Examinando por Autor "Alonso, Luis"

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A study of the parameters affecting the particle velocity in cold-spray: Theoretical results and comparison with experimental data
(Elsevier, 2023) Alonso, Luis; Garrido Maneiro, Miguel Ángel; Poza, Pedro
Within coating applications, cold-spray is nowadays an extended technique commonly used in environments such as the additive manufacturing or repair industries. The differential factor that leads this approach to be chosen over others is its low deposition temperature. The need for ensuring the resistance and durability of the free-standing components has led to the development of models that can predict the kinetic energy of the particles, which is the main driving parameter affecting the deposit performance. In this study, an optimisation theoretical model, previously developed by the authors, is validated with the experimental exit particle velocity data taken from commercial geometries and using Fluent simulations available in literature. The aim of this work is to relate fundamental parameters in the cold-spray process such as the stagnation conditions, nozzle geometry, powder size or particle velocity. This objective is achieved by creating novel interdependent maps connecting these pivotal data by virtue of the model presented. Several graphs describing the final particle velocity depending on the stagnation pressure and temperature are obtained along with the optimal geometry for a wide range of materials (aluminium, titanium, steel, Inconel 625 and copper). In addition, the analytical model is able to hand over a deposition window of particle sizes and velocities that can be achieved using a specific cold-spray equipment. Both set of maps combined together can be a powerful tool which users and manufacturers can benefit from on the grounds that they do not only provide information about whether a deposition can be achieved or not with a cold-spray equipment but also about the stagnation conditions needed. The results obtained with this methodology reflect the limitations of low and medium-pressure equipment in terms of the maximum particle diameter that can be deposited and constitute a novel advance in the state of art of cold-spray. Moreover, the fundamental parameter regarding the geometry, namely the ratio between the nozzle exit and the nozzle throat diameters, is represented as a function of the above-mentioned parameters.
An optimisation method for the cold-spray process: On the nozzle geometry
(Elsevier Ltd., 2022-01-08) Alonso, Luis; Garrido, Miguel Ángel; Poza, Pedro
Actualmente, el proceso de proyección en frío es una técnica muy utilizada en aplicaciones de deposición de recubrimientos. La baja temperatura del proceso de deposición es la característica distintiva que lo hace adecuado para muchas actividades de fabricación aditiva, como la reparación y restauración de componentes dañados. La fiabilidad de los recubrimientos depende en gran medida de la velocidad del polvo durante su impacto sobre la superficie objetivo. Las condiciones de proyección, como la presión y la temperatura del gas portador y la geometría de la boquilla, controlan la aceleración de las partículas de polvo. En consecuencia, existe un interés creciente en la optimización de la geometría de la boquilla para maximizar la aceleración de las partículas a través de la trayectoria que siguen a lo largo de dicha boquilla. En contraste con varios enfoques existentes para lograr este objetivo (modelado de elementos finitos, enfoque experimental y métodos analíticos), en este estudio se desarrolló un modelo alternativo basado en la teoría isoentrópica unidimensional que explica la dinámica del flujo diluido de dos fases. En primer lugar, se llevó a cabo un análisis de las hipótesis habituales utilizadas para obtener la ecuación de movimiento de la partícula. Posteriormente, con los nuevos conocimientos obtenidos en el análisis anterior, se realizó un nuevo modelo teórico para la optimización de la parte divergente de la boquilla, considerando una restricción de ángulo geométrico. Este modelo se basa en la integración numérica de la ecuación de movimiento de la partícula, asegurando la maximización de la fuerza de arrastre de la partícula mediante el método del multiplicador de Lagrange. Una vez formulado el modelo analítico, se obtiene un conjunto de curvas que describen los parámetros geométricos óptimos para diferentes condiciones. Además, se presentan algunas geometrías óptimas que demuestran la baja influencia de la restricción del ángulo. Además, se muestra la relación inversamente proporcional entre la presión de proyección y la temperatura.