Resumen de Modelizacion de la formación de recubrimientos de WC-Co por proyección HVOF sobre sustratos de cobre

V.V. Sobolev, J. M. Guilemany, J.A. Calero

• español

  En el presente trabajo se ha investigado la simulación matemática de la transferencia de calor entre un recubrimiento de WC-Co y un sustrato de cobre durante la proyección HVOF. Este modelo incluye el estudio de la variación de termperatura, solidificación del recubrimiento, la fusión y posterior solidificación en la región interfacial del sustrato, y caracerísticas especiales de la interacción térmica sustrato- recubrimiento. Los resultados obtenidos han sido utilizados en la modelización del desarrollo de la estructura del recubrimiento y la adherencia durante la proyección HVOF de polvos de WC-Co en un sustrato de cobre. Se han considerado dos tipos de sustrato: sustrato con superficies pulida y rugosa. Se han estudiado las variaciones de los tiempos de solidificación, de la velocidad de solidificación, del gradiente térmico, y de la velocidad de enfriamiento en el recubrimiento y en la región interfacial del sustrato. Se discute el desarrollo de las estructuras amorfas y cristalinas en el recubrimiento y de la estructura cristalina en la zona interfacial del sustrato. Asimismo, se estudia el comportamiento del tamaño de los cristales y de la distancia intercristalina con respecto a los parámetros de proyección y a la morfología de la superficie del sustrato. Se han determinado las condiciones óptimas para la formación de estructuras de grano fino y denso. Se han considerado también los cambios estructurales en el sustrato en estado sólido debidos al calentamiento y enfriamiento rápidos. Asimismo, se han investigado los mecanismos térmicos y mecánicos de la adherencia sustrato-recubrimiento. Por último, decir que los resultados teóricos concuerdan con los resultados experimentales obtenidos.

• English

  Present paper deals with the mathematical simulation of the heat transfer between a WC-Co coating and a copper substrate during HVOF spraying. This modelling includes the investigation of temperature variation, coating solidification, melting and subsequent solidification in the substrate interfacial region and specific features of the substrate-coating thermal interaction. The results obtained are used for modelling of the development of the coating structure and adhesion during HVOF spraying of the WC-Co powder on a copper substrate. Two types of substrate were considered: smooth (polished) and rough. Variations of solidification times, solidification velocity, thermal gradient and cooling velocity in the coating and substrate interfacial region are studied. Development of the amorphous and crystalline structures in the coating and of the crystalline structure in the substrate interfacial region is discussed. Behaviour of the crystal size and intercrystalline distance with respect to the thermal spray parameters and morphology of the substrate surface is analyzed. Optimal conditions for the formation of fine and dense crystalline structure are determined. Structural changes in the solid state of the substrate occurring because of heating and rapid cooling are considered. Mechanical and thermal mechanisms of development of the substrate-coating adhesion are discussed. Results obtained agree well with experimental data.