Étude des échanges d'énergie entre un plasma d'arc et une surface métallique : application au traitement thermique superficiel des aciers et des fontes

par Yuanli Wang

Thèse de doctorat en Mécanique Appliquée et Matériaux

Sous la direction de Christian Coddet.

Soutenue en 1992

à Compiègne , dans le cadre de École doctorale 71, Sciences pour l'ingénieur (Compiègne) .

mots clés

• Plasma d'arc
• Transfert thermique
• Transfert de chaleur
• Durcissement superficiel
• Acier
• Fonte
• Arc électrique

Résumé

Les échanges d'énergie entre un plasma d'arc et une surface métallique ont été étudiés en utilisant les transformations de phase au cours des cycles thermiques comme points de repère pour les températures atteintes par le matériau. A partir de ces points de repère, un calcul numérique a permis de déterminer les coefficients de transfert thermique. Les différents paramètres (puissance du plasma, nature et débit du gaz, vitesse de balayage, distance de et modes de refroidissement) ont été étudiés. Une application la trempe superficielle des aciers 35CD4, 20CD4, 10006, C55 et des fontes grises, avec des profondeurs de trempe jusqu'à 1,5mm et une largeur de trempe jusqu'à 5mm, a ensuite été développée.

Titre traduit

Study of thermal exchange between the plasma arc and the metallic surface : application in the heat treatment of the steels and cast irons

Résumé

The thermal exchange between the plasma arc and the metallic surface was studied by using the reference marks, to which is heated up the substrate, provided by the phase transformation during the thermal cycles. With these references marks, the thermal exchange coefficient was determined by a numeric calculation. The different parameters (the plasma power, the speed of the torch relative to the substrate, the nature and the flow rates of the plasma gases, the distance between the torch and the substrate, and the cooling modes) were studied. The surface hardening was applied to the steels 35CD4, 20CD4, 100C6, C55 and cast irons, with the hardening depth to 1,5 mm and the hardening width to 5 mm.