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Projection thermique

La projection thermique fait partie des techniques de traitement de surface par voie sèche.

Ce procédé permet de réaliser des revêtements épais, de quelques dizaines de micromètres à quelques centaines, voire plusieurs millimètres (COLD SPRAY). Les dépôts réalisables par projection thermique sont très divers, et adaptés à des pièces à revêtir variées.

 

Les différentes techniques de projection thermique

 Revêtements

  • Alliages métalliques
  •  Alumine
  • Carbures
  • Cuivre
  • Hydroxy apatite
  • Nickel
  • Oxydes
  • Zinc

Flamme

La projection flamme utilise la combustion d'un mélange d’oxygène et de gaz pour projeter le traitement sur la pièce à revêtir sous forme de poudre ou de fil. 

 Avantages

  • Procédé très économique
  • Rendement fort avec vitesse de dépôt rapide

 Paramètres clés

  • Flamme autogène à 2900°C
  • Vitesse des particules : 50m/s

 Matériaux

  • Nickel-aluminium
  • Stellite
  • Zinc
  • Molybdène

 

Projection à l’arc électrique

La projection à l ‘arc électrique est une méthode de projection à chaud assurant le revêtement des pièces métalliques ou non métalliques par un matériau d'apport solide sous forme de fil. Il est donc question d’une fusion du matériau par l’intermédiaire d’un arc électrique entretenu entre deux fils polarisés. Les gouttelettes résultantes sont alors propulsées sur la pièce à revêtir par un jet gazeux (air comprimé ou autre gaz spécifique). Le matériel de projection utilisé est un pistolet manuel ou automatique monté sur un robot ou un système rigide mécanisé. 

 Utilisé pour

 Avantages

  • Particulièrement utile pour les superpositions de revêtements
  • Adapté à l’application de revêtements épais sur de grandes surface

 Paramètres clés

  • Tensions d’arc comprises entre 25 et 40 V
  • Intensités allant de 100 à 500 A
  • Vitesse des particules: ±150m/s
  • Température de l’arc: 4000°C
  • Vitesse élevée des dépôts: 8-20kg/u

 Matériaux

  • Métaux
  • Nickel-aluminium
  • Acier inoxydable

 

Plasma Atmosphérique

Cette technique est basée sur le confinement d'un arc électrique pour augmenter fortement sa température de façon à générer un plasma à partir d'un gaz plasmagène. Ce plasma sert ensuite à faire fondre et à accélérer le matériau à projeter.
Selon le mélange de gaz utilisé, les propriétés du plasma varient, ce qui permet de modifier la conductivité thermique ou de modifier la vitesse des particules.
Les gaz les plus couramment utilisés en projection thermique plasma sont l'argon, l'hydrogène, l'hélium et l'azote.

 

 Utilisé pour

 Avantages

  • Ultra pur
  • Procédé adapté à tout type de matériau, y compris les céramiques et matériaux à haut point de fusion

 Paramètres clés

  • Source de chaleur : arc plasma
  • Matériaux : poudre – céramiques, métaux
  • Température maximale de l’arc : 16’000°C
  • Vitesse des particules : 200 – 400 m/s
  • Vitesse de dépôt : 35-100 g/min 

 

 

Projection Plasma sur le site d’APS Noisiel

HVOF (High Velocity Oxy-Fuel) – Projection par flamme supersonique

Ce procédé constitue une amélioration de la projection au chalumeau (flamme) par l’utilisation du principe des moteurs fusée, ce qui génère une flamme caractérisée par une vitesse d’éjection de gaz très importante. Le matériau d’apport est en général sous forme de poudre et le procédé est principalement destiné à la projection supersonique de carbures, de métaux ou d’alliages spécifiques.
La vitesse élevée des particules, le réchauffement uniforme et le bref temps de passage dans la flamme génèrent la formation d'un revêtement d’une grande adhérence et d’une grande densité.

 

 Utilisé pour

 Avantages

  • Protection assurée par un revêtement épais et dense
  • Extrême compacité (moins de 1% de porosité)

 Paramètres clés

  • Source de chaleur : fuel (liquide) et oxygène
  • Matériaux : poudre métallique et carbures métalliques
  • Température de la flamme : 2’800°C (approx.)
  • Vitesse des particules : 400 – 800 m/s
  • Vitesse de dépôt : 70 – 200 g/min

  

 

 

Les solutions HVOF – Le remplacement du chrome

Au cours des dernières années, le chromage a été remis en question puisque ce processus de traitement de surface émet une substance considérée comme cancérigène. Transportée dans l’air et l’eau potable, cette substance est hautement dangereuse.
Afin de surmonter ce problème, les organismes de régulation ont mis en place des normes plus strictes en matière de qualité de l’air dans le cadre du processus de chromage. APS n’a pas attendu la création de cette réglementation pour développer des solutions plus respectueuses des hommes et de l’environnement. En effet, depuis 1975, l’entreprise dispose de solutions répondant aux exigences actuelles de la directive européenne REACH.

Les revêtements HVOF se sont révélés largement supérieurs au chromage en termes de résistance à l’usure (jusqu’à 5 fois plus efficaces) et offrent une protection égale ou supérieure contre la corrosion.
Depuis que la projection thermique dispose d’au moins 400 matériaux différents (alliages, métaux purs, cermets, céramiques), le matériau utilisé est choisi pour ses propriétés spécifiques en fonction de l’application. À l’inverse, les propriétés du chromage n’offrent qu’une variété limitée d’applications.
De plus, la projection thermique fonctionne bien sur une très large gamme de conditions de service et d’environnements de travail. Les revêtements par projection thermique sont produits dans les cas d’environnements chauds, corrosifs acides et une foule d’autres où le chromage ne serait pas considéré.

 

Cold spray

La projection à froid est une technique introduite dans l’industrie très récemment qui utilise des températures de projection basses en comparaison des autres types de procédés. Elle consiste à accélérer au-delà d'une vitesse critique le matériau sous forme de poudre pour obtenir une déformation suffisante à l'impact sur la pièce à revêtir et de générer la formation d'un revêtement. La matière avant impact n'est pas fondue et il n'y a pas de combustion des gaz de projection. 

 Utilisé pour

 Avantages

  • Revêtement pouvant être très épais (cm)
  • Grande résistance
  • Possibilité de surfaçage
  • Production additive

 Paramètres clés

  • Matériaux : uniquement matériaux ductiles jusqu’aux matériaux base nickel
  • Source de chaleur : uniquement préchauffage de la poudre
  • Vitesse de particules : jusqu’à 1200 m / s
  • Rendement : jusqu’à 90%

 

 

Projection Cold Spray sur le site APS Noisiel

Innovation : projets en cours projection thermique

APS est à la tête d’un projet de Recherche et Développement du Fond Unique Interministériel financé à hauteur de 4,5 M Euros. Le fonds unique interministériel (FUI) finance des projets de recherche et de développement (R&D) collaboratifs labellisés par les pôles de compétitivité.
Ce projet a pour but de développer une nouvelle technologie, la fabrication additive, pour permettre de réparer certaines pièces aéronautiques, neuves avec défaut ou usées.

FUI 1 - C-sar
Ajout de matière puis usinage pour réparation de pièces.
La méthode employée est le cold spray utilisant le magnésium, l’aluminium et leurs alliages pour la réparation de métaux ductiles.

Exemple  de rechargement par Cold Spray


FUI 2 - Nenufar

Ajout de matière puis usinage pour réparation de pièces. Procédé de réparation lié aux technologies laser.
APS développe actuellement des procédés de réparation adaptés aux métaux durs.

 

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