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Dispositif de projection de particules metalliques par arc electrique entre deux fils Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de projection de particules métalliques par arc électrique entre deux fils comprenant au moins une rallonge, des moyens pour acheminer les deux fils métalliques vers une zone d'arc électrique servant à fondre les deux fils métalliques, une buse d'atomisation d'où sont pulvérisées parallèlement à l'axe de la rallonge les particules de métal fondu, une buse déviatrice fixée à une pièce circulaire de la rallonge, elle-même en rotation autour de l'axe de la rallonge et comprenant un circuit d'alimentation en air sous pression s'écoulant au travers de canaux pour dévier perpendiculairement à leur trajectoire initiale les particules métalliques fondues issues de la buse d'atomisation, caractérisé en ce que la buse déviatrice comporte en outre une lame débouchant sur la face avant de la tête déviatrice, et par laquelle s'écoule également l'air sous pression.

Description

2866901 1
La présente invention a pour objet un dispositif de projection de particules métalliques par arc électrique entre deux fils destiné à revêtir la surface intérieure de pièces cylindriques.
Les dispositifs de projection de particules métalliques par arc électrique entre deux fils sont des dispositifs connus. Dans ces derniers, deux fils consommables conducteurs sont dirigés par des guides suivant deux directions sécantes en un point situé dans une zone de flux de gaz, vers la sortie du dispositif de projection, appelée buse d'atomisation. Entre les extrémités de ces fils, une différence de potentiel électrique est appliquée de manière à former un arc électrique et engendrer leur fusion localement. Le gaz d'atomisation, en général de l'air comprimé, dirigé vers la zone de l'arc électrique, permet le cisaillement et la séparation des parties fondues des extrémités des fils et la formation d'un jet de particules fondues dans l'axe du dispositif. Lorsque les particules arrivent au contact du substrat, elles se refroidissent et se solidifient. L'empilement de ces particules métalliques forme un dépôt qui confère à la surface ainsi revêtue des propriétés nouvelles ou renforcées, telles que la résistance à l'usure, à la corrosion, au frottement et aux chocs thermiques.
Toutefois, la projection de particules métalliques par arc électrique entre deux fils, sur des surfaces difficilement accessibles telles que l'intérieur de cylindres, notamment des cylindres pour moteur de véhicule automobile, requiert une déviation importante de la direction de projection par rapport à l'axe du dispositif de projection. Les difficultés à résoudre sont en effet principalement liées au fait que le jet de particules fondues est nécessairement dans l'axe du dispositif dans la mesure où les fils consommables sont peu ductiles.
Le brevet US5908670 propose cependant un aménagement du dispositif qui permet de réaliser des dépôts homogènes sur toute la surface intérieure de cylindres tels que des carters de cylindres. La solution technique retenue consiste d'une part à ajouter au dispositif de projection une rallonge qui permet de déporter plus en avant la buse d'atomisation qui pulvérise les particules métalliques fondues et d'autre 2866901 2 part à dévier le jet de particules fondues à l'aide d'un deuxième flux de gaz pour l'orienter vers la surface à revêtir.
Ce dernier moyen, appelé buse déviatrice, est constitué d'une plaque fixée à l'extrémité de la rallonge et comportant des petits canaux débouchant au niveau de la zone où sont projetées les particules métalliques fondues. Un circuit d'air comprimé, compris à l'intérieur de la plaque, s'écoule à travers les petits canaux de manière à former un jet d'air au niveau de la zone où sont projetées les particules métalliques fondues, celle-ci étant perpendiculaire à l'axe du dispositif de projection et donc à la trajectoire initiale des particules.
Dans le but de réaliser un dépôt homogène sur toute la surface intérieure qui est circulaire, l'extrémité de la rallonge à laquelle est fixée la buse déviatrice est en rotation par rapport à l'axe de la rallonge. De ce fait, le jet d'air issu de la buse déviatrice est également en rotation par rapport à l'axe de la rallonge et dévie les particules métalliques fondues perpendiculairement à leur trajectoire, suivant des directions coplanaires.
Afin d'optimiser l'action du flux d'air qui a pour fonction de dévier les particules métalliques fondues, le brevet US5908670 propose une configuration particulière de la buse déviatrice. Les trous débouchant des canaux sont en effet disposés suivant trois demi-cercles concentriques et respectivement distants du point de convergence des deux fils, de 4,57mm, 6,35mm et 7,87mm.
Néanmoins, cette configuration ne permet pas de dévier les particules métalliques fondues de manière fiable. En effet, une proportion non négligeable de particules est dispersée en dehors de la trajectoire souhaitée et se dépose notamment sur la buse d'atomisation. II en résulte d'une part un encrassement de la buse d'atomisation par des particules qui n'ont pas été déviées correctement, et d'autre part des défauts au niveau du dépôt qui sont dus à des vitesses moyennes de dépôt trop disparates. Les particules métalliques fondues, qui arrivent par exemple avec une vitesse faible sur la surface à revêtir, ont une température trop basse qui occasionne une faible adhérence.
2866901 3 De plus, les vitesses des particules déviées présentent de trop grandes disparités. Il en résulte qu'il est difficile de contrôler la vitesse moyenne du dépôt et par conséquent certaines des propriétés de celui-ci telles que l'épaisseur, la composition, l'adhérence et la rugosité.
C'est pourquoi, la présente invention a pour but d'une part d'éviter les dispersions de particules métalliques fondues et d'autre part de contrôler la vitesse moyenne du dépôt dont dépendent les propriétés de celui-ci.
A cet effet l'invention a pour objet un dispositif de projection de particules métalliques par arc électrique entre deux fils comprenant au moins une rallonge, des moyens pour acheminer les deux fils métalliques vers une zone d'arc électrique servant à fondre les deux fils métalliques, une buse d'atomisation d'où sont pulvérisées parallèlement à l'axe de la rallonge les particules de métal fondu, une buse déviatrice fixée à une pièce circulaire de la rallonge, elle-même en rotation autour de l'axe de la rallonge et comprenant un circuit d'alimentation en air sous pression s'écoulant au travers de canaux pour dévier perpendiculairement à leur trajectoire initiale les particules métalliques fondues issues de la buse d'atomisation, caractérisé en ce que ladite buse déviatrice comporte en outre une lame débouchant sur la face avant de la buse déviatrice, et par laquelle s'écoule également l'air sous pression.
Suivant d'autres caractéristiques: La lame est située à l'extrémité inférieure de la buse déviatrice.
La buse déviatrice comporte au moins une colonne de canaux alignés verticalement de part et d'autre de la lame.
Chaque colonne de canaux alignés verticalement de part et d'autre de la lame comporte au moins six canaux.
La buse déviatrice comporte au moins une ligne de canaux alignés au niveau de l'extrémité supérieure de la buse déviatrice.
La ligne de canaux alignés au niveau de l'extrémité supérieure de la buse déviatrice comporte au moins trois canaux.
L'invention a aussi pour objet un procédé de revêtement de la surface d'une pièce utilisant un tel dispositif.
2866901 4 Elle a aussi pour objet une pièce, notamment un cylindre de moteur pour véhicule automobile, revêtue intérieurement au moyen de ce procédé.
L'invention sera mieux comprise à l'étude d'un mode de réalisation particulier décrit à titre nullement limitatif et illustré par les figures 1 et 2. Sur les deux figures, les éléments correspondants portent les mêmes repères.
La figure 1 représente schématiquement, en une coupe longitudinale, une rallonge d'un dispositif de projection de particules métalliques par arc électrique entre deux fils, munie d'une buse déviatrice selon un mode de réalisation de l'invention.
La figure 2 montre une vue de droite de la figure 1 sur laquelle on n'a représenté que la buse déviatrice.
On a représenté sur les figures une rallonge d'un dispositif de projection de particules métalliques par arc électrique entre deux fils, placée dans un cylindre 16 dont on cherche à traiter la surface intérieure 16a. Cette rallonge comporte des moyens 7 permettant de dérouler deux fils métalliques 11 vers une zone d'arc électrique 10. De tels moyens sont décrits par exemple dans le brevet US5908670.
La rallonge 9 comporte en son extrémité une buse d'atomisation 6 d'où sont pulvérisées parallèlement à l'axe 9a de la rallonge 9 les particules métalliques fondues 15 issues de la zone d'arc électrique 10.
La rallonge 9 comporte également des roulements à billes 8 et des moyens 13, tels qu'un moteur électrique, qui permettent d'entraîner une pièce circulaire 5 en rotation autour de l'axe 9a de la rallonge 9.
A ladite pièce circulaire 5 est fixée une buse déviatrice 4 au moyen de vis 14.
La buse déviatrice 4 comprend un circuit d'alimentation en gaz sous pression 3 qui s'écoule à travers une lame 1 et des petits canaux 2 qui 30 débouchent sur la face avant 12a de la buse déviatrice 4.
Plus précisément, la buse déviatrice 4 comporte de chaque côté de la lame 1 une colonne 2a comprenant 6 canaux 2 alignés verticalement.
2866901 5 De même, la buse déviatrice 4 comporte en sa partie supérieure une ligne 2b comprenant trois canaux 2 alignés horizontalement.
Au dessus de la lame 1 et à une distance inférieure à 1 mm de chaque colonne 2a, se trouve aussi une colonne 2a' comprenant 3 canaux 5 alignés verticalement.
Lorsque le dispositif de projection de particules métalliques par arc électrique entre deux fils fonctionne, les moyens 7 déroulent les deux fils métalliques 11 vers la zone d'arc électrique 10 et ceux-ci fondent sous l'effet de la température. Les particules métalliques fondues 15 issues de la zone d'arc électrique 10 sont alors pulvérisées à l'extérieur de la buse d'atomisation 6 parallèlement à l'axe 9a de la rallonge 9. Lesdites particules métalliques 15 sont déviées par un jet de gaz sous pression qui provient du circuit d'alimentation 3 et qui s'écoule au travers des petits canaux 2. La lame 1, d'où s'échappe un jet d'air de forte pression, permet de redresser de manière optimale la trajectoire des particules métalliques fondues 15. Ces dernières sont effectivement projetées perpendiculairement à la surface 16 à revêtir et à des vitesses moyennes qui dépendent précisément de la vitesse de l'air issu des canaux 2 et de la lame 1. La mise en oeuvre de la buse déviatrice 4 permet d'obtenir un jet de particules métalliques fondues 15 qui admettent des vitesses d'une part plus homogènes et d'autre part plus élevées qu'avec la tête déviatrice décrite dans le brevet US5908670. Ainsi, lorsque les particules se solidifient sur la surface 16, on obtient un dépôt plus régulier et de qualité supérieure.
Avantageusement, la buse déviatrice 4 comporte des canaux 2 de un millimètre de diamètre et une lame 1 de 1,5 millimètre d'épaisseur. Pour un débit de gaz dans la buse déviatrice 4 compris entre 60 et 100 m3lh et une pression d'atomisation en sortie de buse d'atomisation 6 comprise entre 4 et 6 bars, on obtient une vitesse moyenne pour les particules métalliques fondues 15 comprise entre 24 et 32 m/s.
2866901 6

Claims (8)

REVENDICATIONS
1. Dispositif de projection de particules métalliques par arc électrique entre deux fils (11) comprenant au moins une rallonge (9), des moyens (7) pour acheminer les deux fils métalliques (11) vers une zone d'arc électrique (10) servant à fondre les deux fils métalliques (11), une buse d'atomisation (6) d'où sont pulvérisées parallèlement à l'axe (9a) de la rallonge (9) les particules de métal fondu (15), une buse déviatrice (4) fixée à une pièce circulaire (5) de la rallonge (9), elle-même en rotation autour de l'axe (9a) de la rallonge (9) et comprenant un circuit d'alimentation en air sous pression (3) s'écoulant au travers de canaux (2) pour dévier perpendiculairement à leur trajectoire initiale les particules métalliques fondues (15) issues de la buse d'atomisation (6), caractérisé en ce que la buse déviatrice (4) comporte en outre une lame (1) qui débouche sur la face avant (12a) de la tête déviatrice (4) et par laquelle s'écoule également l'air sous pression (3).
2. Dispositif de projection de particules métalliques par arc électrique entre deux fils selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lame (1) est située à l'extrémité inférieure de la buse déviatrice (4).
3. Dispositif de projection de particules métalliques par arc électrique entre deux fils selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la buse déviatrice (4) comporte au moins une colonne (2a) de canaux alignés verticalement de part et d'autre de la lame (1).
4. Dispositif de projection de particules métalliques par arc électrique entre deux fils selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque colonne (2a) de canaux alignés verticalement de part et d'autre de la lame (1) comporte au moins six canaux (2).
5. Dispositif de projection de particules métalliques par arc électrique entre deux fils selon l'une quelconque des revendications précédentes, 2866901 7 caractérisé en ce que la buse déviatrice (4) comporte au moins une ligne (2b) de canaux alignés au niveau de l'extrémité supérieure de la buse déviatrice (4).
6. Dispositif de projection de particules métalliques par arc électrique entre deux fils selon la revendication 5, caractérisé en ce que la ligne (2b) de canaux alignés au niveau de l'extrémité supérieure de la buse déviatrice (4) comporte au moins trois canaux (2).
7. Procédé de revêtement de la surface d'une pièce, caractérisé en ce qu'il utilise un dispositif selon l'une des revendications précédentes.
8. Pièce, notamment cylindre de moteur pour véhicule automobile, caractérisée en ce qu'elle est revêtue intérieurement au moyen du procédé selon la revendication 7.
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