Studium sklovitých smaltových povlaků na výrobcích zhotovených metodou Selective Laser Melting

Kristýna Sternadelová

Doctoral thesis

Study of Vitreous Enamel Coating on Products Made by Selective Laser Melting

Abstract:

Disertační práce se zabývá experimentálním studiem vlivu předúpravy povrchů aditivně vyrobených kovových komponent na kvalitu smaltového povlaku. Hlavním cílem disertační práce bylo porovnání topografie povrchů s různou předúpravou vytištěných kovových komponent a srovnání případných rozdílných mechanických a chemických vlastností smaltových povlaků aplikovaných na tyto povrchy. V průběhu řešení práce postupně vznikaly i vedlejší cíle, které vedly k lepšímu pochopení problematiky a zkvalitnění možné opakovatelnosti celého aplikačního procesu. Práce je členěna do tří částí. První z nich je teoretická část, kde jsou podrobně popsány smaltové povlaky, jejich složky, mechanické a chemické vlastnosti, technologie smaltování, nejčastější vady smaltových povlaků a příklady využití v praxi. V rešeršní části se také nachází stručný přehled aditivních technologií se zaměřením na metodu selektivního tavení laserem (Selective Laser Melting – SLM). Důležitou součástí disertační práce je detailně rozpracovaná metodika experimentálních prací. Druhá část práce je věnována experimentální činnosti, která začíná u charakteristiky vstupních materiálů. Je specifikován použitý kovový prášek použitý na 3D tisk, vytištěné vzorky, dále je zjištěna distribuce velikosti částic smaltového prášku. Poté jsou konkretizovány parametry a typy předúprav povrchů vzorků. Další část se zabývá analýzou a topografií již předupravených vzorků, reologií smaltové suspenze a výběrem vhodného poměru smaltového prášku a vody. Poslední část se zabývá zkoušením vlastností smaltových povlaků. Na závěr práce jsou zhodnoceny dosažené výsledky a stanoveny přínosy. Nejzásadnějším přínosem pro praxi je funkční vzorek míchadla vyrobeného 3D tiskem se smaltovým povlakem, který je jedním z výstupů disertační práce.

Abstract:

The dissertation deals with the experimental study of the influence of surface pretreatment of additively manufactured metal components on the quality of vitreous enamel coating. The main objective of the dissertation was to compare the topography of surfaces with different pretreatments of printed metal components and to compare the possible different mechanical and chemical properties of enamel coatings applied to these surfaces. During the course of the thesis, secondary objectives were gradually developed, leading to a better understanding of the issues and improving the possible repeatability of the whole application process. The thesis is divided into three parts. The first one is the theoretical part, where vitreous enamel coatings, their components, mechanical and chemical properties, enameling technology, the most common defects of vitreous enamel coatings and examples of practical applications are described in detail. In the research part there is also a brief overview of additive technologies with a focus on the Selective Laser Melting (SLM) method. An important part of the dissertation is the detailed methodology of experimental work. The second part of the thesis is devoted to the experimental work, which starts with the characterization of the input materials. The metal powder used for 3D printing, the printed samples are specified, then the particle size distribution of the enamel powder is determined. Then, the parameters and types of pretreatment of the sample surfaces are specified. The next section deals with the analysis and topography of already pretreated samples, the rheology of the enamel suspension and the selection of a suitable enamel powder/water ratio. The last part deals with testing the properties of vitreous enamel coatings. At the end of the work, the achieved results are evaluated and contributions are determined. The most significant contribution to practice is the functional sample of a stirrer produced by 3D printing with vitreous enamel coating, which is one of the output of the disertation.

Keywords

Smaltové povlaky, předúprava, chemické vlastnosti, mechanické vlastnosti, selektivní laserové tavení.

Keywords

Vitreous enamel coating, Pretreatment, Chemical Property, Mechanical Property, Selective Laser Melting.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 28. 2. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 29. 5. 2023
• Supervisor: Petr Mohyla
• Reader: Jan Kudláček, Marek Pagáč, Pavel Švanda

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta strojní

Doctoral programme / field:
Strojní inženýrství / Strojírenská technologie