EFECTO DEL TRATAMIENTO TÉRMICO DE COMPONENTES FABRICADOS MEDIANTE LA TÉCNICA DE PROYECCIÓN FRÍA EN LA RESISTENCIA AL DESGASTE POR EROSIÓN

Abstract

El presente Trabajo Fin de Grado se centra en el estudio del comportamiento frente a desgaste erosivo de muestras de titanio grado 2 fabricados mediante la técnica de proyección fría, cold spray en inglés, sobre las que se llevó a cabo un tratamiento térmico. Se trata de una tecnología de deposición de partículas en estado sólido que permite obtener capas metálicas con alta densidad y buena adherencia sin generar zonas afectadas térmicamente. El objetivo principal de este trabajo ha sido evaluar la resistencia a la erosión de las muestras de titanio. Se estudió la resistencia a la erosión bajo el impacto de partículas sólidas a distintos ángulos de incidencia diferentes tiempos. Para ello se realizó una campaña experimental diseñada según los principios de la norma ASTM G76. Previamente a la realización de los ensayos de erosión, se llevó a cabo una caracterización del material, con el fin de disponer de información sobre sus propiedades mecánicas y microestructurales, y así contextualizar adecuadamente los resultados obtenidos. En primer lugar, se calculó la porosidad del recubrimiento con el objetivo de ajustar con precisión el valor de la densidad efectiva del material proyectado. Este dato fue necesario para transformar el volumen erosionado en masa perdida. Asimismo, se realizaron ensayos de microdureza Vickers sobre la superficie de la nuestra. Los valores obtenidos permitieron estimar la capacidad del material para resistir la deformación plástica inducida por el impacto de partículas. Por último, se llevó a cabo un análisis microestructural mediante microscopía electrónica de barrido (SEM, scanning electron microscopy), que permitió observar la distribución y morfología de los granos y la posible presencia de defectos, como poros o zonas sin consolidar. Se realizaron ensayos de erosión variando dos parámetros principales: el ángulo de incidencia (45°, 60° y 90°) y el tiempo de exposición (10, 15 y 20 minutos). Las muestras fueron sometidas al impacto de partículas abrasivas de alúmina y la pérdida de masa fue cuantificada por dos métodos distintos. El tradicional método gravimétrico (diferencia de masa antes y después del ensayo) y un método más avanzado mediante microscopía confocal, que permitió calcular el volumen real erosionado y transformarlo a masa mediante la densidad del material. Esta doble metodología permitió no solo obtener tasas de erosión más precisas, sino también comparar la fiabilidad de ambos métodos. Se confirmó que el impacto de partículas de erosión a un ángulo de 45° produce la mayor tasa de desgaste. Esto concuerda con el comportamiento típico de materiales dúctiles, donde la 8 combinación de componente tangencial y normal del impacto favorece mecanismos de corte y de impacto en la superficie del recubrimiento. En cuanto a los ensayos realizados a 90°, se identificaron los valores más bajos de erosión. En esta configuración, el impacto es totalmente perpendicular a la superficie, por lo que predomina la deformación plástica generando huellas en forma de cráteres en la superficie. En conjunto, el análisis angular refleja con claridad el carácter dúctil del titanio grado 2, reproduciendo la curva teórica de desgaste en función del ángulo descrita por Hutchings, donde se alcanza un máximo en torno a 30°¿45° y una disminución progresiva hacia los extremos.