Déplacement supersonique des billes de verre accélérées par un jet d’azote supercritique

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APREX TRACK C&M suit, par caméra rapide, le déplacement supersonique des billes de verre accélérées par un jet d’azote supercritique.

La performance des matériaux modernes est généralement déterminée par les propriétés conférées à leur surface. La technique de jet d’azote supercritique, développée par le CRITT TJFU de Bar le Duc, est une méthode de traitement de surface en voie mécanique, unique en Europe. L’originalité de cette méthode innovante et prometteuse, réside dans la possibilité de projeter, à des vitesses supersoniques, sur le matériau cible, un fluide nitrogénique dense, à l’état pur ou additionné de particules. De cette manière, il devient possible de réaliser une texturation de la surface par enlèvement de matière, à l’échelle du micron, ou de déposer une couche de matière par incrustation mécanique en sous surface. Quelques avantages majeurs de la méthode : Elle agit en voie sèche sans génération de déchets additionnels ; Traitement localisé en ambiance atmosphérique ; Nettoyage de la surface. Les nouvelles propriétés superficielles ainsi obtenues sont durablement incorporées dans matériau de base (substrat), et peuvent être contrôlées en agissant sur les paramètres Process (pressions statique et dynamique du jet d’azote, Température, vitesse de balayage, concentration et nature des particules injectées dans le jet, etc.).

Les applications industrielles sont nombreuses : La texturation permet d’augmenter la surface de contact du substrat avec le futur dépôt, ce qui améliore substantiellement la performance de l’adhérence de celui-ci. Une étude [1] récente montre que le facteur de performance de l’adhérence d’un dépôt cold spray sur une surface texturée par jet d’azote, peut être multiplié par 3. Une autre application intéressante est la capacité de la méthode azote supercritique à générer une texture idéale modulable selon la fonction désirée notamment pour améliorer la biocompatibilité des biomatériaux utilisés notamment pour la fabrication de prothèses médicales [2].

Le CRITT TJFU et la société APREX solutions travaillent ensemble à l’intégration de sa technologie TRACK C&M dans le process azote supercritique pour la surveillance en temps réel du procédé nitrogénique supersonique de traitement de surface. L’objectif est de contrôler, en temps réel, l’évolution des paramètres physiques du jet (vitesse des particules, énergie des particules à l’impact, distribution spatiale des particules dans le jet, etc.) en fonction des conditions de projection (pression, température, géométrie d’outil, concentration des particules injectées, etc.). L’intérêt d’APREX TRACK est double : Sur le plan scientifique, la solution APREX TRACK R&D permet d’acquérir des données sur la physique du jet et son énergie. Ces informations sont précieuses pour toute démarche de compréhension des phénomènes rapide en jeux lors de l’interaction de jet N2 avec la surface à traiter. Sur le plan applicatif, la solution APREX TRACK C&M permet de surveiller le processus (rapide) de traitement et d’agir sur celui-ci par des actions correctives adaptatives, en cas de besoin. L’intégration d’ APREX TRACK C&M dans un système de production par projection de jet azote supercritique, permet l’automatisation du procédé et son intégration dans l’usine du futur.

Référence :

[1]   Tazibt A., Ezo’o G., Khalsi Y., Yahiaoui M., Dry Surface Preparation Using Supercritical Cryogenic Nitrogen Jet Improves the Adhesion Strength of Cold Gas Sprayed Coatings (SCNCS), Materials Science Forum, déc 2018.

[2]   Khalsi, Y., Heim, F., Lee, J. T. and Tazibt, A., N2 supercritical jet to modify the characteristics of polymer material surfaces: Influence of the process parameters on the surface topography. Polym Eng., oct 2018.