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Devenez un expert dans la gestion de l’usure par abrasion
Comme évoqué dans notre article “Les 10 types de sollicitation qui impactent vos coûts d’usage”, 67% des cas d’usure dans l’industrie du vrac sont liés aux phénomènes d’abrasion.
Généralités :
L’usure par abrasion est un processus d’usure causé par des particules dures qui frottent ou grattent la surface d’un matériau. Les particules abrasives peuvent être des minéraux, de la poussière, des fragments de métal ou d’autres matériaux durs. L’usure par abrasion peut se produire sur une grande variété de substrats, notamment les métaux, les céramiques, les plastiques, les composites, les verres, etc.
De manière générale, l’usure par abrasion peut avoir des conséquences diverses, plus ou moins impactantes sur la production :
- Perte de matière : l’usure par abrasion entraîne une perte de masse des surfaces en contact qui peut entraîner une diminution de la résistance mécanique ainsi qu’une détérioration des propriétés physiques des matériaux
- Dégradation de la qualité de surface : l’abrasion peut causer rayures et entailles sur les surfaces, pouvant alors altérer la fonctionnalité des pièces (colmatage)
- Augmentation de la friction et de l’usure : L’abrasion peut augmenter la friction entre les surfaces en contact, ce qui peut entraîner une augmentation de l’usure et une réduction de la durée de vie des pièces.
- Diminution de la précision : L’abrasion peut entraîner une diminution de la précision des pièces.
- Risque de contamination : l’usure par abrasion peut produire des particules fines et des débris qui peuvent contaminer les systèmes mécaniques ou les processus industriels. La qualité du produit fini et la sécurité des travailleurs peuvent alors être affectées.
L’usure par abrasion peut se produire dans de nombreux contextes industriels différents (mines, industries du vrac, centrales électriques, aciéries, cimenteries, industries chimiques …)
S’il y a bien une application qui est commune à toutes ces industries, c’est la reprise du vrac par une chargeuse.
En fonction du type de granulat, des conditions extérieures (humidité, température etc), du volume de vrac manutentionné et de la conduite de l’engin, les phénomènes d’usure peuvent être très différents (abrasion, choc, friction, corrosion, …) même si c’est bien souvent l’usure par abrasion qui est la plus fréquente dans ce domaine d’activités.
Prenons l’exemple d’une chargeuse travaillant dans une unité de production de granulats type calcaire.
Chargeuse dans une unité de production de granulats
Chargeuse avec du laitier de haut fourneau
L’abrasion sera modérée car la dureté (140 Hv) et la forme (arrondie) de ce minéral ne sont pas propices à une usure sévère. Une solution de première approche pour prévenir l’usure par abrasion serait l’utilisation d’aciers faiblement ou moyennement alliés en revêtement des pièces pour une meilleure résistance à l’usure et donc une meilleure durabilité des installations. Ces produits se déclinent soit sous forme de fils (ROBODUR K 600-G, ROBODUR F 600-G, HARDFACE L-O, HARDFACE LP-G ) soit sous forme de tôles (CREUSABRO, DURSTEEL) à dureté croissante.
Cette même chargeuse utilisée dans un contexte de chargement du laitier de haut fourneau hydrocraqué va être soumise à une usure par abrasion très sévère liée à la nature même du laitier (dureté >800Hv et forme proche de celle de la roche volcanique). Dans ces conditions, les solutions classiques évoquées ci-avant ne permettent pas de lutter efficacement contre ce type d’usure.
Pour réduire cette usure par abrasion, la famille des fontes au chrome, des carbures complexes, des alliages avec carbures de tungstène forment un ensemble de solutions dont le choix se fera en lien avec les contraintes budgétaires, la fenêtre de maintenance, les coûts d’arrêts et donc in fine les coûts d’usage (TCO).
La cocréation d’une solution sur-mesure est rendue possible par l’utilisation du test ASTM-G65. Ce test est régulièrement utilisé afin de discriminer les différents alliages entre eux. Cette caractérisation permet à Welding Alloys d’adapter parfaitement à la fois l’alliage, l’épaisseur de rechargement et donc la durée de vie de la pièce, voire de l’installation.
Nos solutions mises en œuvre ont toutes été évaluées avec le test ASTM-G65 (p.32 et 33 de notre brochure “Les fondamentaux du rechargement dur par fusion”)
Nos best-sellers pour prévenir et lutter contre l’usure par abrasion sont :
- HARDFACE HC-O, HARDFACE CN-O, HARDFACE CV-O
- HARDFACE NCWB
- HARDFACE NICARBW
- HARDPLATE™
- DURHART, ALDUR
L’ensemble des produits de rechargement cités dans cet article sont certifiés par la norme NF EN 14700, qui spécifie les exigences relatives à la classification des produits consommables.
Chargeuse transportant du laitier chaud
Si maintenant cette même chargeuse récupère le laitier chaud (>500°C) en sortie de haut fourneau, le phénomène d’abrasion va exagérément s’amplifier ; l’usure par abrasion s’aggravant notamment sous l’effet de la température.
Il est communément admis que les conducteurs de chargeuses peuvent avoir un rôle déterminant dans la tenue des équipements. La faible pression au sol par le godet entre deux rechargements est un facteur de sauvegarde du godet. Néanmoins, lorsque la pression est plus forte et que le godet racle sur le sol, on imagine très bien les dégâts de type gougeage que subit l’extrados du godet.
De manière générale, l’usure par abrasion peut causer des dommages importants aux équipements industriels, entraînant une diminution de la performance, une augmentation des coûts de maintenance et une réduction de la durée de vie de l’équipement.
Ainsi, pour réduire l’usure par abrasion, le choix d’alliages métalliques (HARDFACE CNV-O) spécifiques ou de revêtements de surfaces durs (HARDPLATE 600) constituent d’excellentes solutions.
Pour parler des phénomènes d’usure par érosion, nous allons rester sur le laitier de haut fourneau et son utilisation dans l’industrie cimentière.
Le laitier de haut fourneau est ainsi broyé avant son ajout dans le ciment par des broyeurs de type broyeurs verticaux, broyeurs à boulets. La granulométrie du laitier broyé à l’instar du clinker broyé est extrêmement fine. L’aspiration du laitier pour mise en stock se fait par dépression et sélection à travers un séparateur dynamique.
La vitesse très élevée de ces particules engendre un phénomène d’érosion.
Nos best-sellers pour ce type d’application sont :
Broyeur vertical
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