Fours de nitruration ionique à écran actif
Les difficultés et défauts observés en nitruration ionique classique peuvent être évités par la technologie DCPN pour direct current plasma nitriding ou ASPN pour active screen plasma nitriding. Avec cette dernière, le potentiel cathodique est appliqué sur un écran métallique qui enveloppe toute la charge. Le plasma se forme sur l’écran et non sur les pièces.
Figure 12 : Porte outil nitruration + post oxydation avec écran actif.
Figure 13 : Nitruration + post oxydation (NB : protection du filet possible).
Tableau 3 : Rejets dans l’atmosphère lors d’une nitruration gazeuse et d’une nitruration plasma.
Figure 14 : La densité de chargement est considérablement augmentée. On utilise la quasi-totalité du volume utile du four. Ici, une charge de pièces en acier fritté.
Figure 16 : Bel aspect gris uniforme et traitement homogène sur cet ensemble de pièces hydrauliques de géométries très différentes et malgré la présence de nombreux alésages de diamètres différents (impossible à réaliser sans écran actif).
Figure 1 : Schémas de principe de la nitruration ionique classique (DCPN) et avec écran actif (ASPN).
Figure 2 : Schéma d’une installation industrielle à écran actif.
Figure 3 : Vue d’une installation industrielle à deux embases.
Figure 4 : Différentes vues de l’écran actif avec et sans plasma.
Figure 5 : Les principaux éléments d’une installation : • un générateur de courant pulsé (puissance ajustable entre 20 et 200KW) ; • une armoire pour réalisation du mélange de gaz « à la carte » (4 gaz ou plus si nécessaire, débitmètres massiques) ; • supervision et automatisme.
Figure 6 : Comparaison de la microstructure : a) DC (plasma direct) b) AS (écran actif) sur l’acier 25CrMo12 prétraité. Paramètres : T=500 °C; t=5 hrs ; N2=25 % ; H2=75 %.
Figure 7 : Comparaison des profils de concentration en azote et de dureté.
Figure 8 : Comparaison des structures par RX (a : plasma direct ; b : écran actif).
Figure 9 : Profils de dureté des aciers X35CDV5 (H13) et X155CDV12 (D2) après nitruration en four à écran actif à 500 °C.
Figure 10 : Nitruration écran actif de l’acier inoxydable 316L : a) micrographie optique, b) microscopie électronique.
Figure 11 : Diagramme de diffraction X de l’acier 316L nitruré à 420 °C, comparé au même acier non traité.
Tableau 1 : Dureté (H), module élasticité (E), résistance à la rayure et à l’usure d’échantillons non traités et traités par écran actif de polyoxyméthylène (POM).
Tableau 2 : Coûts de production pour une charge de 1 000 kg de matrices en acier X35CDV5. Profondeur de nitruration : 0,2 mm.
Figure 15 : 23 000 segments en acier inoxydable en une charge ; traitement homogène sur tout le profil du segment et à travers toute la charge : haut, bas, intérieur, extérieur.
Figure 17 : Exemple caractéristique d’une charge mixte fréquente chez un traiteur à façon ; grâce à l’écran actif, délais, qualité et rentabilité sont améliorés.
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