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Auteur(s)
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Alain PRONER : Société AREGA
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Lire l’articleINTRODUCTION
L’apparition des revêtements par projection thermique date de 1909 avec l’invention de Schoop portant sur la projection de plomb fondu à l’aide d’un vaporisateur, puis de plomb en poudre à travers une flamme. Les premières applications industrielles sont apparues en 1914 dans le domaine militaire (projection d’étain sur la face arrière d’obus), dans celui de l’anticorrosion (dépôts d’aluminium), ou encore en décoration (dépôts de bronze). Dès 1914 également des essais de projection par arc électrique furent réalisés.
C’est après la Seconde Guerre mondiale que le domaine d’application de la projection thermique s’est élargi à l’industrie mécanique (apport de revêtement d’acier dans le cadre de rénovation de pièces usagées), puis à l’industrie aéronautique.
La recherche de propriétés de surface spécifiques sur les pièces en service, dont les conditions d’emploi sont de plus en plus sévères, a permis le développement de nouveaux procédés [plasma, canon à détonation, HVOF High Velocity Oxygene Fuel...] (figure 1) et de nouveaux matériaux associés (céramiques, carbures, composites, superalliages...).
Aujourd’hui les objectifs techniques et économiques des industriels de tous les secteurs vont dans le sens de la réduction des coûts et de l’amélioration des performances. Les pièces constitutives de machines ou équipements, de dimensions de plus en plus réduites, doivent résister à des sollicitations nombreuses :
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sollicitations internes : contraintes mécaniques, fatigue, fluage... ;
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sollicitations externes : frottement, abrasion, température, érosion, fretting... ;
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sollicitations environnementales : corrosion, oxydation, attaque chimique, chaleur...
La projection thermique va permettre de conférer à chaque zone la propriété de surface nécessaire à son fonctionnement, tout en autorisant des choix de matériaux de base compatibles avec les propriétés à cœur recherchées.
Tous les secteurs d’activité sont aujourd’hui concernés par la projection thermique. Si la protection anticorrosion reste le cas d’application le plus fréquent (voir figure 2), certains secteurs comme l’automobile présentent des applications multiples parmi lesquelles on peut citer à titre d’exemples : soupapes, segments de piston, anneaux de synchro, disques d’embrayage, sondes lambda, cylindres, pompes, platines d’alternateurs, plaquettes de freins...
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- Version archivée 1 de janv. 1989 par Maurice DUCOS
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Projection thermique flamme1. La projection thermique
1.1 Principe général
La projection thermique regroupe l’ensemble des procédés grâce auxquels un matériau d’apport est fondu ou porté à l’état plastique grâce à une source de chaleur, puis est projeté sur la surface à revêtir sur laquelle il se solidifie.
La surface de base ne subit ainsi aucune fusion.
L’adhérence du dépôt est mécanique.
La figure 3 présente le principe général de la projection thermique : la matière à déposer, sous forme de poudre, de fil, de cordon ou de baguette est fondue totalement ou partiellement dans une source de chaleur (flamme, arc électrique, plasma). Un gaz vecteur permet une pulvérisation de la matière, et le transport des gouttelettes ainsi formées jusqu’à la surface à revêtir.
HAUT DE PAGE1.2 Formation et structure des dépôts
Les dépôts formés par projection thermique sont obtenus par empilements successifs de gouttelettes de matériau fondu ou à l’état pâteux. La structure ainsi formée est du type lamellaire.
Afin de réaliser un bon accrochage mécanique, la surface des pièces à revêtir est préalablement préparée pour en augmenter la rugosité et permettre aux particules de s’ancrer dans les irrégularités de surface.
La formation du dépôt présente deux étapes caractéristiques [3] :
-
l’écrasement de chaque gouttelette ;
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la formation d’une couche de matériau, résultant de la cinématique liée au process (mouvements relatifs torche/pièce).
Ce mécanisme d’écrasement est un mécanisme complexe dépendant d’une part des caractéristiques des particules elles-mêmes (vitesse, composition chimique, température, degré de fusion), et d’autre part de celles du substrat (nature, rugosité, température).
Deux types de structures existent après impact [4] (figure 4) :
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une structure « fragmentée », constituée d’un disque central de faible diamètre et de ramifications dirigées vers l’extérieur,...
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La projection thermique
ANNEXES
Le marché annuel des consommables liés à la projection thermique (fils, poudres) représentait, en 1995, 130 MF. La figure en donne la répartition par secteur d’activité.
À titre indicatif, les prix de quelques appareils et installations de projection thermique sont donnés dans le tableau .
HAUT DE PAGE
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Ouvrages généraux
CODDET (C.) - Proceedings of the 15th international thermakl spraying conference. - 1693 p., avr. 1998, ASM États-Unis.
FAUCHAIS (P.) - Progress in plasma processing of material. - 943 p., 1997, Begell House Inc. New York.
Références
HANSZ (B.) - Les applications industrielles de la projection thermique. - 1998, Forum industriel ITSC 1998.
DUMON (P.) - Revêtements par soudage et projection thermique. - 345 p., juin 1995, Publications du soudage et de ses applications.
FUKUMOTO (M.) - HUANG (Y.) - Proceedings of 15th international thermal spray conference. - p. 401-406, mai 1998.
ROBERT (C.) - VARDELLE (A.) - Proceedings of 15th international thermal spray conference, - p. 729-740,...
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