Procédé et dispositif de formation d'un dépôt par projection d'un matériau d'apport sur un substrat Method and device for forming a deposit by spraying a filler material onto a substrate
La présente invention concerne les procédés de formation d'un dépôt par projection, au moyen d'un pistolet de fusion et de projection, d'un matériau d'apport sur un substrat, du type comprenant les étapes de fondre par une flamme le matériau d'apport acheminé en continu sous forme de fil ou de baguette et de projeter sur le substrat le matériau d'apport fondu par un flux de gaz vecteur.The present invention relates to methods of forming a deposit by projection, by means of a fusion and projection gun, of a filler material on a substrate, of the type comprising the steps of melting the material with a flame. of filler continuously conveyed in the form of a wire or rod and of projecting onto the substrate the filler material melted by a flow of carrier gas.
La projection à la flamme d'un matériau d'apport, généralement métallique, permet d'accroître les propriétés du substrat par la réalisation sur celui-ci d'un revêtement protecteur de surface présentant des caractéristiques spécifiques, notamment de résistance à la corrosion et à l'usure. Le matériau d'apport est chauffé par une flamme, typiquement oxycombustible, fondant une pellicule du matériau qui est atomisée par le gaz vecteur, les particules ainsi formées étant accélérées et venant s'écraser sur le substrat à revêtir. Dans ce type de procédé, les deux critères les plus importants sont, à qualité équivalente de dépôt : le rendement (rapport entre le poids de matériau d'apport réellement déposé sur le substrat et le poids de matériau d'apport effectivement consommé) et le taux de dépôt (en kg par heure) (produit du rendement par le poids de matériau d'apport effectivement consommé par unité de temps). Ce dernier paramètre, s'il dépend directement de la valeur du rendement, est également fonction de la vitesse d'avance du fil de matériau d'apport. Cette dernière, pour une qualité de dépôt donnée, dépend principalement de la puissance de la flamme qui est généralement limitée par la géométrie de la buse de chauffe du pistolet de projection.The flame projection of a filler material, generally metallic, makes it possible to increase the properties of the substrate by the production on it of a protective surface coating having specific characteristics, in particular of resistance to corrosion and to wear. The filler material is heated by a flame, typically oxycombustible, melting a film of the material which is atomized by the carrier gas, the particles thus formed being accelerated and coming to crash onto the substrate to be coated. In this type of process, the two most important criteria are, for equivalent quality of deposition: the yield (ratio between the weight of filler material actually deposited on the substrate and the weight of filler material actually consumed) and the deposition rate (in kg per hour) (product of the yield by the weight of filler material actually consumed per unit of time). This last parameter, if it depends directly on the value of the yield, is also a function of the speed of advance of the wire of filler material. The latter, for a given quality of deposit, depends mainly on the power of the flame which is generally limited by the geometry of the heating nozzle of the spray gun.
La présente invention a pour objet de proposer un procédé amélioré permettant d'augmenter notablement, et avec une sûreté accrue, les vitesses d'avance du fil de matériau d'apport et donc,- avec des matériels conventionnels, d'augmenter notablement, à rendements équivalents, le taux de dépôt.The object of the present invention is to propose an improved method making it possible to increase significantly, and with increased safety, the feed rates of the filler material wire and therefore, - with conventional materials, to increase notably, equivalent returns, the deposit rate.
Pour ce faire, selon une caractéristique de l'invention, le procédé comporte l'étape de préchauffer de façon contrôlée le matériau d'apport avant son introduction dans le pistolet.
Selon une caractéristique plus particulière de l'invention, le matériau d'apport étant typiquement métallique, le fil de matériau d'apport est préchauffé à une température comprise entre 100 et 650βC, environ, typiquement entre 300 et 600eC, le chauffage s'effectuant de préférence, pour les matériaux d'apport oxydables, sous atmosphère contrôlée, typiquement inerte.To do this, according to a characteristic of the invention, the method comprises the step of preheating in a controlled manner the filler material before its introduction into the gun. According to a more particular characteristic of the invention, the filler material being typically metallic, the filler material wire is preheated to a temperature between 100 and 650 β C, approximately, typically between 300 and 600 e C, the heating preferably carried out for oxidizable filler materials, under a controlled, typically inert, atmosphere.
La présente invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé, comprenant un pistolet de projection comportant un chenal de passage pour le fil de matériau d'apport, et un dévidoir de fil, comprenant en outre, sur le trajet du fil dépuis le dévidoir, un poste de chauffage traversé par le fil et comportant des moyens de chauffage du fil, avantageusement associée à des moyens de régulation de la température et d'une atmosphère contrôlée dans le poste de chauffage.The present invention also relates to a device for implementing the method, comprising a spray gun comprising a passage channel for the wire of filler material, and a wire reel, further comprising, on the path of the wire from the reel, a heating station traversed by the wire and comprising means for heating the wire, advantageously associated with means for regulating the temperature and a controlled atmosphere in the heating station.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante d'un mode de réalisation, donnée à titre illustratif mais nullement limitatif, faite en relation avec les dessins annexés, sur lesquels :Other characteristics and advantages of the present invention will emerge from the following description of an embodiment, given by way of illustration but in no way limiting, made in relation to the appended drawings, in which:
- la figure unique est une vue schématique d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.- The single figure is a schematic view of a device for implementing the method according to the invention.
Dans le mode de réalisation représenté sur la figure unique, on reconnaît un pistolet de projection à la flamme 1 comprenant un chenal 2 de passage et de guidage d'un fil ou d'une baguette flexible 3 de matériau d'apport à projeter débouchant centrale ent dans une extrémité en forme de buse du pistolet dans laquelle débouchent, concentriquement autour du débouché central du chenal 2, des conduits 4 angulaire ent répartis d'éjection de mélange inflammable oxycombustible et une couronne périphérique 5 d'éjection d'un gaz vecteur. Les conduits 4 sont reliés, par une canalisation 6, à. une source 7 de gaz combustible, par exemple un composé de propylène et de méthylacétylène commercialisé sous l'appellation "TETRENE" ou un composé d'éthylène et d'acétylène commercialisé sous l'appellation "CRYLENE". La couronne 5 est reliée, par une canalisation 8, à une source 9 de gaz vecteur sous pression, par exemple de l'air comprimé ou de l'azote sous pression. Le pistolet 1 comporte des moyens 10 d'entraînement sélectif du fil 3, lequel est en général disponible à partir d'une bobine ou d'un dévidoir 11.
_>In the embodiment shown in the single figure, there is a flame spray gun 1 comprising a channel 2 for passing and guiding a wire or a flexible rod 3 of filler material to be projected through the central ent in a nozzle-shaped end of the gun into which open, concentrically around the central outlet of the channel 2, angular conduits 4 distributed ejection of flammable oxycombustible mixture and a peripheral crown 5 of ejection of a carrier gas. The conduits 4 are connected, by a pipe 6, to. a source 7 of combustible gas, for example a propylene and methylacetylene compound sold under the name "TETRENE" or an ethylene and acetylene compound sold under the name "CRYLENE". The ring 5 is connected, by a pipe 8, to a source 9 of carrier gas under pressure, for example compressed air or nitrogen under pressure. The gun 1 comprises means 10 for selectively driving the wire 3, which is generally available from a reel or a reel 11. _>
Selon un aspect de l'invention, on dispose, sur le trajet du fil 3 entre le dévidoir 11 et la buse du pistolet de projection 1, un poste 12 de préchauffage du fil 3 afin de porter le fil 3 à une température déjà élevée et contrôlable avant de le soumettre à l'effet des flammes en sortie des conduits 4 et de réduire ainsi l'énergie calorifique nécessaire pour fondre le fil ou, alternativement, pour permettre d'augmenter le débit de fil pour une puissance de flamme donnée.According to one aspect of the invention, there is, on the path of the wire 3 between the reel 11 and the nozzle of the spray gun 1, a station 12 for preheating the wire 3 in order to bring the wire 3 to an already high temperature and controllable before subjecting it to the effect of flames at the outlet of conduits 4 and thus reducing the heat energy necessary to melt the wire or, alternatively, to allow increasing the flow of wire for a given flame power.
Dans le mode de réalisation représenté, le poste de préchauffage 12 se présente sous la forme d'une chambre calorifugée traversée par le fil 3 et renfermant des moyens de chauffage, avantageusement électriques pour un meilleur contrôle de la température et pour exploiter la source de puissance électrique déjà disponible pour le pistolet, typiquement des résistances électriques, ou des tubes, à infrarouges ou des bobines d'induction alimentés par un générateur électrique 13 via un bloc de régulation 14 couplé à un capteur de température dans la chambre (non représenté) de façon à porter la température du fil 3 à la sortie de l'enceinte à une température supérieure à 100°C, typiquement supérieure à 300"C, selon le type de matériau d'apport. En variante, le poste de préchauffage peut être couplé au pistolet 1, immédiatement en amont du chenal 2.In the embodiment shown, the preheating station 12 is in the form of an insulated chamber crossed by the wire 3 and containing heating means, advantageously electric for better temperature control and for exploiting the power source. electrical already available for the gun, typically electrical resistors, or tubes, infrared or induction coils supplied by an electrical generator 13 via a control block 14 coupled to a temperature sensor in the chamber (not shown) so as to bring the temperature of the wire 3 at the outlet of the enclosure to a temperature higher than 100 ° C., typically higher than 300 "C., depending on the type of filler material. As a variant, the preheating station can be coupled gun 1, immediately upstream from channel 2.
A titre d'exemple, pour un fil de molybdène, pour un réglage de flamme standard, les vitesses de fil classiquement obtenues sont de l'ordre de 40 cm/minute, soit un taux de dépôt d'environ 1,4 kg/heure. Avec le procédé selon l'invention, en préchauffant le fil 3 dans l'enceinte 12 à une température de 600βC, la vitesse de défilement du fil peut être portée à plus de 50 cm/minute, soit un taux de dépôt supérieur à 1,8 kg/heure pour un rendement équivalent, de Tordre de 75 % .For example, for a molybdenum wire, for a standard flame setting, the wire speeds conventionally obtained are of the order of 40 cm / minute, or a deposition rate of approximately 1.4 kg / hour . With the method according to the invention, by preheating the wire 3 in the enclosure 12 to a temperature of 600 β C, the speed of movement of the wire can be brought to more than 50 cm / minute, ie a deposition rate greater than 1.8 kg / hour for an equivalent yield, of the order of 75%.
Pour les matériaux d'apport susceptibles de s'oxyder, par exemple le zinc, et éviter les risques de collage du fil chauffé et oxydé dans le chenal 2, selon un aspect de l'invention, on crée et entretient dans la chambre 12 une atmosphère inerte en reliant cette dernière, via une valve de commande 15, à une source 16 de gaz inerte sous pression, typiquement de l'azote, de l'argon ou un mélange de ces deux gaz.
Quoique la présente invention ait été décrite en relation avec des modes de réalisation particuliers, elle ne s'en trouve pas limitée pour autant mais est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art.
For filler materials liable to oxidize, for example zinc, and to avoid the risks of sticking of the heated and oxidized wire in the channel 2, according to one aspect of the invention, a chamber is created and maintained in inert atmosphere by connecting the latter, via a control valve 15, to a source 16 of inert gas under pressure, typically nitrogen, argon or a mixture of these two gases. Although the present invention has been described in relation to particular embodiments, it is not limited thereby, but is on the contrary subject to modifications and variants which will appear to those skilled in the art.