Elaboration et caractérisation de revêtements base Ni, obtenus par projection, pour outils de coupe agricoles

Development and characterization of sprayed Ni based coatings, for agricultural cutting tools

• Auteur / Autrice : Thibaut Perrin
• Direction : Sofiane Achache, Frédéric Sanchette
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux, Mécanique, Optique et Nanotechnologie
• Date : Soutenance le 01/06/2021
• Etablissement(s) : Troyes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Troyes, Aube)
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : DEGUY-CONGE
• Partenaire(s) de recherche : : ANRT (Association nationale de la recherche et de la technologie) - CIFRE (Convention industrielle de formation par la recherche)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des Systèmes Mécaniques et d'Ingénierie Simultanée / LASMIS
• Jury : Président / Présidente : Sophie Costil
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Sanchette, Sophie Costil, Rodolphe Bolot, Pierre-Jean Méausoone
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Rodolphe Bolot, Pierre-Jean Méausoone
• DOI : 10.70675/27e67babz84cez46b3z8514z6e6d4f83f8e4

Mots clés

Mots clés contrôlés

Carbure de tungstène

Traitements de surfaces par laser

Usure (mécanique)

Nickel -- Alliages

Durée de vie (ingénierie)

Outils de coupe

Mots clés libres

Outils de coupe

Durée de vie (ingénierie)

Nickel -- Alliages

Usure (mécanique)

Machines agricoles

Traitements de surfaces par laser

Carbure de tungstène

Cutting tools

Service life (engineering)

Nickel alloys

Mechanical wear

Agricultural machinery

Laser surfaces treatment

Tungsten carbide

Résumé

Sous l’impulsion du développement technologique et démographique, les exploitations agricoles ont évolué et les équipements agricoles se sont perfectionnés. Les machines sont fortement sollicitées, ainsi la durabilité des outils de coupe étant des pièces d’usure est devenue un enjeu stratégique. L’application d’un revêtement Cermet (céramique-metal) est alors largement utilisée industriellement, notamment par projection flamme-poudre. Dans une optique d’amélioration de la performance des outils, cette étude vise à augmenter la résistance de ce revêtement. La technologie de rechargement laser, qui permet d’appliquer des revêtements à forte teneur en carbure dans une matrice nickel, présente un fort potentiel. Un comparatif est réalisé entre les deux technologiques de dépôt, puis, une étude paramétrique est menée sur la poudre appliquée par rechargement laser. Les effets de la composition de la matrice, de la densité apparente de la poudre de carbure de tungstène, de sa proportion massique et de sa granulométrie sur les propriétés physico – chimiques, mécaniques, tribologiques et fonctionnelles des revêtements sont étudiés. Le laser prévient la décarburation, affine la microstructure et favorise la précipitation de phases intermétalliques par rapport à la flamme sans amélioration claire de la résistance du dépôt. L’étude paramétrique a montré que l’utilisation d’une poudre de carbure dense et dure, une teneur massique en carbure de 50 % et une granulométrie fine améliore la résistance du revêtement lors des essais de frottement et de coupe.

Driven by technological and demographic development, farms have evolved and agricultural equipment has improved. The machines are heavily used and maintenance operations are limited. As cutting tools are wearing parts, their durability has become a strategic issue. The application of Cermet composite coating is then widely used industrially, in particular by flame-powder spraying. To improve the performance of the tools, this study aims to increase the resistance of this coating to the degradation mechanisms. The laser cladding technology which can applying coatings with high carbide content has great potential. A comparison is made between the two deposition technologies, then a parametric study is carried out on the powder applied by laser cladding. The effect of the composition of the NiCrBSi matrix, the bulk density of the tungsten carbide powder, its mass ratio and its particle size are studied on the physicochemical, mechanical, tribological and functional properties of the coatings. Laser technology prevents carbide decarburization, refines the matrix structure and promotes intermetallic phase precipitation over flame - powder spraying without a clear improvement in deposit strength. The parametric study showed that the use of a dense and hard carbide powder, a carbide mass content of 50% and a fine particle size improves the resistance of the coating during friction and cutting tests.