Modeling residual stresses generated in Ti coatings thermally sprayed on Al2O3 substrates

Jolanta Zimmerman , Zdzisław Lindemann , Dariusz Golański , Tomasz Chmielewski , Władysław Włosiński

Abstract

A method is described of modeling by the finite element method the residual stresses induced during thermal deposition of coatings. The simulation was performed in two stages. The first dynamic stage simulated the impacts of the individual particles of the coating material onto the substrate, and the next static stage included a non-linear thermo-mechanical analysis intended for simulating the process of layer-by-layer deposition of the coating, with a specified thickness, and then cooling the entire system to the ambient temperature. In the computations, the samples were assumed to be cylindrical in shape and composed of an Al2O3 substrate and a titanium coating (with three different thicknesses) deposited using the detonation method. The correctness of the numerical model was verified experimentally by measuring the deflections of a real Ti coating/Al2O3 substrate sample with the Ti coating detonation-sprayed on the ceramic substrate, after cooling it to the ambient temperature. The experimental results appeared to be in good agreement with those obtained by the numerical computations.
Author Jolanta Zimmerman (FPE / IMP)
Jolanta Zimmerman,,
- The Institute of Mechanics and Printing
, Zdzisław Lindemann (FPE / IMP)
Zdzisław Lindemann,,
- The Institute of Mechanics and Printing
, Dariusz Golański (FPE / IoMP)
Dariusz Golański,,
- The Institute of Manufacturing Processes
, Tomasz Chmielewski (FPE / IoMP)
Tomasz Chmielewski,,
- The Institute of Manufacturing Processes
, Władysław Włosiński - Polish Academy of Sciences (PAN)
Władysław Włosiński,,
-
Journal seriesBulletin of the Polish Academy of Sciences, Technical Sciences, ISSN 0239-7528
Issue year2013
Vol61
No2
Pages515-525
Publication size in sheets0.5
Keywords in Polishnaprężenia własne, powłoki, natryskiwanie cieplne
Keywords in Englishresidual stress, coatings, thermal spray
ASJC Classification1702 Artificial Intelligence; 1705 Computer Networks and Communications; 2200 General Engineering; 1710 Information Systems; 3107 Atomic and Molecular Physics, and Optics
Abstract in PolishPrzedstawiono modelowanie numeryczne metodą elementów skończonych naprężeń własnych w powłokach natryskiwanych metodą detonacyjną. Symulację przeprowadzono w dwóch etapach. Pierwszy - dynamiczny obejmował modelowanie uderzenia cząstki materiału powłokowego w podłoże, a drugi - statyczny dotyczył modelowania narastania powłoki na podłożu i jej chłodzenia do temperatury otoczenia. W obliczeniach założono cylindryczny kształ próbek, gdzie podłożem było Al2O3 a powłoką Ti o trzech różnych grubościach. Poprawność zbudowanego modelu zweryfikowano poprzez pomiar ugięcia próbek z natryskaną powłoką Ti. Wyniki pomiarów i obliczeń numerycznych wskazują na dobrą zbieżność obliczeń z pomiarami ugięcia próbek natryskiwanych.
DOIDOI:10.2478/bpasts-2013-0051
URL https://www.degruyter.com/downloadpdf/j/bpasts.2013.61.issue-2/bpasts-2013-0051/bpasts-2013-0051.pdf
Languageen angielski
Score (nominal)25
Score sourcejournalList
ScoreMinisterial score = 25.0, 28-07-2020, ArticleFromJournal
Ministerial score (2013-2016) = 25.0, 28-07-2020, ArticleFromJournal
Publication indicators WoS Citations = 15; Scopus Citations = 20; GS Citations = 25.0; Scopus SNIP (Source Normalised Impact per Paper): 2013 = 1.411; WoS Impact Factor: 2013 = 1.0 (2) - 2013=1.107 (5)
Citation count*25 (2020-01-12)
Cite
Share Share

Get link to the record


* presented citation count is obtained through Internet information analysis and it is close to the number calculated by the Publish or Perish system.
Back
Confirmation
Are you sure?