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Elaboration de revêtement céramique métal par projection thermique plasma soufflé en vue d’améliorer les performances d’outils de laminage et de forgeage
D. JUDAS
CRITT « Céramiques Fines »
Centre Régional d’Innovation et de Transfert Technologique, Maubeuge (F)
Parmi l’ensemble des procédés de fabrication des tubes sans soudure, le procédé incluant l’opération de laminage perçage permet l’obtention de tubes de façon performante.

Le procédé dont l’étape initiale est plus connue sous le nom de perceur Mannesmann, permet l’élaboration d’une ébauche de tube à partir d’une billette ou d’un rond d’acier. Les nuances d’acier transformées par la société Vallourec vont des aciers bas carbone aux aciers fortement alliés.

La fabrication des tubes sans soudure dans les nuances fortement alliées et plus particulièrement sur la nuance Z20C13 sollicite très fortement les outils de formage à chaud comme les têtes de perçage.

Ces outils de forgeage et de laminage sont soumis à des contraintes thermomécaniques de compression, de frottement, de cisaillement, de chocs thermiques ainsi qu’à des phénomènes d’oxydation et de corrosion à chaud. A ce jour, un traitement thermique de calaminage en atmosphère oxydante permet la formation d’un film à la surface de la tête qui assure la lubrification à chaud lors de l’opération de perçage.

Afin d’améliorer la durée de vie des têtes de perçage, le CRITT « Céramiques Fines » a élaboré par projection thermique plasma soufflé différents revêtements. Il a mis en place différents tests de qualification des revêtements avant de passer aux essais sur les outils industriels.

Les tests de qualification développés sont le test de flexion compression 3 points, le test de choc thermique, le test de carburation et le test de cisaillement à chaud.

Ces tests ont démontré que les solutions techniques les plus encourageantes résident dans les revêtements composite céramique métal avec incorporation d’une phase lubrifiante.

Le revêtement « ternaire » mélange zircone yttriée, NiCrAlY et Nickel graphite sur une tête de perçage en 30NC11 s’est avéré le mieux adapté pour le perçage des aciers fortement alliés type Z20C13. Il semble que les particules abradables de nickel graphite en se libérant au fur et à mesure de l’érosion du revêtement assurent une lubrification.

Le revêtement NiCr+ carbure de chrome sur une tête en V20NCDW10 s’est avéré non concluant du fait du blocage de la tête au sein du rond lors du premier perçage.

Les tests ont montré que les revêtements composites « céramique métal » doivent posséder de bonnes propriétés thermomécaniques mais également assurer le glissement de la tête lors de l’opération de perçage.

Toutefois, le graphite ne doit pas provoquer une carburation des produits. D’autres couches lubrifiantes devront être à l’étude afin de s’affranchir du problème de carburation.


Revêtements composites céramiques sur outil de forgeage par projection
thermique plasma (CRITT Maubeuge)
          
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