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Quent<strong>in</strong> LARUE<br />
ITII / CRITT-MDTS<br />
LE RECHARGEMENT<br />
METALLIQUE<br />
Technologie du PTA (plasma à arc transféré)<br />
24 Janvier 2013
Pr<strong>in</strong>cipe de fonctionnement<br />
LE PTA (Plasma Transferred Arc)<br />
C’est un procédé de rechargement qui utilise une colonne plasma<br />
pour transm<strong>et</strong>tre l'énergie de la torche à la pièce à recharger.<br />
Le métal d'apport (sous forme de poudre métallique) est alors<br />
<strong>in</strong>troduit dans c<strong>et</strong>te colonne de plasma. Les hautes températures<br />
rencontrées vont liquéfier le métal, qui va se déposer sur le<br />
substrat à recharger.
Pièce à recharger<br />
LE PTA (Plasma Transferred Arc)<br />
- Le Substrat est toujours relié à la borne + du générateur,<br />
c’est une des particularités du système<br />
- Température colonne plasma : 15 000°C ( D’où la<br />
nécessité d’un refroidissement par eau)<br />
- L’électrode est au – du générateur contrairement a<br />
l’anode qui est au + ce qui crée un Arc pilote<br />
- Lorsque l’on charge positivement le substrat il se crée un<br />
arc pr<strong>in</strong>cipal<br />
- La poudre est amenée à partir d’une trémie par un gaz<br />
porteur (Argon)<br />
- Une buse circulaire <strong>in</strong>jecte le gaz de protection sur le<br />
pourtour de la soudure (Argon hydrogéné 5%)
LE PTA (Plasma Transferred Arc)<br />
Exemple de l’extrémité d’une buse de torche :<br />
La pr<strong>in</strong>cipale limite au développement de c<strong>et</strong>te technologie a été longtemps la<br />
difficulté à réaliser des torches perm<strong>et</strong>tant de faire passer dans une section<br />
réduite des <strong>in</strong>tensités importantes celles-ci devant de surcroît posséder des<br />
conduits de refroidissement <strong>et</strong> d’amenée de poudre.<br />
Les 3 vues ci-dessous représentent l’extrémité d’une torche (anode) <strong>et</strong> donnent<br />
un bon aperçu de <strong>sa</strong> complexité, celle-ci est composée de 7 parties<br />
différentes...
Avantages<br />
- Ce procédé perm<strong>et</strong> d'obtenir des taux de dilution très faible de<br />
l'ordre de 5 à 15 %.<br />
- La zone affectée thermiquement (Z.A.T.) est très faible.<br />
- La qualité du dépôt est grande (homogénéité, f<strong>in</strong>esse du gra<strong>in</strong>).<br />
- La vitesse de rechargement peut être élevée.<br />
- La roboti<strong>sa</strong>tion entra<strong>in</strong>e une bonne reproductibilité des paramètres<br />
- Fiabilité du procédé<br />
LE PTA (Plasma Transferred Arc)
Inconvénients<br />
LE PTA (Plasma Transferred Arc)<br />
- Isolation obligatoire de la pièce (elle est au + du générateur)<br />
- Obligation d’un mouvement automatisé (robot ou mach<strong>in</strong>e<br />
spéciale)<br />
- Obligation d’une programmation différente pour chaque type<br />
de pièce<br />
- Consommation de gaz spéciaux (Argon hydrogéné)<br />
- Dim<strong>in</strong>ution de l’efficacité de l’électrode au cours du temps<br />
de fonctionnement impo<strong>sa</strong>nt un réaffutage régulier
Notre <strong>in</strong>stallation PTA<br />
LE PTA (Plasma Transferred Arc)<br />
Robot de marque COMAU (NH 3-220) avec console filaire<br />
- 220 Kg de charge maximum (vitesse réduite au-delà)<br />
- 6 + 1 Axes
LE PTA (Plasma Transferred Arc)<br />
Moyens de contrôle disponibles au CRITT-MDTS<br />
-Contrôle ultrasons classique ou par immersion (défauts <strong>in</strong>ternes)<br />
- Contrôle gamma ou par rayons X (défauts <strong>in</strong>ternes)<br />
- Contrôle métallographique (Structure, calcule du taux de<br />
dilution, microdur<strong>et</strong>é …)<br />
- Analyse EDS (Energy dispersive spectrom<strong>et</strong>ry) : analyse<br />
dispersive en longueur d'onde pour pouvoir quantifier les<br />
éléments en fonction de la distance)
Notre <strong>in</strong>stallation PTA<br />
Distributeur de poudre<br />
LE PTA (Plasma Transferred Arc)<br />
Multi Plasma Module (MPM)<br />
Source de courant DC à<br />
paramétrages numérique
LE PTA (Plasma Transferred Arc)<br />
Exemple de rechargement sur une pièce de faible épaisseur<br />
L’apport d’énergie sur des p<strong>et</strong>ites pièces est<br />
important, <strong>et</strong> l’eff<strong>et</strong> celui-ci engendre des<br />
contra<strong>in</strong>tes importantes du fait de la montée en<br />
température de la pièce.<br />
Exemple :<br />
Un rechargement bicouche sur une plaque de 20<br />
mm d’épaisseur, la température peut dépasser les<br />
750°C.
LE PTA (Plasma Transferred Arc)<br />
Rechargement stellite Grade 21 sur un acier 31CrMo12
Exemple de pièces circulaires<br />
LE PTA (Plasma Transferred Arc)
Pièce d’es<strong>sa</strong>i<br />
Température sortie de four : 480°C<br />
Gaz : Argon hydrogéné à 5%<br />
LE PTA (Plasma Transferred Arc)
LE PTA (Plasma Transferred Arc)<br />
Fissure sur un rechargement de 15mm d’épaisseur<br />
Le contrôle ultrason perm<strong>et</strong> de quantifier la profondeur de la<br />
fissure : 10 mm
Installation d’un bac de Vermiculite<br />
LE PTA (Plasma Transferred Arc)<br />
But :<br />
• Eviter un refroidissement trop<br />
rapide de la pièce pendant le<br />
rechargement (ne pas descendre en<br />
dessous de 300°C)<br />
• Assurer un refroidissement lent à<br />
la f<strong>in</strong> du rechargement
LE PTA (Plasma Transferred Arc)
Bac de Vermiculite<br />
LE PTA (Plasma Transferred Arc)
LE PTA (Plasma Transferred Arc)<br />
Courbe de décrois<strong>sa</strong>nce de température de la pièce au cours du temps
LE PTA (Plasma Transferred Arc)<br />
Numéri<strong>sa</strong>tion du robot <strong>et</strong> de la zone de travail
Logiciel CimStation<br />
LE PTA (Plasma Transferred Arc)<br />
L’utili<strong>sa</strong>tion du logiciel<br />
nous apportes différentes<br />
améliorations :<br />
• Intégration dans le<br />
programme de formes<br />
géométries prédéf<strong>in</strong>ies<br />
dont on peut déf<strong>in</strong>ir<br />
manuellement les cotes.<br />
•Déterm<strong>in</strong>ation du nombre<br />
de passes en fonction des<br />
données<br />
•Le logiciel déterm<strong>in</strong>e luimême<br />
le nombre de<br />
cordons <strong>et</strong> de couches à<br />
appliquer pour recharger le<br />
volume
Quent<strong>in</strong> LARUE<br />
ITII / CRITT-MDTS<br />
LE RECHARGEMENT<br />
METALLIQUE<br />
MERCI DE VOTRE ATTENTION<br />
24 Janvier 2013
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