Caratterizzazione meccanica di elementi rivestiti con la tecnica cold spray

The cold coating techniques developed in recent decades as the “cold spray” are meeting over the years an expansion of its range of use in key industrial sectors such as mechanical engineering and aerospace. In order to obtain high-quality products whose specifications comply with the requirements imposed by different applications is required a thorough investigation on the properties of resistance offered by this new type of coatings. The purpose of this thesis will be to characterize the effects produced by the application of coatings by cold spray technology on specimens made of Aluminum, material widely used in the mechanical industry , performing the appropriate tests in the laboratory. We wanted to investigate the effect that this treatment of coating gives in terms of resistance to dynamic stresses subjecting the samples to rotating bending fatigue tests . He then wanted to characterize the goodness of the link established between the coating and the substrate by performing adhesion tests (Tubular Coating Tensile Test) . Investigations were conducted also by the metallurgical point of view by making use of different types of microscopes in order to evaluate the morphology of the structure which characterizes the coating layer . Finally, were carried microhardness tests, roughness tests and , using the technique of X-ray diffraction , we trace a profile of the trend of residual stresses produced by the execution of the treatment.

Le tecniche di rivestimento a freddo messe a punto negli ultimi decenni come il cold spray stanno incontrando negli anni un ampliamento del proprio campo di utilizzo nei principali settori dell’ingegneria industriale come quello meccanico ed aeronautico. Al fine di ottenere prodotti di elevata qualità le cui specifiche rispettino i requisiti imposti dalle diverse applicazioni si rende necessaria un’accurata indagine sulle proprietà di resistenza offerte da questa nuova tipologia di rivestimenti. Lo scopo di questa tesi sarà proprio quello di andare a caratterizzare gli effetti prodotti dall’applicazione di rivestimenti mediante la tecnologia cold spray su provini realizzati in Alluminio, materiale quest’ultimo molto utilizzato nell’industria meccanica, eseguendo delle apposite prove sperimentali in laboratorio. Si è voluto indagare l’effetto che questo trattamento di rivestimento conferisce in termini di resistenza alle sollecitazioni dinamiche sottoponendo i campioni a prove di fatica a flessione rotante. Si è poi voluta caratterizzare la bontà del legame instauratosi tra rivestimento e substrato eseguendo delle prove di adesione (Tubular Coating Tensile Test). Sono state condotte delle indagini anche dal punto di vista metallurgico facendo uso di differenti tipologie di microscopi al fine di valutare la morfologia della struttura che caratterizza lo strato di rivestimento. Infine sono state eseguite prove di microdurezza, di rugosità e, mediante la tecnica di diffrazione ai raggi X, si è tracciato un profilo dell’andamento delle tensioni residue prodotte dall’esecuzione del trattamento.