- Historique succinct de la projection thermique et ses évolutions
- Les nouveaux équipements du CITRA
La projection thermique, anciennement appelée « shoopage », a été créée par Max Ulrich Schoop au début du XXe siècle. Dans un premier temps, il a utilisé un creuset rempli de métal fondu et
La projection thermique est une technique de traitement de surface par voie sèche. Tous les systèmes de projection thermique utilisent un gaz vecteur servant à accélérer et transporter de fines particules sur une surface. Les gouttelettes se déposent sur le substrat et se solidifient. C’est l’accumulation des particules qui crée le revêtement. L’épaisseur du revêtement varie généralement de 10 microns à quelques millimètres. La projection thermique est un traitement visant à améliorer ou à conférer une propriété de surface spécifique que ne présente pas le matériau initialement.
Le revêtement ajoute des propriétés de surface supérieures telles que la résistance à l’usure et au frottement, les propriétés thermiques et la protection contre la corrosion… Ce procédé est souvent utilisé dans les domaines de l’industrie aérospatiale, la production d’énergie ou l’automobile.
C’est l’un des procédés le plus ancien. Il se décline en plusieurs procédés comme le procédé flamme poudre, la projection flamme-fil,
la projection au canon à détonation, le procédé HVOF HighVelocity Oxy Fuel et HVAF High Velocity Air-Fuel.
Les matériaux d’apport en HVOF peuvent être mis sous forme de suspension afin d’améliorer les performances techniques d’un dépôt.
L’arc électrique permet de créer le plasma qui est alimenté en gaz plasmagène. Ce type de procédé présente un compromis chaleur/ vitesse très performant.
Apparue dans les années 50, la projection plasma connait des évolutions sensibles. Les dernières en date concerne les sources de courant qui permettent de réduire la consommation des systèmes en gardant le même niveau de performance et d’améliorer la stabilité. L’injection de suspension est possible en plasma.
Le principe consiste à créer un arc électrique entre deux fils de matériau d’apport afin de les fondre. Généralement utilisé pour des applications
nécessitant d’importantes quantités de matériau déposé, entre 5 à 30kg/h avec un coût de fonctionnement limité.
Des innovations majeures sur les consommables comme par exemple les fils fourrés, permettent aujourd’hui de déposer des matériaux composites ou encore de réaliser des fonctionnalisations de matières thermosensibles.
Ce procédé a été mis au point par des scientifiques Russes A. Papyrin et A. Alkhimov au début des années 1980. La technologie Cold Spray permet de déposer un matériau à très haute vitesse et à basse température ce qui permet de conserver l’état de la matière de la poudre initiale.
Le procédé Cold Spray avec la fabrication additive et le rechargement de pièces participe activement au développement durable. Cette méthode permet l’économie de matières premières et d’énergie.
Après l’apparition de la technologie Cold Spray, les États-Unis ont par la suite établi un partenariat avec le gouvernement russe dans les années 90 pour construire les premiers équipements. Le procédé s’est répandu dans différents pays et a connu un fort développement dans les années 2000. Cette technologie récente se divise en deux catégories en fonction de la pression du gaz et du mode d’injection de la poudre. La première est le Cold Spray basse pression qui utilise un gaz avec une faible pression entre 5 à 10 bars et à une température allant jusqu’à 600 °C. La seconde est le Cold Spray haute pression qui peut atteindre jusqu’à 60 bars avec une température pouvant aller jusqu’à 1100 °C pour les plus récents développement. Le principe repose sur la projection de particules sur un substrat grâce à un gaz qui possède une vitesse de déplacement élevée : il est échauffé et se détend dans une tuyère dite de Laval, ce qui permet de l’accélérer fortement. C’est un procédé de projection à l’état solide principalement destiné au rechargement et à la réparation de composants utilisés dans des secteurs industriels avancés.
Ce procédé permet de réaliser des revêtements aux propriétés intéressantes :
- Épaisseur élevée (plusieurs mm)
- Haute densité
- Faible porosité
- Absence d’oxydation
- Hautes propriétés mécaniques
- Haute efficience de déposition
Le Cold Spray est pratiqué depuis 2018 au sein de notre structure.
Dans le cadre de l’implantation de son activité de projection thermique au sein du bâtiment CRTS, le CITRA a investi dans un nouveau système de dépoussiérage et une nouvelle cabine de projection.
L’installation de ces équipements a été réalisée au cours des mois de décembre et janvier, et la cabine est maintenant prête à recevoir d’ici la fin du premier semestre les outils de projection Cold Spray haute pression et basse pression du CITRA.
Fourni par NEU-JKF d’une capacité d’aspiration de 24000 m3/h, équipé d’un moteur à variation de fréquence
pour optimiser la consommation énergétique et adapté aux contraintes des process de projection thermique.
Cette installation est dimensionnée en anticipation pour deux cabines de projection pouvant fonctionner simultanément.
Fournie par Delaunay SAS, cette cabine d’une dimension de 5,30m x 3,50m sera en mesure de répondre aux différents niveaux de maturité technologique (TRL) du CITRA allant de 3 à 8. Elle pourra ainsi accueillir des échantillons de faisabilité comme des pièces de grande taille, l’objectif étant de pouvoir accompagner nos partenaires jusqu’aux phases de pré-industrialisation de pièces volumineuses avec des moyens de manutentions adaptés. Cette cabine accueillera ainsi d’ici juin les process Cold Spray avec leur robot et vireur dédié.