Matériaux & Procédés

Les polymères thermoplastiques présentent des propriétés attractives, telles que la légèreté et la résistance à la corrosion qui constituent un avantage significatif par rapport à d’autres classes de matériaux comme les métaux[1]. Cependant, les propriétés des matériaux métalliques sont nécessaires pour l’application initiale de la pièce dans son environnement de fonctionnement, comme sa résistance à l’usure.

Les superalliages à base de nickel sont utilisés dans de nombreux domaines industriels, tels que l’aérospatiale, l’énergie, l’automobile en raison de leur résistance élevée et de leurs bonnes propriétés mécaniques[1]. Parmi ces différents superalliages, l’Inconel 718 et l’Inconel 625 sont très étudiés notamment sous forme de revêtements par projection thermique.

Le traitement thermique sous atmosphère est une condition indispensable pour obtenir des produits de haute qualité. Une grande variété de tubes radiants est disponible pour l’équipement des fours sous atmosphère. Parmi les différentes formes de tubes radiants comme les tubes en U, W, P, le tube en doigt de gant est le plus adapté quand l’uniformité de température est une priorité.

Matériau à fort enjeu économique, l’aluminium nécessite néanmoins des traitements de surface lors de l’incorporation d’éléments d’alliage qui le sensibilisent fortement à la corrosion localisée. Ses propriétés mécaniques peuvent également s’en trouver altérées. L’interdiction du cadmium constitue un défi pour les industriels qui doivent imaginer de nouveaux procédés de traitement des alliages d’aluminium.

Par traitements thermiques localisés, il faut entendre ceux conférant aux aciers des propriétés particulières au voisinage de leur surface. Deux grandes catégories peuvent être distinguées : le durcissement par trempe après chauffage superficiel et les traitements thermochimiques qui font intervenir des modifications de la composition du métal au voisinage de sa surface.

Développée depuis les années 1970, la trempe sous presse a pris son essor via la combinaison de deux facteurs essentiels : la maîtrise du dimensionnel des pièces par l’élimination ou la limitation maîtrisée des déformations après traitement thermique couplée à l’expansion et à la facilité de mise en œuvre de l’automatisation. Effectivement, si une part des déformations géométriques après trempe est prédictible par simulation, une autre part reste difficile à anticiper. C’est dans ce contexte que la trempe sous presse prend tout son sens. Mais que signifie cette technique et comment procède-t-on ? 

Traitements d’homogénéisation, d’affinage, de restauration, de déshydrogénation, de détensionnement... autant de traitements thermiques qui ont pour objet d’améliorer et/ou de restaurer les potentialités des aciers.

Les stents en nitinol, un alliage de mémoire de forme, sont habituellement usinés par découpe laser. Dans cette étude, les auteurs ont utilisé la fusion sélective par laser (SLM) pour imprimer ces stents afin de proposer une alternative viable pour la production de composants métalliques de forme 3D complexe, difficiles à produire par usinage traditionnel. L’électropolissage a amélioré la qualité de surface de ces stents.

Ce deuxième volet sur trois, d’une série consacrée à ce procédé, traite des technologies en présence et des mécanismes de dépôt. La projection dynamique par gaz froid s’utilise, de plus en plus, dans de nombreux secteurs de l’industrie, grâce à sa capacité de déposer des poudres, le plus souvent métalliques, à haute vitesse (largement supersonique, en général), pour former des revêtements. L’article en présente le principe et comment elle se situe dans la famille des procédés de projection thermique. Les propriétés des matériaux en jeu en cold spray, tant la poudre (avant, pendant et après projection) que le revêtement obtenu finalement sont décrits, à la lumière des applications industrielles envisagées.

L’utilisation des procédés de traitement thermique, comprenant le chauffage et la trempe, joue un rôle primordial dans la production de matériaux techniques à forte valeur ajoutée. Les secteurs d’applications variées (tels que l’automobile, le nucléaire, l’aéronautique…) exigent en effet des propriétés d’usage bien spécifiques et répondant à un cahier des charges strict, rendant ces process de traitement thermique indispensables. Cependant, ces procédés sont aujourd’hui confrontés à un défi majeur : leur consommation énergétique substantielle.