Milling of thermally sprayed aluminum coating for sealing applications on gas turbine buckets

In the turbomachinery industry, thermal spray coatings play a critical role in enhancing component performance and durability. ... The characteristic microstructures, known as “splats”, formed during deposition serve as the basis for metallographic and micrographic analyses. The final coating quality is strongly influenced by spraying conditions and process parameters. This thesis integrates standardized characterization methods (ASTM, ISO) with micrographic analyses and thickness measurements to assess the mechanical properties and integrity of APS coatings. Following coating qualification, milling tests were performed to evaluate the machinability of the sprayed layers. Challenges encountered during milling included smearing of the aluminum ... . To address these issues, a redesigned fixture was developed to improve repeatability and thickness control, enabling more reliable machining of coated surfaces. Additionally, batch data were collected under three different process conditions and analyzed using Minitab, providing statistical evidence on process stability and variability. The results demonstrate that APS coatings can be successfully machined under controlled conditions, provided that the spraying parameters, cutting conditions, and fixture design are properly optimized. This work presents experimental evaluations of milling operations carried out on thermally sprayed aluminum coating deposited using APS technology, ... .

Nel settore delle turbomacchine, i rivestimenti ottenuti tramite termospruzzatura svolgono un ruolo fondamentale nel migliorare le prestazioni e la durabilità dei componenti. ... . Le microstrutture caratteristiche dette “splats” formatesi durante la deposizione costituiscono la base per le analisi metallografiche e micrografiche. La qualità finale del rivestimento è fortemente influenzata dalle condizioni di spruzzatura e dai parametri di processo. Questa tesi combina metodi di caratterizzazione standardizzati (ASTM, ISO) con analisi micrografiche e misurazioni dello spessore per valutare le proprietà meccaniche e l’integrità dei rivestimenti APS. Dopo la qualifica del rivestimento, sono stati condotti test di fresatura per analizzare la lavorabilità degli strati spruzzati. Alcuni problemi riscontrati durante la fresatura hanno riguardato lo strisciamento dello strato di alluminio sulla superficie del substrato e la scarsa ripetibilità dovuta al posizionamento errato della pala. Per migliorare la ripetibilità e il controllo dello spessore, è stato sviluppato un nuovo sistema di fissaggio, che consente una lavorazione più affidabile delle superfici rivestite. Infine, sono stati raccolti dati di produzione in tre diverse condizioni di processo e analizzati tramite Minitab, fornendo indicazioni statistiche sulla stabilità e variabilità del processo. I risultati dimostrano che i rivestimenti APS possono essere lavorati con successo in condizioni controllate, a patto che i parametri di spruzzatura, le condizioni di taglio e la progettazione del fissaggio siano ottimizzati correttamente. ... turbine.