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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


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


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


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


44 µm


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.


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


Applications : abrasionApplications : abrasion

Exemple: Godet de pelle mécanique (carrière)


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


GX 200


On peut reconnaître un matériau à

sa surface !

►Pourquoi l’usure? ►Quel type d’usure?

L’EROSION ABRASIVEPhénomènes élémentaires


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


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 !!


Mécanismes de l’érosionMécanismes de l’érosion


Sens de l’impact Est-il ┴

au faciès macroscopique?


le faciès est ┴

à

l’impact !

Erosion par impact

et non pas Erosion abrasion


Couronne en inox 316

Séparation centrifuge

Ø= plusieurs m


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


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?


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…)


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 )


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



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



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



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


DO*390 : Premier alliage de soudage Nanostructuré

développé

pour et

commercialisé

par Castolin Eutectic


►

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


►

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


►

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


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 ?


CHAUDIERES d’IUOM (ordures ménagères)

Abrasion ? Erosion ? Corrosion ?


CHAUDIERES DE CHAUFFAGE URBAIN

Abrasion ?Erosion ?Corrosion ?


Merci pour votre attention !

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