FR2518430A1 - Procede et tete pour projection de revetements metalliques, notamment sur des surfaces d'acces difficile - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LA PROJECTION DE REVETEMENTS METALLIQUES SUR DES SURFACES D'ACCES DIFFICILE. SELON L'INVENTION, ON PROVOQUE LA FONTE DU METAL A L'ARC ELECTRIQUE ET SA PULVERISATION AU MOYEN D'UN JET DE GAZ COMPRIME, ET LE METAL FONDU EST APPLIQUE SUR LA SURFACE TRAITEE AU MOYEN D'UN SYSTEME FERME DE TROIS JETS DE PULVERISATION, SE COMPOSANT DES JETS DE GAZ COMPRIME SUIVANTS: UN JET DIRIGE LE LONG DES FILS A FONDRE, UN JET LATERAL 3 ET UN JET EN CONTRE-COURANT DE DESOUFFLAGE 12, PAR CONTRE LA TETE, EN PLUS DES BUSES POUR LE GAZ COMPRIME AVANTAGEUSEMENT DIRIGEES, COMPORTE ENCORE UNE CONNEXION SPECIALE DES FILS METALLIQUES 4 A FONDRE, CONSTITUANT DES ELECTRODES A UNE SOURCE DE COURANT, SOUS FORME D'UNE SERIE DE BAGUES 7 FIXEES ELASTIQUEMENT, A L'INTERIEUR DESQUELLES LES FILS SONT MAINTENUS ET CONDUITS EN CONTINU. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT AUX SURFACES INTERNES DE LONGS TUBES EN VERRE DE FAIBLE DIAMETRE, TROUVANT LEUR APPLICATION COMME ELECTRODES DE GENERATEURS D'OZONE.

Description

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L'invention a pour objet un procédé et une tête pour projection de revêtements métalliques,, notamment sur

des surfaces d'accès difficile telles que les surfaces in-

ternes cylindriques Ce procédé s'applique plus particuliè-

rement au revêtement d'une couche en métal sur dés surfaces in=- ternes de tubes en verre, utilisés comme électrodes dans

les générateurs d'ozone, dans lesquels lé revêtement de mé-

tal constitue l'électrode interne du système de décharge.

On connait déjà un procédé de métallisation par projection qui consiste en ce que dans la flamme gazeuse ou dans l'arc électrique se fait la fonte d'un fil en matériau qpropri 6 et en ce que le métal fondu est projeté sur la surface à recouvrir au moyen d'un jet de gaz comprimé Ce procédé est décrit dans le second chapitre de l'aide mémoire dit Poradnik Metalizacji Natryskowej édité par PWT Warszawa

en 1959, pages 9 à 19.

On connait aussi un dispositif de projection ther-

mique des parois internes de trous,équipé d'un pistolet mé-

talliseur typique, dont la buse constituant l'extrémité

finale de la conduite d'air comprimé est disposée axiale-

ment par rapport à celle-ci Dans l'axe de la buse est prévu un fil fusible dans l'arc acétyléno-oxygène Un tel emplacement de la buse et les gabarits de oe pistolet implicpent qoe pour des trous plus petits le processus de projection est

mené à partir de l'extérieur, dirigeant la buse sous un an-

gle de 450 par rapport au plan de la surface, et que pour des trous plus profonds, le processus de projection est

appliqué, si la profondeur n'excède pas deux fois le dia-

mètre, des deux côtés du trou Pour un aigle inférieur à 450

la qualité du revêtement obtenu n'est pas satisfaisante.

Pour la projection de longs trous d'un diamètre assez im-

portant, du fait des gabarits du pistolet et de son angle d'inclinaison indispensable, on applique un adapteur à

l'extrémité, que l'on raccorde au pistolet métalliseur.

A l'aide de ce dispositif, il n'est pas possible de recou-

vrir les surfaces de trous petits et longs, ou des surfaces

d'accès difficiles telles que celles des cannelures, con-

duits, etc Un autre défaut consiste dans le surchauf-

fage du groupe de fonte et de projection emmanché au bout de l'adapteur Ce défaut entraîne des changements dans les proportions de gaz, en raison de quoi le jet projeté

est peu uniforme, instable et il peut y avoir des détona-

tions du pistolet ou un retour de flamme Ce dispositif est également décrit dans cet aide-mémoire dit Poradnik

Metalizacji Natryskowej, pages 366, 367 et 368.

On connaît encore un dispositif dans lequelon applique pour fondre le matériau de revêtementun arc électrique La buse de projection du pistolet à arc est logée entre deux fils métalliques fusibles Des dispositifs de ce genre sont construits par la société allemande dite OSU On peut,)par ce moyen,revêtir des trous d'un diamètre nion inférieur à 150 mm, mais le revêtement obtenu n'est

pas uniforme, étant poreux à grains grossiers et de dimen-

sions non uniformes Dans les dispositifs mettant à profit l'arc électrique pour faire fondre les fils métalliques, la mise sous tension se fait soit par des galets rotatifs

sur lesquels le fil métallique glisse ou soit par des guide-

fils rigides Ces deux procédés présentent une caractéristi-

que négative commune: manque de continuité de fonctionne-

ment de l'arc électrique, découlant du faible point de contact du galet ou du guide-fil avec le fil métallique; et

souvent des arrêts de mise en contact électrique Les revê-

tements métalliques établis au moyen des procédés connus et de leurs dispositifs de mise en oeuvre, se caractérisent par leur faible adhésion aux surfaces, leur susceptibilité

d' oxydation, leur faible uniformité et leur grande poro-

sité Durant le processus, la couche superficielle dite

glaçure est endommagée, et un dépôt de poussières métalli-

ques nocives libres se produit.

L'invention a pour but la conception d'un procédé

de pose d'un revêtement métallique sur la surface dedié-

lectriques, qui se caractérise par sa bonne adhésion au

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diélectrique constituant un bon conducteur en étant durable.

Un autre but de l'invention est la conception d'un procédé

de pose, durant lequel la structure de la surface du revê-

tement ne subira Aucune déformation, dite glaçure du dié-

lectrique, ainsi que le système cristallin de cette couche

superficielle du diélectrique, et o la poussière métalli-

que ne se déposera pas L'invention se propose encore la

mise au point d'un dispositif de projection à arc de revê-

tements métalliques sur des surfaces d'accès difficile, -

notamment sur les surfaces internes cylindriques de dia-

mètres internes de 40 mm et plus, au moyen duquel le revê-

tement obtenu est uniforme et à grains fins, présentant

une bonne adhésion à la surface-traitée.

Le procédé de revêtement par projection de métal selon l'invention, consistant en la fonte du métal à l'arc 4 lectrique et en sa projection avec un jet de gaz comprimé,

se caractérise par le fait que le métal fondu est appli-

qué sur la surface traitée au moyen d'un système fermé à trois jets de pulvérisation, constitué par les jets de gaz

comprimé suivants: un jet dirigé le long des fils métal-

liques fusibles un jet latéral et un jet de désoufflage.

Le jet latéral est dirigé sous un certain angle sur la sur-

face traitée en équi-courant envers son mouvement de trans-

lation, contrairement au jet de désoufflage, qui lui aussi,

est dirigé sous un certain angle-sur la surface traitée si-

multanément en contre-courant par rapport à son mouvement

de translation La quantité de gaz constituant le jet de-

désoufflage est égale à 10 à 30 % de la quantité mise à profit dans les autres jets Le jet résultant de métal projeté est dirigé sous un angle de 450 à 600 envers la

surface traitée.

La tête de projection de revêtements métalliques

réalisant le procédé selon l'invention, dans son essen-

tiel, est caractérisée en ce qu'elle comporte un système de buses à trois jets pour le gaz comprimé Ce système

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est constitué par les buses du jet central dirigé le long des fils métalliques fusibles, par une buse du jet latéral dirigé sous un certain angle vers la surface à recouvrir et en équicourant au sens de son mouvement de translation, et par une buse du jet de désoufflage dirigé aussi sous un certain angle vers la surface traitée mais

en contre-courant au sens de son mouvement de translation.

Le branchement des fils métalliques entre lesquels est créé l'arc électrique, à la source de courant, est'réalisé au moyen de plots flottants, constitués par une série de

bagues montées côte à côte, avantageusement en cuivre, fi-

xés élastiquement A l'intérieur des bagues 'se déplacent les fils métalliques, fixés d'une manière qui permet leur

déplacement continu Les fils métalliques sont ensuite con-

duits dans des guide-fils disposés, ce qui est essentiel

à l'intérieur de la buse du jet central Les fils métal-

liques sont inclinés îentre eux sous des angles de 150 à 350.

Il est avantageux pour la stabilisation de l'arc et de la qualité de la couche produite,que 1 ' angle d'incli

naison de la buse latérale soit de 600 par rapport à la sur-

face couverte, par contre celui de'la buse du jet de désouf-

flage doit être de 45 -

L'application d'un système à trois jets de projec-

tion du métal fondu a éliminé les défauts des procédés-de -l'art antérieur, notamment au moyen du jet de déssouflage,

on évacue la poussière métallique libre, créée durant le pro-

cessus, en fait de quoi on obtient une bonne qualité du

revêtement poudragé Du fait que le jet principal thermi-

que est faible, et qu'il est en outre dirigé sous un angle déterminé vers la surface recouverte, celle-ci est chauffée faiblement, tout au plus à 65 ' grâce à quoi le nombre de

défauts créés durant le processus est proche de zéro.

L'alimentation en courant électrique des fils métalliques

assure un fonctionnement permanent et-uniforme du disposi-

tif, tout en maintenant simultanément les paramètres optimum de projection et une longue durée de vie des diverses pièces de l'ensemble de fonte et pulvérisation, ainsi qu'une bonne stabilité de l'arc, ce qui est dû au logement des guide-fils dans les buses et au positionnement réciproque des fils métalliques dans les limites d'angles de 150 à 350 Par l'élaboration d'un tel genre de tête de pro- jection et d'une technologie selon l'invention, il a été

possible d'établir des revêtements métalliques sur les sur-

faces internes de tubes en verre d'un diamètre de 50 mm

et plus d'une épaisseur de paroi de 2 mm, qui sont utili-

sés comme électrodes dans les ozoniseurs Le revêtement dé-

posé par effet d'arc suivant l'invention se caractérise par une texture fine de couche, un faible taux d'oxydation, inférieur à celui de métallisation à la flamme, et par une bonne adhésivité au diélectrique ainsi que par une longue

durabilité Le procédé selon l'invention élimine le pré-

chauffage pénible des tubes en verre avant la métallisa-

tion, comme cela est pratiqué en appliquant le mode de métallisation à la flamme de tubes de verre, éliminant aussi

l'application de gaz techniques onéreux, tels que l'oxy-

Ène et l'acétylène L'élimination des défauts fait que la technologie selon l'invention est meilleur marché que celles de l'art antérieur Ce procédé améliore aussi les conditions d'hygiène et de sécurité du travail, puisqu'il

élimine du processus les dispositifs à flamme, éliminant aus-

si le danger d'incendie.

L'automatisation facile du procédé entrepris se-

lon le mode de réalisation de l'invention assure la répéta-

bilit 6 de la production, ainsi que l'obtention des paramè-

tres optimum des revêtements.

Le procédé selon l'invention est illustré dans

l'exemple de réalisation.

Exemple.

On soumet à la métallisation 55 tubes en verre d'une longueur de 1200 mm et d'un diamètre de 50 mm Les

tubes sont prévus comme électrodes ozoniseurs Chaque tu-

be a été métallisé dans les mêmes conditions La tête de métallisation à projection a été introduite dans le tube par un bras-support Le tube tournait à une vitesse de 200

t/mn avec une avance à la vitesse de 40 mm/s L'arc élec-

trique fondant le métal a été engendré entre deux fils en aluminium Durant la métallisationla température de la pa- roi du tube s'est élevée à peine de 30 'C Le métal fondu a été projeté à l'air comprimé sous un angle de 450 par rapport à la génératrice du tube Cet angle constitue l'angle résultant par soufflage d'air comprimé le long du

tube, en équicourant au sens de déplacement du tube à mé-

tallise,,et de l'autre soufflage en sens inverse Pour la projection de l'aluminium fondu dans l'arc électrique, on a consommé de l'air comprimé en quantité de 60,0 litres normaux à la minute On a soufflé le long du tube 12

litres normaux d'air à la minute.

L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiquesdétàils et avantages de celle-ci

apparaîtront plus clairement au cours de la description

explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention, et dans lesquels: la figure 1 est une vue de côté de la tête de métallisation selon l'invention; la figure 2 est une vuel en coupe axiale; et la figure 3 représente schématiquement un mode

de mise sous tension des fils métalliques/électrodes.

Le corps 1 de la tête présente la frme d'n tuyau ci-r lindrique rétréci à l avant Près du corps 1 est située une

conduite d'air 2 terminée par une buse 3 du jet latéral.

f Dans le corps 1 sont logés des fils métalliques 4 consti-

tuant simultanément des électrodes Ces fils métalliques 4

convergent sous un angle de 200 et ils sont logés concen-

triquement à l'intérieur des buses 5-(figure 2), du jet central De même concentriquement et à l'intérieur des buses 5 sont logés des guide-fils 6 de fils métalliques 4,

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lesdits fils métalliques 4 avancent dans des bagues en cuivre 7 fixées d'une manière élastique qui constituent des glissières flottantes La tension est mise aux bagues 7 par l'intermédiaire de conducteurs électriques 8 et d'un conducteur central 10.

L'air est communiqué aux buses 3 et 5 par un con-

duit central 9.

En face du front de la tête de métallisation est disposé un conduit d'air 11 terminé par une buse 12 du jet

de désoufflage Les conducteurs électriques 8 jouent simul-

tanément le rôle d'attaches élastiques des bagues 7 impli-

quant un contact électrique permanent avec le fil métalli-

que d'une manière telle que représentée sur la figure 3.

R E V E N D I CAT I 0-N S

1 Procédé de projection de revêtements métal-

liques, notamment sur des surfaces d'accès difficile, com-

prenant la fonte du métal dans un arc électrique créé en-

tre des fils métalliques formant des électrodes fusibles fixés dans une tête de métallisation et de pulvérisation du métal fondu au moyen d'un jet de gaz comprimé,et de son transfert sur la surface à recouvrir qui effectue par rapport

à la tête de métallisation un mouvement relatif de trans-

lation ou de translation avec rotation, caractérisé en ce que le métal fondu est appliqué sur la surface au moyen d'un système fermé de trois jets de-pulvérisation, formé par une composante du jet central de gaz comprimé dirigé le long des fils métalliques fusiblesune composante du jet latéral de gaz comprimé dirigé sous un certain angle par rapport à la surface traitée et en équicourant au sens du mouvement de translation de la surface, et une composante du jet de désoufflage de gaz comprimé dirigé angulairement par rapport à cette-surface traitée mais en contre- courant au sens de son mouvement de translation, et en ce que le taux de gaz dudit jet de désoufflage est de 10 % à 30 % du

reste de gaz.

2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le jet résultant de métal projeté est

dirigé sous un angle de 45 à 60 envers la surface trai-

tée.

3 Tête de projection derevêtements métalliques,

notamment sur des surfaces d'accès difficile, par pulvé-

risation de deux fils métalliques fondus dans un arc électrique au moyen d'un gaz comprimé, constituant des électrodes, caractérisée en ce qu'elle comporte un système *de buses à trois jets de gaz comprimé, dont une buse( 5) du jet central dirigé le long des fils métalliques fusibles ( 4), une buse ( 3) du jet latéral dirigé angulairement vers la surface à recouvrir en équicaurant à,son mouvement de

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translation et une buse ( 12) du jet de désoufflage dirigé

angulairement vers la surface à recouvrir mais en contre-

courant à son mouvement de translation, par contre le bran-

chement des fils métalliques ( 4) à une source de courant est réalisé au moyen d'une série de bagues ( 7) côte à côte, avantageusement en cuivre, fixées élastiquement, à l'intérieur desquelles les fils sont montés d'une manière qui leur permet uneavance continue, lesdits fils ( 4) étant

conduits dans des guide-fils ( 6) qui sont logés à l'inté-

rieur des buses ( 5) du jet central.

4 Tête selon la revendication 3,

caractérisée en ce que les fils métalliques ( 4) sont incli-

nés réciproquement entre eux sous un angle de 150 à 35 .

Tête selon la revendication 3,

caractérisée en ce que la buse ( 3) du jet latéral est in-

clinée par rapport à la surface recouverte d'un angle de

600, par contre la buse ( 12) du jet de désoufflage est in-

clinée sous un angle de 450.