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WFT Europe MM, Kriftel Oct 2007Dr. Gary Heath, Marketing
WFT Europe MM, Kriftel Oct 2007Dr. Gary Heath, Marketing
ABRASION et EROSION PAR PARTICULES SOLIDES
-
75 % des rebuts !
Conséquence de:
-Matériels mal entretenus-Matériels confrontés à
usures sévères
Résultat:-Perte de temps-Perte de rentabilité
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Ductile, Fragile ?Ductilité
Capacité d’un matériau à se déformer plastiquement.
Souvent associé au terme MOU
Fragilité
La fracture n’exige qu’une faible énergie.
Souvent associé au terme DUR
QUELQUES DEFINITIONS
WFT Europe MM, Kriftel Oct 2007Dr. Gary Heath, Marketing
WFT Europe MM, Kriftel Oct 2007Dr. Gary Heath, Marketing
QUELQUES DEFINITIONS
Abrasion ou érosion ?
AbrasionPerte de poids d’un matériau sous l’effet du frottement avec des particules contraintes (propre poids, contre pièce).
Erosion abrasive: Perte de poids d’un matériau sous l’effet d’impacts (particules véhiculées par un fluide).
Sablage, corindonnage…Le vent qui transporte du sable sur les rochers….
L’ABRASIONPhénomènes élémentaires
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Quand une aspérité
appuie sur une surface, plusieurs phénomènes peuvent se produire:
-
La surface tendre se déforme élastiquement (charge faible ),
-…….Plastiquement , un sillon est creusé
(charge élevée) = Moulage
-
Copeau enlevé
de la surface tendre= GougeageGougeage
- La rayure provoque un effritement.
{{DuctileDuctileFr
agile
Frag
ileABRASION
: LES MECANISMES
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44 µm
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l’Abrasion : Les facteurs influentsl’Abrasion : Les facteurs influents
-Pour la surface rayée, l’usure diminue en fonction de l’augmentation de dureté
de la
surface.
-La charge joue un grand rôle
-La température joue en grand rôle
En première approximation !
Interactions élastiques, plastiques, fragiles….
En transformant les couches superficielles, en abaissant les caract. mécaniques.
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Aspects de l’abrasionAspects de l’abrasion
Aspects : Abrasion sous faible
charge
Exemple de tourteau de défibrage de laine de roche .On constate de fines rayures, voire des surfaces d
’aspect lisse
Aspects : Abrasion sous forte
charge
Dent de roue pelle à
lignite : usure en creux
Pale de mélangeur à
céramiques : rayures fortes
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Applications : abrasionApplications : abrasion
Exemple: Godet de pelle mécanique (carrière)
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Protection contre l’AbrasionProtection contre l’Abrasion
Opposer au phénomène abrasif, un matériau correctement structuré:
-
Sous forme de métal de base-
Sous forme de dépôt
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GX 200
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On peut reconnaître un matériau à
sa surface !
►Pourquoi l’usure? ►Quel type d’usure?
L’EROSION ABRASIVEPhénomènes élémentaires
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Les particules abrasives sont véhiculées par un
fluide !
Érosion abrasiveÉrosion abrasive
En milieu liquideEn milieu liquide
en milieu gazeuxen milieu gazeuxouou
Chocs obliques ou verticaux :
Erosion par extrusion et forgeage
Chocs très obliques :Erosion par enlèvement
de copeaux
Cas d’un matériau ductile !!
Plaquette Plaquette extrudextrudééee
Erosion abrasionErosion par impacts
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Érosion abrasiveÉrosion abrasive
Comparaison matériau ductile-
matériau fragile
Selon la valeur de lSelon la valeur de l’’angle dangle d’’incidence, le matincidence, le matéériau riau àà
employer pour lutter contre l'employer pour lutter contre l'éérosion ne sera pas le même !!rosion ne sera pas le même !!
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Mécanismes de l’érosionMécanismes de l’érosion
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Sens de l’impact Est-il ┴
au faciès macroscopique?
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le faciès est ┴
à
l’impact !
Erosion par impact
et non pas Erosion abrasion
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Couronne en inox 316
Séparation centrifuge
Ø= plusieurs m
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Aspects : érosionAspects : érosion
Erosion par impact
Carter de rétention : érosion par impact : surface polie et ondulée ┴
au sens de déplacement du liquide chargé
en abrasifs fins.Angle d’impact plutôt tangentiel !
Pale de ventilateur : usure par érosion abrasive et usure par érosion par impact.Abrasifs plus lourds / Angle plus élevé
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Mesures pour lutter contre l
’érosionMesures pour lutter contre l
’érosion
L’angle d’impact !
► Revêtements ductiles: Eviter un angle d’impact entre 10 et 45°.►Revêtements fragiles : Eviter un angle d’impact élevé.
QUOI DE NEUFDans le domaine des matériaux résistant à
l’usure?
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Quoi de neuf dans le domaine des matériaux résistant à
l’usure ?
► Matériaux résistants mieux aux formes les plus sévères d’abrasion et d’érosion
Utilisation des Nanostructures !
Nouveaux métaux d’apport pour la lutte contre l’usure Nouveaux métaux d’apport pour la lutte contre l’usure
► Métaux d’apport plus faciles d’emploi (laitier, projections, etc…)
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2 familles et 3 nuances !
Quelles sont les caractéristiques de ces deux familles d’alliages ?
►
EnDOtec DO*390N / EnDOtec DO*327 / TeroMatec®
4327EnDOtec DO*390N / EnDOtec DO*327 / TeroMatec®
4327
Acier au Cr-Nb-Ti-MoNanoalloy FeCrMoWNbB
1 nanomètre = 1 milliardième de mètre = 10-9
m (1 Micron = 1 millionième de mètre = 10-6 m )
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EnDOtec DO*327 / TeroMatec®
4327
►
Structure métallurgique constituée par:
- Nombreuses et fines particules très dures réparties au sein d’une matrice martensitique.
Fins carbures de Nbespacement moyen = 5.3µ
H= 58 HRC
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EnDOtec DO*327 / TeroMatec®
4327
►
Absence de laitier
►
En Ø
1.6 uniquement ►
Idéal
en multipasses
►
Peu de laitier
►
Ø
1.6 et 2.8►
Laitier facilement détachable ( mieux que 4923)
►
Taux
de dépôt
élevé
►
Abrasion combinée à
des chocs sévères
►
Erosion avec impacts sévères►
Résistance à
la compression
►
Très
peu
fissurant
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EnDOtec DO*327 / TeroMatec®
4327 et TeroMatec®
4923
►
DO*327 et 4327 bien meilleurs que leur précurseur, le 4923.
►
Nettement
supérieur
à
un acier
allié
au CrMoW
de 58 HRC (4415).
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
DO*05 DO*15 DO*327 3205 4415 4923 4327
Pin + Disk wear testWear rate [mg / sec]
New wear resistant alloy
EnDOtec DO*327
New wear resistant alloy
TeroMatec 4327
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EnDOtec DO*327 / TeroMatec®
4327 EN RESUME
►
Dans les alliages classiques, DO*327 et 4327
apportent: •Un meilleur confort de soudage –
laitier inexistant ou facile à
enlever•Résistance à
l’usure améliorée par rapport à
leur précurseur, le TeroMatec AN 4923, dans les domaines de l’abrasion sous forte charge
et la résistance à
la compression
et érosion avec impacts sévères.•Forts taux de dépôt
•Fortes épaisseurs possibles (jusqu’à
15 mm)•Peu ou pas de fissures
►
Cylindres de broyeur
►
Marteaux de concasseur
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DO*390 : Premier alliage de soudage Nanostructuré
développé
pour et
commercialisé
par Castolin Eutectic
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►
Matrice partiellement amorpheUne composition chimique adaptée permet cet état après un cycle de soudage !
►
Cristallites
de Fe-α
de taille nanométrique
(tailles
entre
25 et 40 nm)
Diffraction des rayons X TEM
Caractérisation de la structure nanométrique
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►
Structure métallurgique constituée par:-
Très nombreux constituants durs-
Matrice Nanostructurée α-Fe
Les constituants durs:
►Borocarbures
complexesM23
(BC)3Cristaux blancs
►
Carbures MC
légèrement rosés
► Borures M2
CCristaux ramassés blancs
La matrice
►Eutectique Borocarbure
+ α-Fe nanostructurée
---
5µ
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►
Très haute dureté
: 1150 HV (en 2ème
passe) l’essai Rocwkell C est dépassé !
►
Résistance aux chocs améliorée grâce à
la structure
nanométrique α-Fe
►
Maintient de la dureté
jusqu’à 750°C (650° pour DO*33)
►
Résistance extrême
à l’abrasion et à
l’érosion
Ses caractéristiques
G65 HRC Mass loss
(g) Usure relative
Acier allié4415
58 11.2 1
Fte
au Cr6065
65 0.70 16
Acier au Ti4923
60 0.35 32
Fte
au Cr-NbDO*33
68 0.18 64
DO*390 71* 0.1053 120
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Les applications (2)
►
Batteuse agricole OEM pour le grain ►
Lame de tronçonneuse OEM
►
Vis et segments de transport OEM
Pour FinirUnivers des chaudières, quelles formes d’usures ?
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CHAUDIERES d’IUOM (ordures ménagères)
Abrasion ? Erosion ? Corrosion ?
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CHAUDIERES DE CHAUFFAGE URBAIN
Abrasion ?Erosion ?Corrosion ?
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Merci pour votre attention !