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La ligne de traitements de surfaces
De la genèse du projet aux premières pièces traitées
BTS Traitements des matériaux
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1) INTRODUCTION
Objectif des Traitements des Matériaux = Modifier les propriétés des matériaux à
cœur ou en surface pour répondre à un cahier des charges
Matériaux métalliques
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Deux grandes familles de Deux grandes familles de Traitements de SurfaceTraitements de Surface
Voie SECHEVoie SECHE Voie HUMIDE Voie HUMIDE
Revêtement TiN PVD / CVD
1) Revêtement
-Zingage
-Cuivrage
-Nickelage
-Chromage
-… …
2) Conversion
-Phosphatation
-Brunissage
-Anodisation des alliages d’aluminium
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Zn2+ + 2 e- Zn Zn Zn2+ + 2 e-
Exemple de gamme de traitement :Exemple de gamme de traitement :
Zingage électrolytiqueZingage électrolytique
- Rappel du principe d’un dépôt électrolytique:
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- Gamme standard de zingage électrolytique:10. Dégraissage alcalin 70°C
11. Rinçages
20. Décapage acide Température ambiante
21. Rinçages
30. Dégraissage électrolytique 60°C
31. Rinçages
40. Neutralisation/Activation acide (HCl 2%)
50. Zincage acide
51. Rincages.
80. Passivation (Chromatation)
81. Rinçage.
90. Evt Finition organique (vernis)
91. Séchage
60. Traitement thermique de défragilisation à H2.
70. Activation (dépassivation)
71. Rinçage
Nécessité d’une succession de cuves et de fonctions (régulation température, générateur, détecteurs de niveau…) dédiées à chaque opération
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Origine du besoin = Travaux pratiques de Sciences et Techniques Industrielles.
2) La chaîne de traitement de surfaces du BTS TM
1ère année (Tronc commun) : 30% des TP dédiés aux traitements de Surfaces
2ème année : Option A
Traitements Thermiques (Voie scolaire)
2ème année : Option B
Traitements de surfaces (apprentissage)
Ouvert en Septembre 2009
100% des TP dédiés aux T Surf
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Le projet:• Définition du besoin• Cahier des Charges• Recherche et validation des fournisseurs potentiels• Consultation• Reblouclage (respect du budget)• Critères de choix• Choix et planification• Préreception• Tests de réception/débuggage/mise en service• Intégration dans les cycles de TP
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Chaine de traitement de surface
Chaque panel de gamme est particulier.
Conséquences:- Pas de standard de conception ou de réalisation
- Equipement unique, réalisé sur-mesure
- Fournisseur: petite société « assembleur »
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Définition du besoin:
- Pédagogique
- Sécurité
- Environnement/économie
- Maintenance
- Robustesse
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Définition du besoin Pédagogique:
- permettre la réalisation des manipulations prévues au référentiel :
* préparation des surfaces* dépôt électrolytique* conversion (anodisation)
- permettre la visualisation du procédé :* traitement de la pièce* suivi des paramètres
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permettre la réalisation des manipulations :d’où: - dimensionnement des cuves - définition des matériaux- définition des équipements:
* redresseurs: puissance, cycles (trapèzes, rampe, nombre de paliers, etc)
* régulation de température* agitation des bains* filtration des bains
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Permettre la visualisation du procédé:
D’où: - redresseurs avec indication des valeurs réelles de tension et de courant
- couvercles transparents pour suivre l’évolution de la pièce
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Définition du besoin Robustesse:
- minimiser la maintenance
- Équipement « foolproof »: à l’épreuve des erreurs de manipulation
- Longévité (choix des matériaux, dimensionnement)
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Cahier des Charges
-complet/détaillé (pas de standards, besoins complexes)
-réaliste (respect du budget alloué)
-constructif (exemples de solutions) et ouvert (appel aux propositions)
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Cahier des Charges
Exemple: « les cuves devrons comporter un dispositif limitant l’évaporation et permettant l’observation. Un exemple de solution est décrit ci-dessous »
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Critère de choix du fournisseur
Priorisation du respect du CdCh etPerformance des solutions:• Sécurité/utilisateur• Sécurité/environnement (ville)• Capacité technique• Pérennité (SAV)
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RéceptionAprès installation sur siteObjectifs:
• Tester le fonctionnement (débugger)
• conformité au CdCh (et fonctions implicites)
• Tester la robustesse (endurance)
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Intégration dans les cycles de TP
• Adaptation des gammes• Modes opératoires• Mises en situation
(4 TP en première année)
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3) Premiers exemples de traitements réalisés
3.1. Restauration d’outillage par zingage
3.2. Autres traitements possibles sur la chaîne acier : Cuivrage, phosphatation, brunissage, …
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3) Premiers exemples de traitements réalisés (suite)
3.3. Anodisation des alliages d’aluminium
Gamme / Principe :10. Préparation : Dégraissage / Décapage Satinage/Brillantage Neutralisation
20. Anodisation 20 2 °C 1,5 A.dm-2
2 Al + 3H2O Al2O3+ 6 H+ + 6 e-
21. Rinçage
30. Coloration
31. Rinçage
32. COLMATAGE
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Applications industrielles :
Aéronautique
Menuiserie
Cosmétique
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Exemple de réalisation faite sur la chaîne : Anodisation de poignées de freins VTT
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4) Moyens de caractérisations des traitements effectués
•Mesure d’épaisseur de couche : - Par dissolution anodique (Couloscope)
- Par microscopie optique
- Courants de Foucault
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4) Moyens de caractérisations des traitements effectués (suite)
•Essai de corrosion au Brouillard Salin
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4) Moyens de caractérisations des traitements effectués (suite)
•Mesure de dureté de la couche
•Test d’adhérence du dépôt - Par indentation
- …
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4) Moyens de caractérisations des traitements effectués (suite)
Test d’adhérence du dépôt (suite)
- Par déformation (emboutissage lent)
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Conclusion :- Gros investissement de la région
- Important travail de projet , de mise en fonctionnement, de manipulations (à poursuivre)
Matériel de grande qualité pour les étudiants et apprentis et pour des
prestations industrielles