Model obliczeniowy do analizy naprężeń własnych w układzie powłoka-podłoże podczas nanoszenia powłok metodami termicznymi

W pracy przedstawiono sposób modelowania naprężeń własnych powstałych w czasie procesów termicznego nakładania powłok Ti na podłoża Al2O3 metodą elementów skończonych. Modelowanie podzielono na dwa etapy: 1 – rozwiązanie zagadnienia uderzenia pojedynczej cząstki w podłoże z wykorzystaniem programu MES ANSYS-AUTODYNA, 2 – termomechaniczna, nieliniowa analiza do symulacji procesu natryskiwania przez tworzenie przyrastających podwarstw w czasie (uaktualniana geometria) aż do uzyskania powłoki o określonej grubości i schładzanie całości. Obliczenia wykazały niższy poziom naprężeń własnych przy modelowaniu z przyrastającą powłoką w czasie w porównaniu z modelem jednowarstwowym.

---

The paper presents the scheme of modeling of residual stresses generated during thermal spraying of metal coatings on ceramic substrates by using finite element method. The modeling was divided into two parts: solution of a problem of a single particle impact into the substrate, and nonlinear, thermo-mechanical analysis of a process of coating growth in time increments with geometry upgrade and subsequent cooling of the produced coating-substrate system. The calculation of temperature field and residual stresses in the developed model has been conducted for Ti-Al2O3 system. The results showed lower residual stresses obtained by the created model comparing to a simple one layer model.