Plasma Transferred Arc - CRITT MI

Le PTA (Plasma Transferred Arc), ou rechargement par plasma à arc transféré, est issu des procédés de soudage. C’est une technologie de traitement de surface permettant de déposer un matériau métallique ou un alliage sur la surface d’une pièce industrielle. Le procédé utilise un arc plasma pour faire fondre simultanément le matériau d’apport et une faible quantité du substrat, afin de former un revêtement métallurgiquement lié à la pièce. La fonction principale du PTA est de reconstituer une pièce usée, ou de fonctionnaliser des pièces neuves. Dans le cadre du projet ACHEVALD, le PTA est étudié comme une technologie alternative ou complémentaire au chromage dur, en particulier pour les applications nécessitant des propriétés élevées de résistance à l’usure, à la corrosion ou aux sollicitations mécaniques.

Exemple d’application du PTA :

Le PTA est intervenu notamment sur une problématique industrielle d’outillage de forge. Il s’agissait d’améliorer la tenue à l’oxydation (corrosion à chaud) sur leur Coiler Drum (cylindre de laminoir) en X15CrNi20-25 (Ferrynox 25). Des dépôts de chrome pur ont été réalisé sur des plaques de dimensions usuelles afin d’adapter les paramètres PTA au substrat. Le dépôt de chrome pur a permis d’augmenter significativement la dureté, en passant d’une dureté de 165 HV pour la base Ferrynox 25 à 630 HV pour le dépôt de chrome.

Les principales propriétés des dépôts par PTA :

Les dépôts ont une épaisseur supérieure à 1 mm. La résistance à l’usure est excellente avec des alliages à base de Ni, Co, Fe ou contenant des carbures (WC, Cr3C2, etc.). La résistance à la corrosion peut être élevée avec des alliages adaptés, notamment à base de nickel ou de cobalt et fortement alliés en Cr.

La forte adhérence du dépôt au substrat, grâce à une liaison métallurgique et non simplement mécanique, induit une dilution avec le substrat, relativement faible et maîtrisable, ce qui permet de conserver les propriétés de l'alliage de rechargement. La dureté est très variable selon l’alliage déposé, généralement de quelques dizaines de HRC à plus de 60 HRC pour les dépôts fortement résistants à l’usure. La géométrie finale du dépôt nécessite souvent un usinage.

Les principaux atouts du PTA sont :

  • Performance : réalisation de dépôts durs et résistants à l’usure, à la corrosion, à l’érosion et aux sollicitations mécaniques.
  • Durabilité : augmentation significative de la durée de vie des pièces et possibilité de réparer et remettre en service des composants usagés, limitant ainsi leur remplacement.
  • Flexibilité : possibilité d’adapter la nature du matériau déposé aux propriétés recherchées et aux contraintes spécifiques de l’application.
  • Économie circulaire : le rechargement permet de restaurer des pièces existantes et de réduire la consommation de matières premières ainsi que la génération de déchets.

 Le PTA peut être utilisé dans de nombreux secteurs industriels :

  • Aéronautique et spatial : pièces fortement sollicitées et composants soumis à l’usure.
  • Énergie : composants de turbines, vannes…
  • Mécanique et métallurgie : arbres, rouleaux, outillages…
  • Automobile et mobilité : composants nécessitant une résistance accrue à l’usure.
  • Oil & Gas / hydrogène : équipements soumis à la corrosion et à des conditions de fonctionnement sévères.
  • Industrie minière et carrières : pièces exposées à l’abrasion et à l’érosion.
  • Moulage et forge : outillages et composants soumis à des températures et sollicitations importantes.


L'objectif n'est pas de présenter le PTA comme un remplaçant universel du chrome VI, mais de déterminer, avec les industriels, pour quelles applications cette technologie apporte le meilleur compromis entre performance, durabilité, coût et facilité d'intégration.

 

Contact technique :

Chef de projets Ophélie RIOU

[email protected]

Tel : +33 3 24378989


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