Mejoras y rediseño de sistema de testeo de impacto unipartícula (SPITS)

Abstract

El Cold Spray es una tecnica de manufactura aditiva que utiliza energía cinética para proyectar material en forma de polvo sobre una superficie con el fin de modificar sus propiedades metanicas. Especificamente, se impulsan partículas de recubrimiento utilizando gas ultrasonico para impactar a alta velocidad sin fundirse completamente, sin requerir fusión ni agentes elevadores de temperatura. La velocidad de impacto es crucial en el cold Spray, existiendo una velocidad crítica para la adhesión partícula-sustrato, la cual se explica gracias a la unión metalúrgica local y el enlazamiento metálico durante el impacto. Para comprender el proceso de impacto, Berasain (2021) diseñó el Sistema de testeo de impacto unipartícula (SPITS) ubicado en el Taller Mecánico del DIMEC de la Universidad de Chile, el cual permite observar y analizar el momento de impacto de partículas de 3mm de diferentes materiales sobre un sustrato a diferentes velocidades en una cámara de vacío, este sistema fue evaluado posteriormente por Pereira (2023). Utilizando herramientas como Excel y Fusion 360, además de los métodos de manufactura disponibles en la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile. Se desarrollan e implementan mejoras en el Sistema SPITS, de tal manera que se logren disparar partículas a velocidades críticas sobre un sustrato. Se realiza un diagnóstico de estado de la máquina, se fija el movimiento de la partícula en el momento previo al disparo, se disminuye el vacío alcanzable en la zona de impacto a 0.1[Bar], se simplifica la interfaz y metodología de funcionamiento del sistema, Se disminuye el ángulo de dispersión máxima en la zona de impacto de la partícula bajando el error circular probable de un radio de 9,32[mm] a 6,36[mm] y después de un diagnóstico posterior se alcanzan velocidades máximas superiores a los 300[m/s] en diferentes materiales de partícula, además de funcionar en presiones de 41[Bar]. Se concluye que las mejoras diseñadas e instaladas tienen la viabilidad suficiente para alcanzar las velocidades críticas correspondientes al material de las partículas.