Contribution à la maîtrise de l'application du procédé de projection thermique arc-fil rotatif en environnement confiné

par Jean-Baptiste Devillers

Thèse de doctorat en Matériaux

Sous la direction de Christian Coddet et de Hanlin Liao.

Soutenue le 16-12-2016

à Belfort-Montbéliard , dans le cadre de École doctorale Sciences pour l'ingénieur et microtechniques (Besançon ; Dijon ; Belfort) , en partenariat avec IRTES. LERMPS (laboratoire) , Laboratoire d'Études et de Recherches sur les Matériaux- les Procédés et les Surfaces / IRTES - LERMPS (laboratoire) , Renault SAS & ANRT (entreprise) et de Université de technologie de Belfort-Montbéliard (Etablissement de préparation) .

Le président du jury était Manuel François.

Le jury était composé de Manuel François, Vincent Guipont, Lech Pawlowski, Christian Grente.

Les rapporteurs étaient Vincent Guipont, Lech Pawlowski.


  • Résumé

    Le contexte du marché automobile actuel est conditionné par deux facteurs principaux : la prise de conscience del'impact sur l'écologie de ce mode de transport et une concurrence mondiale exacerbée. Ainsi, de nombreusesétudes soulignent l'intérêt de concevoir des moteurs dont le ratio puissance sur masse soit maximisé (Down Sizing).Ainsi les carters-cylindres traditionnellement réalisés en fonte pour des raisons de comportement tribologique sontreconçus pour être fabriqués à partir d'alliages d'aluminium. Ces derniers apportent un gain de masse au groupemotopropulseur mais présentent de piètres propriétés tribologiques. Pour pallier ce défaut, des chemises en fontesont généralement insérées dans les blocs lors de leur coulée. Toutefois cette solution n'est pas optimale et lesprocédés de projection thermique sont de plus en plus mis en oeuvre pour remplacer ces chemises par une mincecouche protectrice qui sera en contact avec les segments.Dans ce contexte ce travail se focalise sur l'application du procédé de projection thermique arc-fil rotatif pour ledépôt de revêtements en acier sur la paroi interne des fûts de carters-cylindres. L'objectif principal est de contribuerà cerner les mécanismes physiques reliant les paramètres de projection et les propriétés des revêtements. Desinvestigations ont été menées sur les différentes étapes de la vie des particules : les mécanismes d'atomisation ontété observés et quantifiés, les comportements à l'étalement des particules et les modes de refroidissement deslamelles ont été déterminés au moyen d'analyses des phases cristallines et les effets des paramètres opératoiressur la structure des dépôts ont été évalués. L'ensemble apporte ainsi de nouveaux éléments pour la maîtrise del'application de la projection thermique à l'arc-fil en milieu confiné et des pistes sont proposées pour optimiser lespropriétés des dépôts.

  • Titre traduit

    Contribution to the control of the application of the twin wire arc spray process in closed environment


  • Résumé

    The current automotive market's context is conditioned by two main factors : the rising awareness of theenvironmental impact of this transportation mode and a strong competition between automakers at the world level.Thus, many studies already underlined the relevance of the « down sizing » of the engine blocks.Thus, cylinders-blocks, traditionally made from cast iron given its excellent tribological behavior and low cost, arenow designed with hypoeutectic aluminium-silicon cast alloys. However, the weight reduction brought by thesealloys is counteracted by their poor tribological properties. Therefore, Thermal spray processes are more and moresolicited to address this issue with the application of thin protective coatings on the working surfaces of thecylinders-blocks.In this frame, the present work was focused on the application of steel coatings on the bores' inner walls of cylinderblocks using the rotative twin-wire arc spray process. The main objective was to contribute to the understanding ofphysical mechanisms linking the spray parameters and the coating properties. Every stages of particles' life werethus investigated : the atomization mechanisms were observed and quantified, particles' spreading and coolingbehaviours were determined by mean of crystallographic examinations and process parameters' effects on coatingstructure were estimated. Globally, this document provides new elements contributing to the understanding and thecontrol of the process and solutions are proposed to raise the coatings properties.



Le texte intégral de cette thèse sera accessible librement à partir du 16-12-2021

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