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Auteur(s)
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Martine WÉRY : Ingénieur électrochimiste du Conservatoire national des arts et métiers (CNAM) - Docteur en chimie physique - Maître de conférence au département Chimie de l’IUT de Besançon-Vesoul
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Lire l’articleINTRODUCTION
La littérature technique regroupe souvent sous l’expression décapage mécanique différents traitements mécaniques de vocation très différente qui possèdent l’utilisation d’abrasif comme point commun. Ces opérations consistent à éliminer, entre autres, les oxydes :
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par frottements répétés des pièces en contact de fragments métalliques ou d’abrasifs pulvérulents, maintenus dans (ou sur) un système approprié et animé généralement d’un mouvement de rotation ;
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par arrachement, grâce aux multiples impacts de petites particules abrasives, projetées avec une énergie cinétique suffisante.
Le traitement par frottements concerne deux disciplines de traitements mécaniques des surfaces :
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la première est le travail effectué sur des pièces unitaires au moyen d’outils à main (limes ou grattons) ou de machines simples (touret à buffle ou à meule) ; l’abrasif est alors appliqué sur un support solide ;
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la seconde est le décapage mécanique par roulage, plus connu sous les termes de tonnelage ou de barillage, qui met à profit le frottement des pièces brassées à sec ou additionnées d’une charge abrasive ; l’abrasif est ici entraîné dans un écoulement de fluide. Ces usinages par frottement regroupent une gamme très large d’opérations dans lesquelles l’élimination des oxydes n’est pas la fonction principale. Ces opérations visent soit à supprimer les excès de métal laissés à la surface lors de l’élaboration des pièces (ébavurage ou ébarbage), soit à modifier son état de surface afin de satisfaire des besoins esthétiques en vue d’obtenir une surface exempte de traces d’outils résultant d’usinages précédents (polissage ou brillantage).
Ces traitements (dits de tribofinition) ne seront pas développés dans le cadre de cet article et nous nous bornerons à traiter les opérations de décapage par impact.
Ce type de décapage soulève les mêmes questions que le décapage chimique : Quel média choisir ? Quel système de décapage associé ? Comment recycler l’abrasif après l’achèvement du traitement ?…
L’étude complète du sujet comprend les articles :
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M 1455 – Décapage des métaux ;
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M 1456 – Décapage chimique des surfaces métalliques ;
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M 1457 – Décapage mécanique des surfaces métalliques (le présent article) ;
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M 1458 – Traitement des matériaux revêtus ;
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Doc. M 1459 – Décapage.
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1. Abrasif
La sélection d’un abrasif nécessite de connaître la nature du substrat ainsi que ses caractéristiques mécaniques, la forme et les dimensions de la pièce à décaper (tolérances dimensionnelles) et l’état de surface exigé après traitement (rugosité). Le traitement de surface ultérieur subi par la pièce et le moyen de projection sont également deux critères déterminants dans le choix du média abrasif.
Le matériau à projeter peut être défini d’après plusieurs critères établis selon la liste non exhaustive suivante [62] [63] [64] [65] [66].
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Forme de l’abrasif (sphérique ou irrégulière)
Les particules angulaires, à arêtes aiguës, ont un pouvoir coupant élevé et créent ainsi une rugosité plus ou moins accentuée suivant les conditions de travail (taille de l’abrasif et vitesse de projection), favorable à l’accrochage de certaines couches de protection. Les particules sphériques provoquent un effet de martelage ou d’écrasement conduisant à une surface moins rugueuse et permettent ainsi de répondre à des exigences mécaniques telle que l’augmentation de la limite de fatigue par création superficielle d’une zone écrouie précontrainte par exemple (shot-peening : grenaillage de précontrainte).
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Masse de l’abrasif (densité, granulométrie)
Plus les particules sont grosses et denses, plus la force d’impact sur la surface à traiter (énergie cinétique) est importante et vice-versa. La masse et la vitesse du projectile sont donc deux paramètres importants du traitement.
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Nature chimique de l’abrasif (minéral, métal, composé organique)
On convient de classer les abrasifs par rapport à leur origine :
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les abrasifs qualifiés de naturels répartis en particules minérales ou végétales ;
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les abrasifs artificiels, divisés en plusieurs groupes : les sous-produits du traitement des minerais, les abrasifs métalliques et les abrasifs non métalliques (tableau 1).
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les abrasifs naturels minéraux, autrefois très utilisés, proviennent principalement des galets de mer concassés et broyés et de sables quartzeux de carrière. La fragmentation de ces abrasifs produit des poussières...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - WÉRY (M.) - Dégraissage - . M 1 450 (1999). Traité Matériaux métalliques, Volume M5. Techniques de l’Ingénieur.
-
(2) - BÉRANGER (G.), CHARBONNIER (J.C.) - La notion de la surface - . Le livre de l’acier, p. 506-529, Tec. & Doc Lavoisier, Paris, 1994.
-
(3) - CORNET (A.), DEVILLE (J.P.) - Physique et ingénierie des surfaces. - EDP Sciences, Paris, 1998
-
(4) - MOREAU (J.), CACHET (M.) - Étude du calaminage de billettes - . Revue de métal- lurgie, n 5, p. 383-404, 1957.
-
(5) - PAIDASSI (J.) - Le Fer - . L’oxydation des métaux de J. Bénard, Tome II, p.13-101, Ed. Gauthiers-Villars, Paris, 1964.
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(6) - CAGNET (M.) - Structure réelle des couches d’oxydation - . L’oxydation des métaux de J. Bénard,...
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