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La ligne de traitements de surfaces

De la genèse du projet aux premières pièces traitées

BTS Traitements des matériaux

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1) INTRODUCTION

Objectif des Traitements des Matériaux = Modifier les propriétés des matériaux à

cœur ou en surface pour répondre à un cahier des charges

Matériaux métalliques

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Deux grandes familles de Deux grandes familles de Traitements de SurfaceTraitements de Surface

Voie SECHEVoie SECHE Voie HUMIDE Voie HUMIDE

Revêtement TiN PVD / CVD

1) Revêtement

-Zingage

-Cuivrage

-Nickelage

-Chromage

-… …

2) Conversion

-Phosphatation

-Brunissage

-Anodisation des alliages d’aluminium

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Zn2+ + 2 e- Zn Zn Zn2+ + 2 e-

Exemple de gamme de traitement :Exemple de gamme de traitement :

Zingage électrolytiqueZingage électrolytique

- Rappel du principe d’un dépôt électrolytique:

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- Gamme standard de zingage électrolytique:10. Dégraissage alcalin 70°C

11. Rinçages

20. Décapage acide Température ambiante

21. Rinçages

30. Dégraissage électrolytique 60°C

31. Rinçages

40. Neutralisation/Activation acide (HCl 2%)

50. Zincage acide

51. Rincages.

80. Passivation (Chromatation)

81. Rinçage.

90. Evt Finition organique (vernis)

91. Séchage

60. Traitement thermique de défragilisation à H2.

70. Activation (dépassivation)

71. Rinçage

Nécessité d’une succession de cuves et de fonctions (régulation température, générateur, détecteurs de niveau…) dédiées à chaque opération

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Origine du besoin = Travaux pratiques de Sciences et Techniques Industrielles.

2) La chaîne de traitement de surfaces du BTS TM

1ère année (Tronc commun) : 30% des TP dédiés aux traitements de Surfaces

2ème année : Option A

Traitements Thermiques (Voie scolaire)

2ème année : Option B

Traitements de surfaces (apprentissage)

Ouvert en Septembre 2009

100% des TP dédiés aux T Surf

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Le projet:• Définition du besoin• Cahier des Charges• Recherche et validation des fournisseurs potentiels• Consultation• Reblouclage (respect du budget)• Critères de choix• Choix et planification• Préreception• Tests de réception/débuggage/mise en service• Intégration dans les cycles de TP

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Chaine de traitement de surface

Chaque panel de gamme est particulier.

Conséquences:- Pas de standard de conception ou de réalisation

- Equipement unique, réalisé sur-mesure

- Fournisseur: petite société « assembleur »

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Définition du besoin:

- Pédagogique

- Sécurité

- Environnement/économie

- Maintenance

- Robustesse

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Définition du besoin Pédagogique:

- permettre la réalisation des manipulations prévues au référentiel :

* préparation des surfaces* dépôt électrolytique* conversion (anodisation)

- permettre la visualisation du procédé :* traitement de la pièce* suivi des paramètres

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permettre la réalisation des manipulations :d’où: - dimensionnement des cuves - définition des matériaux- définition des équipements:

* redresseurs: puissance, cycles (trapèzes, rampe, nombre de paliers, etc)

* régulation de température* agitation des bains* filtration des bains

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Permettre la visualisation du procédé:

D’où: - redresseurs avec indication des valeurs réelles de tension et de courant

- couvercles transparents pour suivre l’évolution de la pièce

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Définition du besoin Robustesse:

- minimiser la maintenance

- Équipement « foolproof »: à l’épreuve des erreurs de manipulation

- Longévité (choix des matériaux, dimensionnement)

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Cahier des Charges

-complet/détaillé (pas de standards, besoins complexes)

-réaliste (respect du budget alloué)

-constructif (exemples de solutions) et ouvert (appel aux propositions)

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Cahier des Charges

Exemple: « les cuves devrons comporter un dispositif limitant l’évaporation et permettant l’observation. Un exemple de solution est décrit ci-dessous »

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Critère de choix du fournisseur

Priorisation du respect du CdCh etPerformance des solutions:• Sécurité/utilisateur• Sécurité/environnement (ville)• Capacité technique• Pérennité (SAV)

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RéceptionAprès installation sur siteObjectifs:

• Tester le fonctionnement (débugger)

• conformité au CdCh (et fonctions implicites)

• Tester la robustesse (endurance)

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Intégration dans les cycles de TP

• Adaptation des gammes• Modes opératoires• Mises en situation

(4 TP en première année)

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3) Premiers exemples de traitements réalisés

3.1. Restauration d’outillage par zingage

3.2. Autres traitements possibles sur la chaîne acier : Cuivrage, phosphatation, brunissage, …

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3) Premiers exemples de traitements réalisés (suite)

3.3. Anodisation des alliages d’aluminium

Gamme / Principe :10. Préparation : Dégraissage / Décapage Satinage/Brillantage Neutralisation

20. Anodisation 20 2 °C 1,5 A.dm-2

2 Al + 3H2O Al2O3+ 6 H+ + 6 e-

21. Rinçage

30. Coloration

31. Rinçage

32. COLMATAGE

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Applications industrielles :

Aéronautique

Menuiserie

Cosmétique

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Exemple de réalisation faite sur la chaîne : Anodisation de poignées de freins VTT

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4) Moyens de caractérisations des traitements effectués

•Mesure d’épaisseur de couche : - Par dissolution anodique (Couloscope)

- Par microscopie optique

- Courants de Foucault

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4) Moyens de caractérisations des traitements effectués (suite)

•Essai de corrosion au Brouillard Salin

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4) Moyens de caractérisations des traitements effectués (suite)

•Mesure de dureté de la couche

•Test d’adhérence du dépôt - Par indentation

- …

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4) Moyens de caractérisations des traitements effectués (suite)

Test d’adhérence du dépôt (suite)

- Par déformation (emboutissage lent)

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Conclusion :- Gros investissement de la région

- Important travail de projet , de mise en fonctionnement, de manipulations (à poursuivre)

Matériel de grande qualité pour les étudiants et apprentis et pour des

prestations industrielles