Vous êtes ici : Accueil1 / Littérature Technique2 / 10 types de sollicitations qui impactent vos coûts d’usage (TCO)
10 types de sollicitations qui impactent vos coûts d’usage (TCO)
Les phénomènes d’usure qui impactent votre performance industrielle et vos TCO
Tous les outils industriels se dégradent par perte de matière. Cette perte de matière est toujours liée au passage d’un produit abrasif ou corrosif.
Les produits abrasifs se définissent par leur taille, leur nature, et leur forme. Les facteurs qui accélèrent l’usure par abrasion des outils industriels sont la vitesse, la température et la pression.
Les produits corrosifs se définissent quant à eux par leurs capacités à dégrader un objet par réaction chimique. Lorsqu’un produit corrosif entre en contact avec une surface, celle-ci se détériore dans le temps (ce qui peut prendre quelques jours à quelques années).
Les industries qui transforment des produits abrasifs voient leurs performances baisser en raison des phénomènes d’usure par abrasion.
Cet article a été rédigé par Welding Alloys, (entreprise dédiée à la fourniture de solutions de lutte contre l’usure) à destination des industriels du monde entier et de secteurs d’activités variés : cimenterie, mines & carrières, sidérurgie ou encore oil & gas et recyclage.
Dans cet article, l’ensemble des phénomènes d’usure qui affectent vos TCO sont recensés, des plus fréquents aux moins fréquents. Ce document a non seulement pour objectif de permettre à tout industriel de mieux appréhender les causes de l’usure qui surviennent sur ses installations de production, mais aussi de présenter les différentes solutions qui existent sur le marché pour prévenir et lutter contre l’usure.
Usure et enjeux
Les phénomènes d’usure grèvent les coûts d’usage (TCO) d’une entreprise. Lutter contre l’usure est un enjeu majeur. Seule une compréhension fine des phénomènes d’usure permet d’envisager les solutions les plus pertinentes pour non seulement lutter contre l’usure mais aussi pour assurer un rendement optimum dans des conditions économiques et écologiques maîtrisées.
Il est important de maîtriser les caractéristiques physiques de toutes les solutions de traitement de surface possibles comme par exemple tous les éléments métallurgiques pouvant entrer dans la composition d’un fil de soudage.
La co-construction de la solution sur-mesure se fait à travers le choix d’une solution ou d’un mix de solutions et de leur stratégie de mise en œuvre. Exemple : protection préventive, curative et au moment opportun, etc.
Les 5 types d’usure par abrasion les plus fréquents (67% des cas d’usure rencontrés dans l’industrie du vrac)
L’usure par abrasion est définie comme un dommage produit par le mouvement d’une particule dure sous une contrainte normale et tangentielle.
1. Abrasion faible ou modérée / faible impact
L’abrasion faible résulte du frottement de particules faiblement ou moyennement abrasives combiné éventuellement à une légère pression.
La nature de ces abrasifs peut être très variée :
- Granulats : mines, carrières et BTP
- Verre : verrerie et recyclage du verre
- Copeaux de bois : papeterie
- Minerais de fer : sidérurgie
Dans le cas de l’abrasion faible, l’usure par abrasion provient essentiellement du volume du matériau abrasif qui passe par les systèmes de transport et ne concerne que très peu les outils de transformation.
2. Abrasion forte / sous pression
L’abrasion forte est liée :
- à un matériau très abrasif sous faible pression,
- OU à un matériau faiblement ou moyennement abrasif sous forte pression,
- OU à un matériau abrasif ou très abrasif sous forte pression.
Du fait de cette forte pression, l’usure par abrasion de la surface se traduit par la formation de copeaux voire même d’arrachement, de déchaussement de phases dures ou encore de déformation plastique de la matrice.
L’usure par abrasion sous forte pression concerne essentiellement les outils de transformation des matériaux :
- Concassage : concasseurs à marteaux
- Broyage : broyeurs verticaux, roller press ou concasseurs giratoires
- Forage : tunneliers (découvrez la prestation Welding Alloys-Produr sur le Tunnelier Euralpin Lyon Turin)
- Mélange : mélangeur à béton ou mélangeur à verre
La durée de vie des installations qui sont soumises à ce type d’abrasion et à ces matériaux abrasifs est donc plus faible qu’en abrasion modérée.
Le choix de matériaux adaptés permet d’augmenter leur durabilité à l’usure par abrasion.
3. Erosion
L’usure par érosion est fortement assimilable à l’usure par abrasion. En effet, le processus d’érosion survient lorsque des particules solides contenues dans un liquide ou dans un gaz, rentrent en contact avec la surface du substrat à très grande vitesse (ventilateurs, cyclones, etc.).
Le taux d’usure est directement lié à l’angle d’incidence des particules abrasives et à leur vitesse.
4. Choc et impact
L’usure par impact ou par choc est liée à l’énergie transmise à un substrat par un élément solide. L’énergie étant liée à la formule E= ½ mv² où m est la masse et v la vitesse.
On comprend alors que l’énergie d’impact peut se présenter sous de très grandes formes.
Le déversement de rochers dans une benne, le broyage d’une carcasse de voiture dans un broyeur à marteaux, la matrice de forge d’un pilon, etc.
5. Abrasion par gougeage
Il s’agit d’une abrasion faible, modérée ou forte combinée à une forte pression ou à un poids important.
Cette usure par abrasion se manifeste par la création de copeaux et de rayures sur la surface impactée. Il est possible que des déformations plastiques accompagnent ce phénomène.
Friction et fatigue de contact : 20% des cas d’usure rencontrés en industrie
6. Adhésion / friction
Lorsque deux éléments métalliques frottent l’un contre l’autre, et qu’il y a transfert de matière d’un substrat à l’autre, on parle “d’usure par adhésion”.
Ce type d’endommagement apparaît lorsque trois éléments sont réunis : température, pression et friction.
Le contact des aspérités entre elles, accompagné d’un mouvement relatif, induit une micro fusion immédiatement arrachée par cisaillement.
Les aspérités ne sont pas forcément visibles à l’œil nu. Ce mécanisme d’usure se produit donc à l’échelle microscopique.
Le taux d’usure par adhésion dépend directement de plusieurs facteurs : pression exercée entre les deux pièces, vitesse de friction, température de l’environnement de travail, surface de contact, propreté des faces de frottement, coefficients de friction en surface.
La nature du matériau utilisé a, elle aussi, une influence. Aussi, l’utilisation de deux matériaux aux structures cristallographiques identiques aura tendance à augmenter le risque d’adhésion.
Exemple : rouleau de coulée continue ; cisailles ; roulements.
7. Fatigue de contact / fretting
La “fatigue de contact” se produit lorsqu’il y a une action de roulement ou de glissement entre deux éléments et de manière cyclique.
Dans ces conditions, on peut constater un soudain manque de matière sous forme de piqûres ou d’écaillages.
Les pièces sollicitées en glissement ou roulement sous forte pression subissent des contraintes mécaniques importantes. Des fissures peuvent apparaître et ces contraintes sont responsables de leurs propagations jusqu’à provoquer des décohésions ou des arrachements de matière.
Exemple : dent d’engrenage, rails, presses à rouleaux.
L’usure par fatigue thermique : 5% des cas d’usure rencontrés en industrie
8. Fatigue thermique / fretting
Ce type de fatigue fait référence à une usure générée par des cycles thermiques contraignants pour le métal de base. En effet, le fait de chauffer puis refroidir la pièce d’une manière cyclique entraîne des dilatations et contractions. Ces contraintes ont pour conséquence directe la création de fissures sous forme de faïençage dites “fissures de fatigue”.
Exemple : Outils de forge, rouleau de laminage à chaud.
L’usure par corrosion : 5% des cas d’usure rencontrés en industrie
9. Corrosion
Ce type d’usure fait référence à une dégradation de type chimique. Elle se manifeste par une perte de matière en surface suite à une réaction chimique entre le métal et son environnement.
L’usure par cavitation : 3% des cas d’usure rencontrés en industrie
10. Cavitation
La cavitation apparaît lorsqu’un liquide subit un fort changement de pression. Cela entraîne alors la création de nombreuses bulles de gaz. En contact avec une paroi solide, ces bulles implosent et créent alors un effet d’usure par cavitation. On parle aussi “d’érosion cavitation”.
Ce phénomène répété provoque des contraintes cycliques et une fatigue du métal de base. Des fissures de fatigue conduisent alors à des décohésions de matière.
Pourquoi WA plutôt qu’un autre fournisseur ?
Il y a plusieurs raisons pour lesquelles on pourrait choisir Welding Alloys comme fournisseur de consommables pour lutter efficacement contre les phénomènes d’usure. En voici quelques-unes :
Expertise technique : Welding Alloys est un leader mondial dans la production de produits de soudage dédiés principalement à la maintenance réparation. Welding Alloys a une expertise technique approfondie et est en mesure de fournir des solutions de haute qualité pour une grande variété de problématiques de soudage et de revêtement.
Innovation : Welding Alloys investit continuellement dans la recherche et le développement pour améliorer la performance et la durabilité de ses solutions anti usure (rechargement dur, placage anti corrosion, etc.).
Qualité : Les produits de Welding Alloys sont reconnus pour leur qualité. Welding Alloys utilise des matières premières soigneusement sélectionnées et suit un processus de production rigoureux pour garantir des produits finaux de haute qualité.
Service client : Welding Alloys accorde une grande importance à la satisfaction de ses clients. Welding Alloys offre un service client de qualité et est toujours prêt à aider les clients à résoudre leurs problèmes de soudage et de revêtement.
Gamme de produits : Welding Alloys propose un large éventail d’alliages de soudage et de revêtements anti usure (corrosion, abrasion, impact, etc.) adaptés à de nombreuses industries. Cela signifie que les clients peuvent trouver toutes les solutions de maintenance réparation dont ils ont besoin auprès d’un seul et même fournisseur, ce qui simplifie la gestion des fournisseurs et la logistique.
Vous faites face à des problèmes de corrosion ? Nous pouvons vous aider.