PVD mass finishing of small metallic accessories for the fashion industry

The purpose of this work was to design a system to be implemented to a pre-existing PVD machine in order to coat small metallic parts for the fashion industry. The prototype that was studied was a single inclined rotating plate. The second rotation of the turn table was transmitted to the plate through a constant velocity joint. The first encountered problems were caused by the different materials that constituted the CV joint. In fact, the different expansion coefficients caused the blocking of the plate. Moreover, the coating deposited on the bulb of the constant velocity joint prevented the plate from turning. Once these problems were solved, the attention was drawn on improving the mixing of the samples. At first, relating the inclination angle with the coating uniformity, then by designing and testing various mixing systems. The major problem was caused by the zipper teeth that had a two-dimensional geometry. Due to the high friction coefficient between the samples and the plate and to the difficulty in efficiently randomizing their mixing, these pieces resulted unevenly coated, mainly on one of the two faces. However excellent results were obtained for the samples that had a three-dimensional geometry, such as the rivets and the studs. In fact, the coating uniformity resulted to be high, due to the addition of a radial obstacle and the use of a “chain” mixing system that together were able to efficiently randomize the movement of the samples. In the future, this frame will be redesigned, implementing the mixing system and the shields that protect the constant velocity joint and scaling up the frame with several rotating plates. Moreover, tests will be performed in order to evaluate the efficiency of a plate with a higher and perforated border. Furthermore, studies will include a solution to reduce the abrasion caused by the tumbling effect of the samples. In the future other two prototypes, the vibrating plate and the metastable system, will be examined and tested.

Lo scopo di questo lavoro di tesi è quello di progettare un sistema per il rivestimento PVD su minuterie metalliche per il settore moda da implementare in un macchinario preesistente. Dei quattro telai progettati, ne è stato studiato uno approfonditamente, si tratta di un piatto inclinato fissato ad un giunto omocinetico che consente di trasferire la rotazione della tavola al piatto stesso. Dati i costi di produzione e per facilitare lo studio di questo telaio, le analisi sono state effettuate su un solo piatto. I primi problemi riscontrati sono stati dovuti alle temperature di processo. Infatti, il giunto omocinetico è costituito da materiali diversi con diverso coefficiente di espansione termica che hanno causato il blocco dell’intero sistema rotante. Una ulteriore complicazione è stata causata da una mancata schermatura del giunto omocinetico. Questo infatti, essendo nella linea di vista dei catodi, viene ricoperto di deposito andando a bloccare la rotazione. Risolti questi problemi, l’attenzione si è rivolta a migliorare il rimescolamento dei campioni. Dapprima andando a correlare l’angolo di inclinazione del piatto con l’uniformità del deposito e in seguito, testando vari sistemi di rimescolamento dei pezzi. Il problema principale è stato causato dai pezzi con geometria bidimensionale, in particolare i dentini delle zip. Questi infatti, a causa del grande coefficiente di attrito tra il piatto e il pezzo stesso e l’impossibilità di rimescolarli efficacemente, sono risultati scarsamente rivestiti, soprattutto su una delle due facce. Per quanto riguarda i campioni tridimensionali, il rivestimento è risultato molto buono, soprattutto grazie all’utilizzo di un ostacolo radiale posto sul piano del piatto e all’utilizzo di un sistema di rimescolamento “a catene”. In futuro questo telaio verrà riprogettato andando ad integrare gli schermi che proteggono il giunto omocinetico e il sistema di rimescolamento. Inoltre, verrà studiato un modo per ridurre al minimo l’abrasione dei pezzi causati dalla rugosità del piatto. In aggiunta, verrà valutata l’efficacia di un bordo più alto e forato. Verranno inoltre studiati altri due prototipi, il piatto vibrante e la membrana metastabile.