por deslizamiento. Los análisis realizados sobre la superficie de desgaste mediante microscopía electrónica de barrido, en las condiciones que arrojaron los peores y mejores resultados, así como la recomendada por el fabricante evidenciaron que el principal mecanismo de desgaste para la mejor condición fue el mecanismo de fractura de partículas endurecidas debido a la acción de la carga y para la condición mas desfavorable fue el desprendimiento de partículas, lo cual fue atribuido a una pobre cohesión del recubrimiento.

The wear resistance of a plasma sprayed coating is directly related to the finding of the proper deposition parameters. The main goal of this study is to find via a factorial design 33, how the powder feed speed, the voltage and the amperage affect the sliding wear resistance of a metallic coating (Fe-Mo) prayed by atmospheric plasma method. The tests were carried out following the ASTM G77 – 83 standards, in which the geometrical distribution is Block on Ring. The tests were carried out without the presence of lubricants. The Blocks were made from AISI 1020 steel and then sprayed with a plasma gun with the metallic powder last mentioned, the Rings acting as counter bodies were made of AISI 1045 steel. The normal load was 4.21 MPa (17.5 lb) and the sliding velocity was 0.3 m/s, the sliding distance of the test was 550m. An analysis of variance (ANOVA) was carried out to determine the level of significance of the parameter in study, surface plots were also used to aid in this quest. The results showed that for a powder feed speed of 6 – 6.75 lb/h, a amperage of 725 – 825 A and a voltage of 36.5 – 37 V, the wear resistance of the coatings showed the best results. An X-Ray diffraction study was carried out for the deposition conditions how showed the worst and the best results in the tests, the condition with the parameters suggested by the powder manufacturer was also analyzed with this tool. The principal wear mechanism for the best coatings were the fracture of hardened oxides, product of the high loads and temperatures. The condition with the worst deposition parameters showed that the wear mechanism was the detachment of particles how possessed bad cohesion.