Métallisation à la flamme par pistolet à poudre

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Le pistolet à poudre

RappelPistolet à poudre
C'est le procédé le plus ancien, celui qui est à l'origine de la métallisation, puisqu'il fut inventé et expérimenté par Schoop en 1911. Néanmoins, il fut rapidement abandonné par ce dernier pour être repris et développé par Schori dans les années 30. C'est pour cette raison, qu'il porte encore aujourd'hui le nom de "procédé schori", en opposition au "schoopage", plus généralisé au procédé à flamme et fil décrit en page suivante (voir rubrique historique).

Pistolet à poudrePrincipe
Ce procédé est sans conteste le plus simple des procédés de projection thermique. Il utilise l'énergie d'une réaction chimique. Son principe consiste à introduire un matériaux, sous forme de poudre, au centre d'une flamme oxy-combustible produite par un chalumeau et de le véhiculer grâce à l'énergie cinétique transmise par les gaz de combustion.
(voir schéma du principe de projection)

Fonctionnement
Le pistolet de projection est équipé d'un chalumeau oxy-gaz de forme cylindrique alimenté en périphérie par les gaz de combustion (en général un mélange oxy-acétylène ou oxy-propane).
La poudre est distribuée en son centre par gravité, ou par un distributeur désolidarisé du pistolet.
- distributeur par gravité: (voir schéma d'une installation)
Le réservoir à poudre, placé directement au dessus, ou sur le pistolet. La poudre contenue dans ce récipient tombe par gravité directe au centre du chalumeau, ou est entraînée par dépression par dans la canalisation de l'un des deux gaz de combustion. Ce procédé est aussi appelé torche à gaz.
- distributeur par pression: (voir schéma par pression)
Un réservoir fermé, situé à proximité du pistolet, est équipé en partie basse d'un distributeur de poudre alimenté en air comprimé. La poudre est véhiculée jusqu'au pistolet par un tuyau et propulsée sur le substrat par le vecteur d'air comprimé. Le dispositif peut-être complété par un vibreur ou une vis d'Archimède afin d'assurer une plus grande régularité de l'écoulement du produit.
- distributeur par dépression: (voir schéma par dépression)
Le réservoir est muni d'un dispositif à dépression composé d'une cane d'entrée d'air et d'un suceur relié au dispositif d'aspiration. L'effet GIFFARD, produit par un courant d'air comprimé traversant un système convergent-divergent, permet d' entraîner la poudre jusqu'au pistolet.
- distributeur par cyclone: (voir schéma par cyclone)
Le réservoir à poudre est équipé d'un système cyclonique. Le mouvement tourbillonnaire qui met la poudre en suspension, est assuré par un courant d'air, qui permet de véhiculer celle-ci jusqu'au pistolet de projection.

Les applications

La projectionTorche à gaz
Les températures de la flamme sont de l'ordre de 3000°C, il en résulte que les températures atteintes par les particules projetées ne dépassent pas les 2000°C environ (la chaleur de la flamme assure d'une part la fusion de la poudre et d'autre part le chauffage du support).
La vitesse des particules projetées par la flamme est faible (30 à 50 m/s). C'est pourquoi elles sont souvent accélérées par un vecteur d'air.
La distance entre la buse et le substrat est comprise entre 100 et 150 mm, pour le pistolet à flamme et 80 à 100 mm pour la torche à gaz. Ceci afin que les particules de poudre aient un temps de séjour suffisamment important pour être fondues dans la flamme.
Ce procédé permet d'obtenir des dépôts de quelques dixièmes de millimètre d'épaisseur à des taux horaires de dépôt de 2 à 3 kgs/h, sans échauffement important du substrat (T < 250°C).

Pistolet à poudreLes dépôts
En raison de la faible vitesse des particules, les dépôts obtenus présentent généralement une faible adhérence (20 à 40 MPa) et une porosité élevée (10 à 20%) par rapport à ceux obtenus avec d'autres techniques de projection. (voir tableau comparatif des procédés)
Les matériaux les plus utilisés restent les alliages auto-fusibles (alliage à base de Nickel ou Cobalt contenant des éléments tels que le Bore et/ou le Silicium et chargés éventuellement en carbures), qui sont réchauffés à 1150°C après dépôt. Cette opération supplémentaire permet d'améliorer l'adhérence, d'éliminer en partie les oxydes et de diminuer la porosité. Les dépôts à base d'Acier, d'alliages à bas point de fusion ou de Polymères sont également réalisables par le procédé de projection flamme-poudre.

Les utilisations
Ce type de matériel est assez répandu dans toutes les industries. D'un coût d'investissement peu élevé, il permet de résoudre des problèmes d'abrasion, de corrosion, d'usure, d'isolation thermique ou électrique. Il est aussi bien employé pour traiter des pièces neuves que des pièces usées (voir tableaux des applications suivant les matériaux).

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