EP2855083A1 - Procédé de compactage de peintures anodiques avec collision des jets de sablage - Google Patents

Procédé de compactage de peintures anodiques avec collision des jets de sablage

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EP2855083A1
EP2855083A1 EP13729999.6A EP13729999A EP2855083A1 EP 2855083 A1 EP2855083 A1 EP 2855083A1 EP 13729999 A EP13729999 A EP 13729999A EP 2855083 A1 EP2855083 A1 EP 2855083A1
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jets
sandblasting
compaction
anodic
compacting
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Jacques BOULOGNE
Alain Potel
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Safran Aircraft Engines SAS
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    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/12—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by mechanical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C3/00—Abrasive blasting machines or devices; Plants
    • B24C3/02—Abrasive blasting machines or devices; Plants characterised by the arrangement of the component assemblies with respect to each other
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/18—After-treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/10—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for compacting surfaces, e.g. shot-peening

Definitions

  • the field of the present invention is that of the surface treatment of mechanical parts and, in particular, that of the compaction of anodic paints for the protection of turbine engine parts.
  • Some aircraft engine parts have very high mechanical loads and only specific materials can meet the mechanical strength requirements imposed on them. These materials have, in general, the disadvantage of being very sensitive to corrosion; it is therefore imperative to protect them with a product that is likely to withstand the environment in which these parts evolve (high temperature, presence of engine oil, kerosene, etc. ).
  • the corrosion protection currently used consists of a covering of the part with a paint resistant to the high temperatures and the various fluids mentioned above. But this painting being classified CMR (for Carcinogenic, Mutagenic, Reprotoxic), it is struck by the REACH regulation on the registration, the evaluation, the authorization and the restrictions of the chemical substances. It has therefore been necessary to look for a new method of protection to overcome the constraints related to this regulation.
  • a first solution consisted in basing the protection system no longer on the sole principle of a covering by a paint but on a physicochemical process, called anodic painting.
  • This process consists in projecting onto the surface of the part a liquid loaded with metal pigments, such as aluminum or zinc, and then heating the part in an oven to polymerize the projected product.
  • metal pigments such as aluminum or zinc
  • the protection ceases, the part becoming sensitive to electrochemical corrosion.
  • it is advisable to make the surface layer conductive so as to make it a sacrificial layer which will corrode preferentially, in place of the metal of the part to be protected.
  • the subject of the invention is a process for compacting sand-blasting anodic paints comprising sending at least two jets of an abrasive material towards a part covered by said paint, said jets being oriented from convergent manner and meeting at a point of focus, characterized in that said point of focus is positioned upstream of the piece.
  • the arrangement of the jets of abrasive material has a symmetry with respect to the direction perpendicular to the surface to be treated.
  • the jets of abrasive material are two in number and form an angle of 90 ° between them.
  • the distance of the focusing point from the surface of the workpiece is between 200 and 300 mm.
  • the sanding pressure is greater than 2 bars. It is therefore possible to use the existing sandblasting facilities, by simply making a drop in the sand spray nozzles.
  • FIG. 1 is a schematic front view of a sanding device of a part, according to the prior art, according to one embodiment of the invention
  • - Figure 2 is a schematic view, from above, of a sanding device of a part, according to the prior art
  • FIG. 3 is a diagrammatic view, from the front, of a blasting device of a part, according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 4 is a schematic view, from above, of a sandblasting device of a part, according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 1 and 2 we see, respectively in front view and in top view, sanding a workpiece 1 as it is commonly practiced for the surface finish of a turbomachine part.
  • the conventional sanding is carried out with two nozzles 2, which are oriented at 90 ° to each other and which each send a bundle of sand 3 perpendicular to the surface of the part 1, the two jets propagating in the same plan.
  • the distance "d" from the straight line connecting the two nozzles 2 to the piece 1 is such that the two beams 3 meet at a focusing point 4 which is located on the piece 1, that is to say they reach both have the same point to sand.
  • FIGS. 3 and 4 is seen, respectively in front view and in top view, the compaction, according to the invention, of the paint which covers the workpiece.
  • the two nozzles 2 are positioned as before with jets 3 oriented in the same plane at 90 ° to each other and with the same solid angle of divergence.
  • the sweeping along the piece is done, again, in the same way as for a conventional sandblasting.
  • the distance at which the nozzles are placed from the surface of the part is increased compared to the previous case, so that the straight line connecting them is now at a distance greater than the focusing distance d.
  • the adjustment of the nozzle / workpiece distance is made so that the focal point 4 of the jet is on the surface of the workpiece 1, that is to say where the kinetic energy of sand is the strongest.
  • the sanding pressures used are commonly of the order of 3 bars.
  • the focusing length d is invariable, irrespective of the sand blasting pressures implemented.
  • the invention consists in increasing the nozzle / piece distance without changing the angle of incidence of 90 ° of the sand bundles between them.
  • the focal point 4 of these beams is then no longer at the level of the room itself, but at a point of convergence where the sand jets intertwine.
  • the collision of the particles then generates a beam diffraction, which has the effect of reducing the speed of the sand particles on the part 1 thus reducing its kinetic energy and making the diffracted beam 5 lose its power.
  • the consequence is a conservation of the cosmetic integrity of the paint while making it electrically conductive.
  • this solution has the advantage, because of the greater divergence of the diffracted beam 5, to cover a larger surface area of the workpiece and thus to be able to increase the scanning speed and thus reduce the treatment cycle. .
  • the invention recommends for this purpose a distance of recoil "r" of the piece relative to the focal point, which is of the order of 250mm, and in any case between 200 and 300 mm.

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Abstract

Procédé de compactage par sablage de peintures anodiques comportant l'envoi d'au moins deux jets (3) d'un matériau abrasif en direction d'une pièce (1) recouverte par ladite peinture, lesdits jets étant orientés de façon convergente et se rejoignant en un point de focalisation (4), caractérisé en ce que ledit point de focalisation est positionné en amont de la pièce (1).

Description

PROCÉDÉ DE COMPACTAGE DE PEINTURES ANODIQUES AVEC COLLISION DES JETS
DE SABLAGE Le domaine de la présente invention est celui du traitement de surface des pièces mécaniques et, en particulier, celui du compactage des peintures anodiques pour la protection des pièces de turbomachines.
Certaines pièces de moteurs d'avion ont des charges mécaniques très élevées et seuls des matériaux spécifiques peuvent répondre aux exigences de tenue mécanique qui leur sont imposées. Ces matériaux ont, en général, pour inconvénient d'être très sensibles à la corrosion; il faut donc impérativement les protéger par un produit qui soit susceptible de résister à l'environnement dans lequel ces pièces évoluent (température élevée, présence d'huile moteur, kérosène, etc. ...). La protection anticorrosion actuellement mise en œuvre consiste en un recouvrement de la pièce par une peinture résistante aux températures élevées et aux différents fluides précités. Mais cette peinture étant classée CMR (pour Cancérigène, Mutagène, Reprotoxique), elle est frappée par le règlement REACH sur l'enregistrement, l'évaluation, l'autorisation et les restrictions des substances chimiques. Il a donc été nécessaire de chercher une nouvelle méthode de protection pour s'affranchir des contraintes liées à cette réglementation.
Une première solution a consisté à baser le système de protection non plus sur le seul principe d'un recouvrement par une peinture mais sur un procédé physico-chimique, dit peinture anodique. Ce procédé consiste à projeter sur la surface de la pièce un liquide chargé de pigments métalliques, tels que de l'aluminium ou du zinc, puis à chauffer la pièce dans un four pour polymériser le produit projeté. Il en résulte une couche de protection dure qui protège contre l'oxydation tant qu'elle n'est pas éraflée mais qui a la propriété de ne pas être conductrice. Dès lors que la pièce est rayée ou éraflée, la protection cesse, la pièce devenant sensible à la corrosion électrochimique. Pour pallier ce risque il convient de rendre conductrice la couche superficielle pour en faire une couche sacrificielle qui se corrodera préférentiellement, en lieu et place du métal de la pièce à protéger.
On parle alors d'une peinture anodique pour désigner la couche superficielle, rendue ainsi conductrice. Pour ce faire il faut orienter les particules métalliques qui sont incorporées dans la formulation de la peinture après polymérisation, par une action mécanique, sans en dégrader l'aspect cosmétique. Deux procédés sont couramment utilisés pour cela :
- le brunissage, qui consiste à frotter les parties peintes après polymérisation dans un même sens, avec l'aide d'une éponge métallique. Cette action permet de réaliser une continuité électrique sur les parties traitées. En revanche, il s'agit d'une action manuelle, qui est difficilement automatisable et donc non industrielle, et dans laquelle les zones de pièce difficilement accessibles ont un risque non négligeable de ne pas être traitées.
- le compactage, qui consiste à sabler les parties peintes après polymérisation. Cette action permet de réaliser une continuité électrique sur les parties traitées. Mais elle doit être réalisée à très faible pression afin de ne pas dégrader les zones traitées. En revanche, pour conserver un fonctionnement correct à l'installation de sablage il faut lui conserver une pression d'utilisation relativement élevée et, en tout état de cause, trop importante pour le traitement de la pièce ; ceci entraîne, dans l'état actuel, un endommagement systématique de la qualité du revêtement obtenu.
II est donc nécessaire de trouver un procédé qui permette le compactage de peintures anodiques par un sablage qui soit respectueux de la qualité du revêtement des pièces traitées.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de compactage par sablage de peintures anodiques comportant l'envoi d'au moins deux jets d'un matériau abrasif en direction d'une pièce recouverte par ladite peinture, lesdits jets étant orientés de façon convergente et se rejoignant en un point de focalisation, caractérisé en ce que ledit point de focalisation est positionné en amont de la pièce.
En faisant focaliser les deux jets de sable avant qu'ils n'atteignent la pièce, le choc entre elles des particules de sable fait perdre une partie de leur énergie aux jets et les rend aptes à effectuer une opération de compactage d'une peinture anodique.
Préférentiellement la disposition des jets de matériau abrasif présente une symétrie par rapport à la direction perpendiculaire à la surface à traiter.
Dans un mode particulier de réalisation les jets de matériau abrasif sont au nombre de deux et forment entre eux un angle de 90°.
De façon préférentielle la distance de recul du point de focalisation par rapport à la surface de la pièce à traiter est comprise entre 200 et 300 mm.
Avantageusement la pression de sablage est supérieure à 2 bars. On peut donc utiliser les installations de sablage existantes, en effectuant un simple recul des buses de projection du sable.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre, d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, en référence aux dessins schématiques annexés.
Sur ces dessins :
- la figure 1 est une vue schématique, de face, d'un dispositif de sablage d'une pièce, selon l'art antérieur, selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique, de dessus, d'un dispositif de sablage d'une pièce, selon l'art antérieur ;
- la figure 3 est une vue schématique, de face, d'un dispositif de sablage d'une pièce, selon un mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 4 est une vue schématique, de dessus, d'un dispositif de sablage d'une pièce, selon un mode de réalisation de l'invention.
En se référant aux figures 1 et 2, on voit, respectivement en vue de face et en vue de dessus, le sablage d'une pièce 1 tel qu'il est couramment pratiqué pour la finition de surface d'une pièce de turbomachine. Le sablage classique s'effectue avec deux buses 2, qui sont orientées à 90° l'une de l'autre et qui envoient, chacune, un faisceau de sable 3 perpendiculairement à la surface de la pièce 1 , les deux jets se propageant dans un même plan. La distance "d" de la droite reliant les deux buses 2 à la pièce 1 est telle que les deux faisceaux 3 se rejoignent en un point de focalisation 4 qui situé sur la pièce 1 , c'est-à-dire qu'ils atteignent tous deux le même point à sabler.
Pour effectuer le sablage les deux buses sont déplacées simultanément le long de la pièce 1 , sur sa hauteur et sur sa circonférence, comme indiqué par une flèche sur la figure 1 , en conservant à tout instant la même géométrie pour la position relative des buses 2 et de la surface de la pièce 1. Compte tenu de l'angle solide caractérisant la divergence des faisceaux 3 la surface balayée à chaque instant par le sablage a la forme d'un cercle de diamètre "I".
En se référant maintenant aux figures 3 et 4 on voit, respectivement en vue de face et en vue de dessus, le compactage, selon l'invention, de la peinture qui recouvre la pièce à traiter. Les deux buses 2 sont positionnées comme précédemment avec des jets 3 orientés dans un même plan à 90° l'un de l'autre et avec le même angle solide de divergence. Le balayage le long de la pièce s'effectue, là encore, de la même façon que pour un sablage classique. En revanche la distance à laquelle les buses sont placées de la surface de la pièce est augmentée par rapport au cas précédent, de sorte que la droite qui les relie se situe maintenant à une distance supérieure à la distance de focalisation d. A cette distance est ajoutée une distance de recul des buses "r", ce qui fait que les jets de sable se rencontrent en un point de focalisation 4 qui est situé, cette fois, en avant de la surface de la pièce. Le choc des deux jets l'un contre l'autre entraîne un phénomène de diffraction de ces jets, qui se combinent en un jet unique, à plus grand angle solide. Ce jet diffracté est orienté perpendiculairement à la paroi à traiter du fait de la symétrie donnée à la disposition des jets par rapport à la direction perpendiculaire à la surface de la pièce 1 . En conséquence la taille de la surface balayée à chaque instant par le compactage est plus importante et forme un cercle de diamètre "L" supérieur à "I". On va maintenant décrire le principe de fonctionnement d'un compactage de peinture anodique selon l'invention.
En sablage classique à deux buses à 90°, le réglage de la distance buses / pièce est réalisé de façon que le point focal 4 du jet se situe sur la surface de la pièce à traiter 1 , c'est-à-dire là où l'énergie cinétique du sable est la plus forte. Les pressions de sablage mises en œuvre sont couramment de l'ordre de 3 bars. La longueur de focalisation d est invariable, quelles que soient les pressions de sablage mises en œuvre.
Pour effectuer le compactage recherché, on pourrait imaginer de diminuer la pression de sablage jusqu'à environ 1 .5 bar, ce qui correspond à la valeur minimale de pression acceptable par les installations. Mais même cette pression réduite reste trop importante pour le compactage car elle endommagerait les surfaces traitées par un phénomène d'écaillage de la peinture. Il a donc fallu trouver une solution pour diminuer la puissance du jet de sablage.
L'invention consiste à augmenter la distance buses / pièce sans faire évoluer l'angle d'incidence de 90° des faisceaux de sable entre eux. Le point de focalisation 4 de ces faisceaux ne se situe alors plus au niveau de la pièce elle-même, mais au niveau d'un point de convergence où les jets de sables s'entrecroisent. La collision des particules génère alors une diffraction du faisceau, qui a pour effet de diminuer la vitesse des particules de sable sur la pièce 1 réduisant ainsi son énergie cinétique et faisant perdre de sa puissance au faisceau diffracté 5. La conséquence en est une conservation de l'intégrité cosmétique de la peinture tout en la rendant électriquement conductrice.
L'éloignement des buses 2 par rapport à la pièce 1 permet de maintenir une pression du jet de sable suffisante pour le bon fonctionnement de l'installation. Par ailleurs, cette solution présente l'avantage, du fait de la divergence plus grande du faisceau diffracté 5, de couvrir une surface de la pièce plus importante et donc de pouvoir augmenter la vitesse de balayage et, ainsi, de réduire le cycle de traitement.
Une optimisation de la distance point focal / pièce a été recherchée, afin que la pression de sablage soit suffisante pour assurer un bon compactage mais pas trop forte pour ne pas endommager les surfaces traitées. L'invention préconise à cet effet une distance de recul "r" de la pièce par rapport au point focal, qui soit de l'ordre de 250mm, et en tout état de cause comprise entre 200 et 300 mm.
Cette solution permet de respecter l'ensemble des exigences de compactage de la peinture avec une parfaite répétitivité du procédé et elle procure un gain de temps appréciable, le balayage de la pièce pouvant être 2 à 3 fois plus rapide qu'un brunissage manuel, en fonction de la forme de la pièce à traiter.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de compactage par sablage de peintures anodiques comportant l'envoi d'au moins deux jets (3) d'un matériau abrasif en direction d'une pièce (1 ) recouverte par ladite peinture, lesdits jets étant orientés de façon convergente et se rejoignant en un point de focalisation (4),
caractérisé en ce que ledit point de focalisation est positionné en amont de la pièce (1 ).
2. Procédé de compactage selon la revendication 1 dans lequel la disposition des jets (3) de matériau abrasif présente une symétrie par rapport à la direction perpendiculaire à la surface à traiter.
3. Procédé de compactage selon la revendication 2 dans lequel les jets (3) de matériau abrasif sont au nombre de deux et forment entre eux un angle de 90°.
4. Procédé de compactage selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel la distance de recul du point de focalisation (4) par rapport à la surface de la pièce à traiter (1 ) est comprise entre 200 et 300 mm.
5. Procédé de compactage selon la revendication 4 dans lequel la pression de sablage est supérieure à 2 bars.
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