Finite Element Modelling of the Residual Stresses Induced in Thermally Deposited Coatings

Abstract

Opracowano numeryczny model obliczeniowy z użyciem metody elementów skończonych do określania naprężeń własnych powstających w procesach termicznego nakładania powłok na podłoża. W pierwszej fazie modelowania rozwiązano na przestrzennym modelu zagadnienie uderzenia pojedynczych kulistych cząstek z dużą prędkością w podłoże, wykorzystując moduł „dynamics-explicit” programu FEM „ADlNA 8.6”. W drugiej statycznej fazie modelowania przeprowadzono symulację procesu poprzez przyrostowe budowanie powłoki, aż do uzyskania określonej grubości, a następnie schłodzenie całego układu. Zagadnienie drugiego etapu rozwiązano, jako termomechaniczne, przy użyciu programu FEM software ADlNA 8.6. Obliczenia przeprowadzono dla walcowych próbek składających się z tytanowej powłoki o trzech grubościach naniesionej na podłoże cera- miczne AI2O3 metodą detonacyjną z prędkością uderzenia 800m/s. Model obliczeniowy został zweryfikowany eksperymentalnie przez pomiary ugięcia próbek po ich schłodzeniu. Otrzymano dobrą zgodność wyników obliczeń numerycznych ugięć układu powłoka/podłoże z wartościami doświadczalnymi.

Keywords

• coatings
• thermal spraying
• residual stress
• finite element modelling