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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30379| Título: | Evaluation of AISI H13 and Cr3C2 25NiCr HVOF coatings against die soldering for aluminum high pressure die casting |
| Título(s) alternativo(s): | Avaliação dos revestimentos HVOF AISI H13 e Cr3C2 25NiCr contra fenômeno de soldagem para fundição sob alta pressão de alumínio |
| Autor(es): | Mayer, André Renan |
| Orientador(es): | Pukasiewicz, Anderson Geraldo Marenda |
| Palavras-chave: | Fundição sob pressão Corrosão e anticorrosivos Soldagem Desgaste mecânico Revestimentos Alumínio Die-casting Corrosion and anti-corrosives Welding Mechanical wear Coatings Aluminum |
| Data do documento: | 2-Mai-2022 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Ponta Grossa |
| Citação: | MAYER, André Renan. Evaluation of AISI H13 and Cr3C2 25NiCr HVOF coatings against die soldering for aluminum high pressure die casting. 2022. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2022. |
| Resumo: | Esta dissertação tem como objetivo o estudo de revestimentos de high velocity oxygen fuel (HVOF) com relação as suas propriedades para fundição sob alta pressão. Desgaste é encontrado na maioria dos processos de fabricação, e normalmente é difícil de contornar, o que não é diferente para HPDC. Ao passo que o processo ocorre, diversos mecanismos de desgaste são encontrados e o molde desgastado. Processos como nitretação e deposição física de vapor são utilizados para melhorar a qualidade superficial. Ainda assim, esses processos apenas criam uma mudança superficial, e a geometria é pouco modificada. Sendo assim, não é incomum a recuperação dessas superfícies por soldagem. Entretanto, a qualidade superficial adquirida por soldagem é distante da original. Além do mais, o estudo de revestimentos aplicados por spray térmico para HPDC é insuficiente na literatura. Como revestimento termicamente aspergido possuem uma ampla variedade de propriedades, uma grande quantia de problemas de engenharia de superfície pode ser resolvida com essa técnica. Revestimentos a base de Cr3C2 e AISI H13 foram escolhidos devido à falta de estudos em relação a seu uso para HPDC. Para comparação, AISI H13 e AISI H13 revestido com PVD de AlCrN foram utilizados. Ensaios de corrosão a quente foram realizados com o objetivo de estabelecer a performance desses revestimentos contra a liga de alumínio A383 fundido. Adicionalmente, um ensaio de soldering foi proposto. As análises de soldering mostraram uma extensiva quantia de informação com relação não apenas a mecanismos de soldering, mas também corrosão da superfície. Os mecanismos de cada superfície para soldering e corrosão foram avaliadas usando microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectrometria por dispersão de energia de raios-x (EDE). Quanto as propriedades da superfície, em geral o revestimento de AlCrN PVD mostrou a melhor performance. Ainda assim, a mudança na concentração de nitrogênio indica a degradação do revestimento por difusão do nitrogênio. A taxa de corrosão do AISI H13 diminuiu quando aspergido por HVOF. Isso é explicado pela corrosão durante o processo de aspersão, criando óxido de ferro. Entretanto, a corrosão não homogenia criou spikes os quais aumentaram o fenômeno de soldering da superfície. A corrosão do Cr3C2 25NiCr também foi analisada, e mostrou uma pequena camada difusional. Não obstante, as forças de soldering foram elevadas. A estabilização de resistentes fases de Cr-Al-Si com pequenos spikes criaram uma forte adesão de intermetálicos. |
| Abstract: | This thesis aims to study high-velocity oxygen fuel (HVOF) coatings for high pressure die casting (HPDC). Wear is found in most fabrication processes and is usually hard to overcome, which is no different for HPDC. Several wear mechanisms are found, and the die is worn as the process occurs. Processes like nitriding and physical vapor deposition are used to improve the surface quality. Nonetheless, these processes only create a superficial change, and the geometry barely changes. Therefore, it is not unusual to recover these surfaces via welding. However, the surface quality achieved via welding is as good as the original. Furthermore, the study of coatings applied via thermal sprays is lacking in the literature. As thermally sprayed coatings have a wide range of properties, a handful of surface engineering problems can be solved by this technique. Coatings based on Cr3C2 25NiCr and AISI H13 were chosen due to the shortage of studies regarding their use for HPDC. Bulk AISI H13 and AISI H13 coated with AlCrN PVD were used as a comparative. Hot corrosion tests were performed to establish coatings performance against molten A383 aluminum alloy. Additionally, a soldering testing process was proposed. Soldering analyses have shown an extensive amount of information regarding the soldering mechanisms and corrosion of the surface. The mechanisms of each surface for soldering and corrosion were evaluated using scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive x-ray spectroscopy (EDS). Concerning the properties of the surfaces, in general, AlCrN PVD coating showed the best performance. Even so, the change in nitrogen concentration indicates the coating degradation by nitrogen diffusion. The corrosion rate for AISI H13 was diminished when sprayed by HVOF. It was explained by the chemical corrosion during the spraying process, creating iron oxides. However, the uneven corrosion created spikes which increased the surface soldering. The corrosion of Cr3C2 25NiCr was also evaluated and showed a small diffusional layer. However, the soldering forces were high. The stabilization of a Cr-Al-Si strong phase with small spikes created a high adhered intermetallic. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30379 |
| Aparece nas coleções: | PG - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica |
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