Thèse soutenue

Modélisation mathématique d'un système de projection thermique à la flamme de type H. V. O. F. : application à l'élaboration de revêtements protecteurs

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Auteur / Autrice : Young-Myung Yang
Direction : Christian Coddet
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur
Date : Soutenance en 1996
Etablissement(s) : Belfort-Montbéliard

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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L'étude d'un procédé de projection thermique de type HVOF a été entreprise par modélisation mathématique puis appliquée à l'élaboration de revêtements. Les modèles établis permettent d'estimer les caractéristiques de la combustion, de l'écoulement des gaz et du comportement des particules. La combustion a été modélisée sur la base de l'équilibre chimique pour déterminer la composition chimique des produits, la température adiabatique de la flamme, les propriétés thermodynamiques et de transport ainsi que les propriétés de détonation. L'écoulement dans la buse a été modélisé en utilisant les équations d'Euler pour un modèle quasi-monodimensionnel et celles de Navier-Stokes complètes pour un modèle bidimensionnel ; l'écoulement externe a été modélisé en utilisant les équations de couche limite. Les modèles de l'écoulement ont été étudiés selon deux approches 'systèmes figé" et "système équilibré". La modélisation du comportement des particules a été effectuée en utilisant une formulation Lagrangienne avec un maillage mobile permettant de traiter le problème de la fusion et de la solidification d'une particule. Pour la partie applications, un nouveau procédé HVOF dans lequel le gaz naturel est utilisé comme combustible a été étudié. Les résultats de la simulation et des essais expérimentaux ont montré que ce nouveau procédé améliore la fiabilité d'opération du système VHOF, la qualité des revêtements et la sécurité d'utilisation. Une nouvelle torche X-HVOF à flamme stabilisée dans la chambre de combustion a été également étudiée au niveau de la simulation et des applications. Le comportement en projection de dépôts MCrA1Y a été examiné en particulier du point de vue de leur oxydation en corrélation avec les caractéristiques de combustion. Il est démontré que le taux d'oxydation ne dépend que légèrement de la teneur en oxygène des produits de combustion mais fortement de la température de flamme. L'ensemble des résultats obtenus dans cette étude a montré qu'une prédiction raisonnable des phénomènes était atteinte en utilisant les modèles élaborés.