Métallisation au canon à détonation

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Le canon à détonation "D-GUN"

Origine et principe
Cette technique de projection inventée au début des années 50 par Gfeller et Baiker (Union Carbide) est internationalement connue sous l'appéllation de "D-Gun". Alors que la projection par flamme et le procédé HVOF utilisent le principe de la "déflagration", le procédé D-Gun fonctionne selon le principe de la "détonation" (d'où la lettre "D").

Fonctionnement
Cette technique consiste à introduire le matériau d'apport sous forme de poudre, dans un tube de 25 mm de diamètre et 1 mètre de long, fermé à une extrémité, en même temps que le mélange gazeux de combustion. Ce mélange est généralement constitué d'Oxygène et d'Acétylène en quantités égales, qui détone grâce à une étincelle crée par un dispositif d'allumage. Les gaz brûlés sont ensuite balayés par de l'Azote et les gaz explosifs frais re-injectés à la fréquence de 4 à 10 allumages par seconde.
Les arrivées des gaz sont commandées par des électrovannes dont les temps et durées d'ouverture sont prédéterminés. La poudre est fondue et éjectée à très grandes vitesses, près de 3 km/s par l'onde de choc qui se propage dans le tube avec une surpression de l'ordre de 2 MPa et une température au dessus de 4000°C. Le régime de projection de ce système est discontinu.
Principe du canon à détonation
                                                Schéma de principe du fonctionnement d'un canon à détonation

Installation et caractéristiques
Compte tenu des détonations et du niveau sonore élevé, qui peut atteindre 150 dB A, ce dispositif est installé dans un local protégé contre les explosions et isolé phoniquement. Il fonctionne toujours de manière entièrement automatique, avec des commandes de mise en route, réglages et arrêt situées à l'extérieur du local.
Le substrat est placé à environ 75 mm de la bouche du canon. Les particules impactent le substrat dans un état plastique à une vitesse comprise entre 600 et 900m/s. Il en résulte que le dépôt obtenu a une très grande compacité (la porosité n'excède pas 0,5 à 1%) avec une oxydation très faible (moins de 0,1% en poids). La surface revêtue à chaque tir est circulaire, avec un diamètre d'environ 20 mm et une faible épaisseur comprise entre 0,02 et 0,1 mm. La répétition du cycle produit des dépôts plus épais. Pour un revêtement étendu, la pièce doit se déplacer devant le canon.

ApplicationsCanon à détonation
Le canon à détonation permet d'obtenir des dépôts très denses, avec une adhérence élevée (souvent supérieure à 80 MPa) et une faible rugosité (Ra= env 3µ). Les taux de dépôt sont compris entre 2 et 5 kg/h. Il est cependant peu répandu du fait de la complexité et du prix du matériel.
Les revêtements par canon à détonation sont réservés aux pièces techniques nécessitant une qualité de dépôt optimale. Les matériaux les plus fréquemment utilisés sont les carbures de chrome (avec ou sans addition de cobalt) les carbures de tungstène (avec ou sans nickel), les oxydes de chrome ou d'aluminium, les cermets ou les céramiques.

Le canon à détonation "FARE-GUN

Principe
 Il diffère du D-Gun décrit ci-dessus, par son mode d'alimentation de la poudre et la nature des gaz utilisés. Dans le Fare-Gun, la poudre est alimentée sous forme d'un ruban à capsules, dans lesquelles la quantité de poudre à été dosée pour un explosion. Les risques de pollution des mélanges ou pertes de poudre sont ainsi éliminés.
Les gaz employés pour le mélange détonant sont le propylène et l'air, alors que l'azote est utilisé pour percer les capsules et introduire la poudre dans la chambre d'explosion. Le cycle d'amorçage est de 1 à 5 par seconde. Les dépôts sont très denses et très adhérents sans porosité ouverte.
L'avantage particulier de ce procédé est que contrairement au D-gun, il ne nécessite pas un cadre particulier et peut être utilisé dans un environnement identique à celui d'un plasma d'arc.
Cet appareil entièrement automatique, peut projeter des matériaux identiques au D-Gun, ainsi que alliages métalliques tels que Nickel-chrome-aluminium ou Nickel-aluminium.

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