Rechargement de surface en métallisation

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Définition et préparation

Rappel
A l'origine, la métallisation était uniquement employée pour la protection des surface par la projection de revêtements métalliques. Rapidement, grâce à la qualité des métaux projetés, la résistance des dépôts et l'évolution technique des moyens de projection, la métallisation s'est élargie à d' autres domaines.
C'est ainsi, que la possibilité de réaliser des dépôts de fortes épaisseurs, permis la réalisation de rechargements sur des pièces usées.
Plus tard, cette technique nouvelle engendra d'autres applications telles que la fabrication de pièces par métallisation. (électrodes, modèles de fonderie, empreintes industrielles, etc..)
Nous ne parlerons ici que du rechargement.

Le rechargement

Comme expliqué précédemment, l'usure et la dégradation crées des détériorations qui affectent les dimensions et la résistance des pièces. Les surfaces en contact perdent leurs propriétés mécaniques et la pièce ses qualités d'origine. Le rechargement et le ré-usinage des surfaces permettent donc de prolonger la vie des pièces. Encore utilisé de nos jours, le rechargement par soudage a l'inconvénient majeur de fortement chauffer la pièce et ainsi, de la déformer. La métallisation ne chauffe pas et apporte de surcroît un choix de métaux d'apport supérieur.

La préparation
La préparation de surface des pièces est faite mécaniquement par usinage. Soit au tour ou à la rectifieuse pour les pièces cylindriques, soit à la meule ou à la fraiseuse pour les pièces planes.
Dans les deux cas, elle est faite dans trois buts:
- réduire de façon régulière les dimensions de la pièce pour laisser une épaisseur suffisante au dépôt de métallisation,
- réaliser sur la surface un réseau d'ancrage pour le métal déposé,
- augmenter la surface d'accrochage et par conséquence l'adhérence du dépôt.
Que la pièce soit plane ou cylindrique, il faut dans tous les cas de préparation respecter les cotes minima d'usure pour éviter la rupture ultérieure.
Par convention, on respectera la règle du 1% qui est définie de la façon suivante:
" L'épaisseur finale après usinage du revêtement, ne doit pas être inférieur à 1% du diamètre ou de l'épaisseur de la pièce qui reçoit le dépôt ".
Cette règle est applicable pour les diamètres ou épaisseurs compris entre 50 et 500 mm. Elle doit-être raisonnée pour les autres dimensions. Par précaution, on vérifiera les outils de coupes pour ne pas écrouir, donc augmenter la dureté superficielle de la surface usinée. Ceci permettra de diminuer l'intensité du sablage final (cette opération n'est obligatoire, mais recommandée). On évitera l'emploi de lubrifiant de coupe, un travail à sec étant mieux adapté.

Rechargement et usinage

Choix du métal d'apport
Le choix métal d'apport doit tenir compte de la différence des coefficients de dilatation de la pièce et du matériau à projeter.Si l'écart est important, il faut prévoir une ou plusieurs sous couches superposées de métaux différents ayant des coefficients de dilatation progressivement variables.

La pré-métallisation
Lorsque l'épaisseur de rechargement ne dépasse pas 1 mm et que la préparation mécanique est impossible, on peut effectuer un simple sablage suivit d'une pré-métallisation.
Elle est faite par projection d'un dépôt spécial de faible épaisseur, à haute teneur en molybdène. La propriété d'accrochage de ce dernier, permet une bonne adhérence du revêtement final sur la pièce. Elle permet aussi, dans certains cas, d'obtenir des revêtements stratifiés de plusieurs centimètres d'épaisseur, en superposant des passes de pré-métallisation avec des couches d'acier de 1 mm d'épaisseur.
Ce procédé d'accrochage est économique en raison son exécution rapide, de la suppression des opérations de préparation par usinage et de la moindre quantité de métal d'apport déposée.
Cette technique n'est pas employée sur les métaux cuivreux ou les alliages contenant plus de 20 % de chrome.

La finition
La finition du travail de rechargement, consiste à mettre à la cote le dépôt de métallisation. Cette opération s'effectue soit par un usinage à l'outil, soit par une rectification à la meule. En raison de la formation d'oxyde sur le dépôt, le revêtement projeté est souvent plus dur que le matériau homogène.

L'usinage par l'outil
Pour les revêtements dits usinables:
- emploi d'outils en carbure de tungstène avec dépouilles adaptées au matériau à usiner.
Pour les revêtements dits non usinables:
- utilisation d'outils à pastilles en nitrure de bore avec huile de coupe concentrée à 20 %.
Dans les deux cas, l'usinage à l'outil peut-être complété par un rodage à la pierre.

L'usinage par abrasion
Les meules courantes s'encrassent rapidement lors de l'enlèvement de l'oxyde superficiel. C'est pourquoi on utilisera des meules spéciales en carbure de silicium. Pour les revêtements les plus durs, l'utilisation de meules diamantées ou au nitrure de bore sera indispensable. La rectification des alésages se fera à sec, tandis que celle des extérieurs sera lubrifiée.
Dans tous les cas, il ne faut pas commencer l'usinage de la pièce avant son refroidissement complet, c'est à dire 24 h après la métallisation.

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