مدل سازي فرايند پاشش حرارتي براي تشكيل پوشش سطحي با استفاده از روش هاي آماري

Modeling the Thermal Spray Process for the Formation of Surface Coatings using the Stochastic Methods

در اين مقاله، براي مدل?سازي سه بعدي پوشش سطحي ناشي از فرايند پاشش حرارتي و به?دست آوردن مشخصّات آن از روش آماري استفاده شده است. در اين روش، برخورد تك تك قطره?هاي سراميك مذاب و تاثيرگذاري آن?ها در شكل‌گيري لايه?هاي پوشش بررسي شده است. براي اين منظور، مدل?هاي تحليلي براي ديناميك پخش شدن قطره?ها و برگشت لبه?ي قطره?هاي پخش شده به سمت بالابه?كار گرفته شد، و فرض شد كه برگشت لبه‌هاي اسپلت تنها عامل ايجاد تخلخل باشد. مدل?سازي براي بخش كوچكي از صفحه انجام شد كه به?روش پلاسما با سراميك زيركونياي پايدارشده با يوتريوم (YSZ) پوشش داده شده بود. در نهايت، مقدار متوسط تخلخل پوشش و ضخامت پوشش محاسبه شدند، و نتايج به?دست آمده با نتايج تجربي مطابقت داشت. افزون بر اين، تاثير عوامل مختلف فرايند شامل فاصله?ي مشعل از سطح، سرعت حركت مشعل و ميزان حجم مواد مصرفي در واحد زمان بر خواص پوشش مانند تخلخل و ضخامت نيز بررسي شده است.

In this paper, a 3D stochastic model has been presented to predict the coating thickness and porosity in a thermal spray coating process. Different values of processing parameters were obtained. The model was developed on the basis of prescribed rules in calculating the splat size during the impact of individual droplets on the surface of the substrate. Due to the thermal stresses produced during droplet solidification, splats were curled up in the edge regions. This mechanism was assumed to be the sole reason for the formation of porosity. The simulation was performed for a small section of the substrate. The calculated thickness and porosity were found to be in good agreement with the experimental results in this investigation, and with those already reported in the literature. The effects of different processing parameters including the gun distance from the substrate, the gun speed as well as the amount of powder feed rate on the coating properties were also investigated.