Fabrication Des Produits Frittés

Toute reproduction sans a

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1994

Fabrication des produits fritts

par Michel EUDIERProfesseur honoraire lcole Centrale de Paris

1. Mise en forme ........................................................................................... M 864 - 21.1 Compression uniaxiale................................................................................ 2

1.1.1 Gnralits .......................................................................................... 21.1.2 Physique de la compression.............................................................. 21.1.3 Presses et outillages de compression............................................... 41.1.4 Proprits du comprim .................................................................... 5

1.2 Compression isostatique ............................................................................ 5utorisation du Centre franais dexploitation du droit de copie est strictement interdite. Techniques de lIngnieur, trait Matriaux mtalliques M 864 1

ans la pratique la plus courante, on comprime la poudre froid afindobtenir un objet ayant une cohsion suffisante pour quil puisse tre

manipul et transport jusquau four de frittage.Pour des proprits mcaniques leves, on recherche ds cette opration

une forte masse volumique, autrement dit une porosit rsiduelle assez faible.Les pices comprimes froid sont particulirement belles et brillantes, sur-

tout sur leurs faces latrales dans le cas de la compression uniaxiale. Ellesparaissent solides, mais leur rsistance mcanique est gnralement infrieure 10 MPa.

Cest lopration de frittage qui leur donne des proprits mcaniquesconvenables. Elle consiste chauffer le comprim une temprature telle queles grains de poudre se soudent entre eux par des dplacements datomes ltat solide, ou par une sorte de brasure lorsquil existe une certaine quantitde liquide dans le comprim au cours de lopration.

1.3 Laminage. Extrusion 51.4 Compression par impulsions...................................................................... 61.5 Mthodes de formage sans compression ................................................. 6

1.5.1 Moulage sec ........................................................................................ 61.5.2 Moulage en barbotine et par injection.............................................. 61.5.3 Moulage par projection...................................................................... 6

2. Frittage........................................................................................................ 62.1 Frittage en phase solide .............................................................................. 7

2.1.1 Origines du frittage............................................................................. 72.1.2 Paramtres du frittage........................................................................ 7

2.2 Frittage avec phase liquide......................................................................... 72.2.1 Phase liquide transitoire .................................................................... 82.2.2 Phase liquide permanente ................................................................. 8

2.3 Fours de frittage........................................................................................... 82.3.1 Fours continus et semi-continus ....................................................... 82.3.2 Fours statiques.................................................................................... 9

3. Recompression. Calibrage..................................................................... 93.1 Calibrage ...................................................................................................... 93.2 Recompression ............................................................................................ 9

4. Finition ........................................................................................................ 9

Rfrences bibliographiques ......................................................................... 10

D

FABRICATION DES PRODUITS FRITTS _____________________________________________________________________________________________________

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1. Mise en forme

La compression est le plus souvent uniaxiale mais, comme celaconduit certaines limitations de forme, dautres moyens sont par-fois employs tels que la compression isostatique. Il existe dailleursde nombreuses autres mthodes dont le dveloppement industrielest souvent faible mais qui montrent bien la flexibilit du procd.

Elles vont tre dcrites en les classant comme suit : mthodes de formage par compression : compression uniaxiale ( 1.1) ; compression isostatique ( 1.2) ; laminage, extrusion ( 1.3) ; compression par impulsions ( 1.4) ; mthodes de formage sans compression ( 1.5) : moulage sec ( 1.5.1) ; moulage en barbotine ( 1.5.2) ; projection ( 1.5.3).

1.1 Compression

1.1.1 Gnralits

Le principe de la compreschmatis par la figure cylindre. Loutillage comprde presse, et deux poinon

Dans la premire phaseposition du poinon infriedonc la masse finale du cy

Dans la deuxime phasepuis les deux poinons consion de 400 700 MPa dan

La troisime phase est lrieur monte jusquau niveade pousser le cylindre sur lainfrieur redescend sa po

La poudre est approvisitrmie, par lintermdiairesant sur la table de la pres

La matrice est, le plus sosont en acier trait haute

On utilise le carbure poufacilement que les poudresde ljection, sont assez atendent se souder aux Ladjonction de lubrifiantmlange pralable, diminparois et donc les risques

Les poudres mtalliques se comportent, sous certains aspects,comme des fluides lorsquelles sont peu ou pas comprimes etelles se rapprochent des solides au fur et mesure de laugmen-tation de la masse volumique. On conoit quil nest pas possible,pratiquement, dobtenir un comprim parfaitement densecest--dire sans porosit rsiduelle. La densit du comprim, parrapport au mtal plein, varie en fonction de la compositionchimique des poudres et, bien entendu, de la pression utilise.

Dans le cas des mlanges base de fer, la porosit rsiduelle estrarement infrieure 7 %. Il y a, pour cela, diffrentes raisons, laplus importante tant lexistence du lubrifiant qui, avec une teneuren masse de 0,8 % occupe, cause de sa faible densit relative, unvolume de 6,5 %. Cela conduit une masse volumique limitede 7 350 kg/m3.

Pour des poudres de mtaux plus mous tels laluminium ou leplomb, la porosit rsiduelle peut tre trs faible mais on se heurtealors au problme de lvacuation de lair qui est enferm lorsqueles pores ne communiquent plus entre eux. Dans ce cas, on estdonc conduit galement ne pas dpasser une certaine densitrelative. Faute de cela, le comprim peut exploser ou se fendrehorizontalement en multiples couches lors de ljection.

Figure 1 Cycle de compre reproduction sans autorisation du Centre franais dexploitation du droit de copie est strictement interdite. Techniques de lIngnieur, trait Matriaux mtalliques

uniaxiale

ssion froid de poudres mtalliques est1 dans le cas de la fabrication dunend une matrice, place dans une tables cylindriques.

, on remplit la matrice de poudre et laur dtermine le volume de remplissagelindre.

, le poinon suprieur ferme la matricevergent lun vers lautre sous une pres-s le cas des pices mcaniques.

jection, dans laquelle le poinon inf-u suprieur de la matrice, ce qui permet table de la presse, tandis que le poinonsition de remplissage.

onne automatiquement, partir dune dun sabot qui est un rcipient coulis-se.

uvent, en carbure frett, et les poinons rsistance (exemple : Z 190 CN 13).

r sa rsistance lusure car on imagine, tous les stades de la compression etbrasives et, sous leffet de la pression,parois et provoquer des grippages. aux poudres, dans lopration deue fortement les frottements sur lesde grippage.

1.1.2 Physique de la compression

Plusieurs caractristiques de la compression sont importantesdans la pratique :

la compressibilit de la poudre ; la rpartition des pressions ; la cohsion du comprim ; les dformations lastiques.

1.1.2.1 Compressibilit

La compressibilit des poudres studie en traant la courbe deleur masse volumique en fonction de la pression. Les comprimscylindriques utiliss ont une hauteur moiti de leur diamtre pourminimiser les phnomnes de frottement dont il est question auparagraphe 1.1.2.2.

On a cherch trouver une quation reprsentant de tellescourbes ce qui permettrait de caractriser simplement une poudreau moyen de coefficients. Or, la forme des courbes dpend beau-coup de la morphologie initiale des grains. Cest ainsi que, lors dela compression dune poudre dont les grains ont une formedponge, ce qui est le cas de celles obtenues par rductiongazeuse, on commence par densifier ces ponges et imbriquerleurs rugosits de surface avant de les dformer plastiquement. Lapremire phase ne demande que des pressions trs faibles, laseconde des pressions leves. Les poudres dont la forme desgrains se rapproche de la sphre et dont la masse volumique appa-rente est plus leve doivent tre dformes plastiquement ds ledbut.

Dans leur comportement, les poudres se rejoignent lors de ladformation plastique, cest--dire que lon peut trouver des qua-tions qui sadaptent assez bien aux courbes exprimentales pourdes pressions moyennes et leves, de 300 800 MPa pour le fer.

Parmi les quations proposes, on peut noter celle de Heckel quia t trs utilise bien quassez loigne de lexprience :

dans laquelle est la densit relative, cest--dire le rapport de lamasse volumique apparente du comprim celle du mtal plein demme composition, p est la pression, S et A sont les constantesqui caractrisent une poudre (p et S sont exprimes en MPa et Aest sans dimension).

On peut aussi utiliser lquation :

p = K ( 1)/( 0 K1 )ssion dun cylindre

ln 11 -------------

pS----- A+=

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dans laquelle 0 et 1 sont les densits apparentes respectivementdu mtal plein et de la poudre initiale, K et K1 sont des coefficientsqui caractrisent la poudre, K1 est sans dimension, au-dessus etvoisin de 1 ; p et K sont exprimes en MPa.

Dautres thories permettent de tracer les courbes de compres-sibilit en faisant appel des modles gomtriques, au critre deTresca et un coefficient dcrouissage [1].

La compressibilit des poudres est dautant plus leve quellessont issues dun mtal pur et non dun alliage, que leur teneur totaleen impurets est basse, que la forme des grains se rapproche dela forme sphrique et que le nombre de cristaux par grain de poudreest faible.

Le taux de compression est le rapport entre les masses volu-miques du comprim et de la poudre initiale. Pour une pice cylin-drique, il est gal au rapport des hauteurs de remplissage et ducomprim.

1.1.2.2 Rpartition des pressions

La pression verticale p exerce sur la poudre produit une pres-sion perpendiculaire p i (figure 2) et le rapport p i/p tend vers 1 pourune pression p infinie (pression isostatique obtenue par plasticitdans le cas des mtaux non poreux).

Si lon a exerc une pression p0 et que retour lastique de la pression p i se fait suvaleur OB est celle de la pression interne rcomprim dans la matrice.

Pendant la compression, lexistence de p i ptement de sorte que la pression des poinointgralement dans la masse de la poudrcompression nest produite que par le poinoinfrieur tant immobile, la pression daconsquence, la densit relative diminueron

Cela introduit une limite la hauteur des leur diamtre car une densit trop faible enrend les pices non manipulables.

Lorsque les deux poinons convergent ludu cylindre la moins dense se trouve au milces conditions, le rapport de la hauteur H dpasser environ 3,5 ce qui correspond un cde lordre de 0,12. Curieusement, si lon darrive que lon recomprime le cylindre au cque lon ait retir le poinon suprieur. Lauentrane un frottement plus important qui action et le cycle conduit la rupture de lout

Si lon revient la figure 1, on imagine bien que le principe defabrication dune pice cylindrique est le mme que celui qui a tdcrit, quel que soit le contour extrieur de la pice, un engrenagepar exemple.

Quand la pice comporte un alsage, il suffit de placer une picecylindrique, un noyau, travers tout loutillage. Les poinons sontalors des tubes.

Pour un cylindre de diamtre D et de hauteur H, le paramtre quiintervient dans le frottement est H/D et la force de frottement variede faon exponentielle en fonction de ce paramtre. Enconsidrant un petit cube de matire au centre de la section,comme on le fait en rsistance des matriaux, on voit (figure 3)que les parois sur lesquelles naissent les forces de frottement setrouvent une distance horizontale D/2 sur les deux faces vertica-les du cube.

Dans le cas dun cube plac dans lpaisseur x dune baguecylindrique, les parois les plus proches sont, dans une direction, une distance x /2, alors que, dans la direction perpendiculaire, lesparois sont relativement trs loignes lorsque le diamtre D de labague est grand. Sur les faces du cube, dans cette dernire direc-tion, les forces de frottement seront ngligeables. On peut dmon-trer qualors les forces de frottement sont divises par deux danschaque tranche de hauteur et, comme le frottement varie de faon

Figure 2 Pression perpendiculaire p ien fonction de la pression applique putorisation du Centre franais dexploitation du droit de copie est strictement interdite. Techniques de lIngnieur, trait Matriaux mtalliques M 864 3

lon relche celle-ci, leivant la droite AB. La

siduelle qui coince le

roduit une force de frot-ns ne se transmet pase. Si, par exemple, lan suprieur, le poinonns la poudre et, ent de haut en bas.

cylindres par rapport un point quelconque

n vers lautre, la partieieu de la hauteur. Dansau diamtre D ne peutoefficient de frottementpasse le rapport 3,5, ilours de ljection biengmentation de densitcrot la pression djec-illage.

exponentielle, la limite de H/x est approximativement multipliepar e2 (e base des logarithmes npriens). Elle est donc de lordrede 25.

Ainsi, en fonction de la forme des pices, le frottement introduitdes limites trs variables et parfois suffisantes pour tre unobstacle lemploi du procd.

1.1.2.3 Cohsion

Lorigine de la rsistance mcanique, ou cohsion, qui rend lescomprims manipulables, est mal connue. Si lon comprime desgrains sphriques et lisses de mtaux, tels que le fer pur ou le cuivre,la rsistance est nulle quelle que soit la pression de compactage.Par contre, si les grains ont une surface irrgulire et en particuliersils ont un aspect spongieux, la rsistance des comprims estconvenable. Limbrication de formes complexes est certainement unfacteur favorable. En outre, on imagine que des grains surface irr-gulire peuvent frotter lun sur lautre avec des pressions localesimportantes et se souder. On sait, en effet, que le contact de surfacespropres conduit facilement des soudures. Donc, sous rserve quele frottement soit suffisant pour liminer les oxydes superficiels oules gaz fixs, il faut sattendre des microsoudures non ngligeablespour la rsistance.

densit finale constante, la rsistance des comprims crotassez rgulirement lorsque le taux de compression augmente.Cela est li la morphologie des poudres car leur densit appa-rente dcrot lorsque les grains sloignent de la forme sphriqueet que leur surface est plus irrgulire.

Figure 3 Sections dun cylindre et dune baguemontrant les distances perpendiculaires dun point aux parois


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Il a t indiqu, au paragraphe 1.1.1, que lvacuation de lairpendant la compression peut tre difficile et la cohsion ducomprim peut parfois en tre altre. En effet, lair circule entreles grains et ne peut schapper que par les jeux entre poinons etmatrice. Le dbit dair possible diminue, en particulier, avec la dis-tance parcourir et ce que lon peut appeler le diamtre moyendes canaux entre les grains. Le dbit dair tant proportionnel une puissance de lordre de 5 de ce diamtre, la dimension et laproportion des grains les plus fins dune poudre sont trs impor-tantes. Les poudres trs fines (infrieures 1 m environ) sont dif-ficiles comprimer. Il faut diminuer la vitesse de compression defaon importante pour viter des fentes horizontales ljection.Avec des poudres plus grosses, les mmes phnomnes peuventse produire pour des comprims de fort diamtre.

1.1.2.4 Dformations lastiques ljection

Le comprim, dans la matrice, lorsque la pression applique p at annule est soumis une pression rsiduelle qui va disparatreau moment de ljection. En consquence, par rapport sa dimen-sion dans la matrice, son diamtre extrieur va crotre (gonfle-ment) dune quantit de lordre de 1 pour 1 000. En outre, lorsquiltait dans la matrice, celleduelle. Donc, pour ces deuxtre extrieur plus grand qufabrique. Comme un des aest de pouvoir raliser detance de la dtermination rale, des dformations propeut remarquer que le gontrope pour un cylindre creulalsage, et, dans ce cas,inverse la dtente last(= OB ; figure 2). On conopas toujours faciles prv

Alors que la dispersion est extrmement faible enterreurs de dtermination lusure, font que la prcisioest difficilement meilleure

1.1.3 Presses et outi

Dans la ralisation dune(figure 1), il faut que lon purieur suivant les phases dcompression infrieure eprcises. En particulier, lorsla pice laide du sabot qglisse sur la table. Le pointable.

Quant aux positions dedterminent la masse de lavolumique finale.

La position de remplissanen est pas facilement de

Cest pourquoi, parmi lepresses cames dont le presses de 300 kN ont demtre et qui ont une pais

On peut supprimer la pmatrice place sur ressortsrieur par rapport la matricsont les forces de frottemenvement de la matrice. La fogeable par rapport aux forctype doutillage permet dutniques simples. reproduction sans autorisation du Centre franais dexploitation du droit de copie est strictement interdite. Techniques de lIngnieur, trait Matriaux mtalliques

-ci tait dforme par la pression rsi- raisons, une pice moule a un diam-e celui de la matrice telle quelle a tvantages de la mtallurgie des poudress pices prcises, on imagine limpor-de ce gonflement et, dune faon gn-duites par le phnomne ci-avant. On

flement d p i est horizontalement iso-x, mais p i comprime le noyau qui forme la dformation du noyau est de sensique du comprim qui provient de prit donc que les dformations ne soientoir.

dimensionnelle des cotes horizontalesre les comprims (de lordre de IT5), leset de ralisation des outillages, puisn des comprims que lon peut garantirque IT7 [2].

llages de compression

pice cylindrique, avec une matrice fixeisse fixer trois positions au poinon inf-e la compression : le remplissage, lat ljection. Toutes doivent tre trs de ljection, il est commode de pousserui alimente la matrice en poudre et qui

on infrieur doit donc venir ras de la

remplissage et de compression, elles pice et sa hauteur ce qui fixe la masse

ge peut tre fixe par une bute mais il mme pour les deux autres niveaux.

s presses mcaniques, on trouve desschma est donn par la figure 4. Less cames dont le diamtre dpasse leseur de 15 cm.

osition compression en utilisant une. Le mouvement relatif du poinon inf-e se produit par descente de celle-ci. Cet qui, en squilibrant, produisent le mou-rce des ressorts est gnralement ngli-es de compression et de frottement. Ceiliser des presses hydrauliques ou mca-

Lorsquune pice comporte plusieurs paisseurs, ou hauteurs,dans le sens vertical, chaque partie devra tre comprime par unpoinon indpendant dont les mouvements devront, pour chaquepaisseur, respecter les trois positions. Il faut, entre autres choses,que les taux de compression soient identiques dans les diffrentesparties de la pice.

Le respect des positions de base pour les diffrents poinonsnest pas toujours suffisant. En effet, la poudre est assez fluide audbut de la compression et, si les mouvements des poinons nesont pas simultans, lun restant immobile pendant un certaintemps par exemple, la poudre comprime par un poinon voisinsera pousse vers la rgion non encore comprime. Finalement, ladensit de la pice sera htrogne. Lidal est videmment que lesmouvements des poinons provoquent une pression interneconstante dans tout le volume, cest--dire que les mouvementsdonnent des taux de compression gaux chaque instant. Pour serapprocher de cet idal, on a soit ajout des vrins aux presseshydrauliques, soit complt les outillages par des systmeslastiques divers.

La tendance actuelle est de raliser des presses hydrauliques multiples vrins dont les mouvements sont programms par ordi-nateur. Un avantage supplmentaire de ce systme est de pouvoirmmoriser les rglages qui se feront automatiquement lors dunefabrication ultrieure.

Les presses courantes ne dpassent pas 10 000 kN. Les pressesde moins de 100 kN peuvent produire plus de 2 000 pices parheure tandis que les puissantes ne dpassent pas 100 pices parheure.

Les dimensions courantes des pices sont limites par la forcemaximale des presses. Avec une pression de 600 MPa, le cylindrele plus grand, obtenu avec 10 000 kN, aura un diamtre de lordrede 150 mm. Sa hauteur, limite par les frottements de paroi, seraau plus, gale 500 mm, mais il existe peu de presses permettantla hauteur de remplissage correspondante et il est rare que londpasse la valeur de 150 mm qui est celle du diamtre maximal.

La prcision des parties travaillantes dun outillage est trsgrande mme si certaines dimensions de la pice finie nont pasbesoin dtre prcises. En effet, les jeux entre poinon et matricedoivent tre infrieurs 25 m pour viter les infiltrations depoudre qui produisent des grippages, et suprieurs 5 m pourpermettre lair, emprisonn entre les grains de poudre, deschapper. Ces jeux sont obtenir lorsque loutillage fonctionne,et, comme il schauffe dune faon qui nest pas parfaitementhomogne, des rectifications sont souvent effectuer sur le profildes poinons.

Figure 4 Coupe schmatique dune presse cames



Les dures de vie des outillages varient de 20 000 100 000pices pour les matrices en acier et entre 500 000 et 2 000 000 depices pour les matrices en carbure frett.

Le cot des outillages est souvent trs lev, il ne peut treamorti que sur des sries importantes et cela conditionne souventlutilisation du procd.

1.1.4 Proprits du comprim

La prcision des dimensions horizontales des comprims sont,on la vu au paragraphe 1.1.2.4, de lordre de IT7. Verticalement,elle est beaucoup moins bonne puisque la hauteur dune pice vadpendre de la pression exerce et de la masse de poudre versedans un volume donn. Ce dernier facteur est fonction de laconstance de la masse volumique apparente de la poudre. Lesrsultats varient entre IT10 et IT12.

Lintrt dobtenir des comprims prcis nest pas vident carlopration de frittage va introduire des dispersions nonngligeables et la prcision ne pourra tre redonne que par uncalibrage. On verra, dans larticle Proprits et applications desmatriaux fritts [M 866], sur les pices mcaniques, quelle estlinfluence de la prcision des comprims.

En dehors des problmes dimensionnels, uessentielles dun comprim est la masse vovariation dun point un autre. Cette dernipar diffrents moyens destructifs ou par lemou dautres rayonnements. Ces moyens pdtecter galement des fissures qui peuvent ingalits locales de taux de compressiocomplexes ou, plus frquemment, des dtentielles lors de ljection.

Du point de vue des proprits mcaniqfaut signaler que leur duret est leve lorfaible. Cette duret provient de lcrouissaglors de la compression. Dautre part, lamocomprims est trs lev ce qui empcultrasons.

La rsistance, ou cohsion, est difficile faible et il nest pas possible dusiner usimple, dans un comprim. On peut parflexion lorsque la forme sy prte ou utiliseravec des billes. On mesure alors la perte ddonn. Cet essai na videmment de valeuentre diffrentes poudres ou masses volum

1.2 Compression isostatiqu

La compression isostatique froid en moplacer la poudre dans un rcipient, en caolastomre, dont la forme est affine dLensemble est ensuite plac dans une eliquide dont on augmente la pression jusquentre 100 et 500 MPa.

Ce procd permet dobtenir des formesprcision dimensionnelle des comprims ntrs grande. Si lon dsire avoir une dimensiole cas, par exemple, du diamtre intrieucomprimer la poudre extrieurement par unplaant au centre une tige dacier. La gndinsert nest pas facile et les formes possibtes.

Ce type de compression ne sest pas belensemble des manipulations conduit decadence.

La compression isostatique froid en moule sec schmatisepar la figure 5 permet, en principe, de rsoudre le problme de lacadence. Le moule lastique est ouvert au moins dun ct, et,aprs remplissage, on ferme le moule mcaniquement et on faitagir la pression par un liquide plac entre lenveloppe lastique etun bloc dacier. Avec un seul outillage, on atteint facilement500 pices par heure et on peut aller beaucoup plus vite laide depresses rotatives multi-empreintes. Ce procd est assez utilis encramique, par exemple pour la fabrication des bougies de moteur.Il est trs peu utilis en mtallurgie des poudres car les taux decompression levs conduisent des dformations importantesdes enveloppes et cela pose des problmes dtanchit difficiles rsoudre.

Une application possible est la fabrication des chemises demoteurs dautomobiles. Il sagit, en premire approximation, duntube, et lon peut utiliser un insert central en acier. La dformationde lenveloppe extrieure est alors relativement faible.

Les deux procds de compression isostatique ont deux avantagesimportants par rapport la compression en matrice. Le premier estque luniformit de la masse volumique est excellente ce qui viteles risques de fissures et conduit une dformation homogne aucours du frittage. Le second est de pouvoir viter ladjonction delubrifiant ce qui permet de raliser le frittage de pices de grandesutorisation du Centre franais dexploitation du droit de copie est strictement interdite. Techniques de lIngnieur, trait Matriaux mtalliques M 864 5

ne des caractristiqueslumique globale et sa

re peut tre contrleploi de rayons gammaermettent souvent dese produire cause desn dans des outillagestes lastiques diffren-

ues des comprims, ilsque leur porosit este important des grainsrtissement interne deshe tout contrle par

mesurer car elle estne prouvette, mmefois faire un essai de un essai de tonnelagee masse en un tempsr que de comparaisoniques des pices.

e

ule humide consiste utchouc naturel ou ene la forme dsire.nceinte contenant un une valeur comprise

trs diverses, mais laest gnralement pasn prcise, comme cestr dun tube, on peut

tube en lastomre enralisation de ce typeles sont alors trs limi-

aucoup dvelopp cars productions de faible

dimensions. La difficult dvacuer le lubrifiant au cours du frittagenexiste pas.

1.3 Laminage. Extrusion

Le laminage de poudre qui est une compression uniaxiale a tralis industriellement pour du nickel et exprimentalement, chelle importante, pour du cuivre et du fer.

Dans le cas du nickel, une trmie approvisionne la poudre dansun laminoir dont les axes des cylindres sont dans un plan horizon-tal. La bande qui en sort est suffisamment solide pour pouvoir secourber avec un grand rayon et entrer horizontalement dans le fourde frittage.

Figure 5 Compression isostatique en moule sec


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la sortie du four, la bande est lamine puis fritte nouveauet ressort entirement dense.

Avec un laminoir classique, une autre mthode consiste dpo-ser la poudre sur une bande dacier dur qui forme une boucle ten-due entre le cylindre infrieur du laminoir et un rouleau plac enamont. La poudre est ainsi comprime entre la bande et le rouleausuprieur. Il est plus facile, dans ce cas, dassurer une rpartitionrgulire de la poudre dpose sur la bande horizontale et, si onle dsire, on peut raliser des tles composites de plusieursmtaux ou alliages.

Le laminage de poudre simplifie les oprations et diminue lespertes de matire. Cependant, il ne peut tre conomique, pour lesmtaux courants, que dans la mesure o le prix de la poudre estvoisin ou infrieur au cot du lingot coul. Il a t envisag pourle fer, lors dtudes de rduction directe de minerais, et pour lecuivre rcupr qui, au cours de la purification par lectrolyse,donne facilement une poudre utilisable.

Lextrusion chaud ou froid dbauches comprimes isostati-quement a t ralise avec succs. Lbauche peut avoir t obte-nue par projection de poudre sur un support (procd Osprey) etce type de production est bien adapt la fabrication de tubes enacier inoxydable. On supprime ainsi plusieurs oprations et lespertes de matire sont not

1.4 Compression

Au lieu dappliquer lamcaniques ou par une primpulsions trs brves duncourant lectrique intense

La dformation par expltles, et les mmes techniqest de mme du formage obtenir des densits relativfaible dveloppement.

On peut classer dans consistent appliquer une sives de la pice comprimedont laxe a un mouvementrelativement faible, on peusits relatives trs leveslocale une rptition de l

On a galement combinLes amliorations constaconduire au dveloppemen

1.5 Mthodes desans compres

Il est possible de raliserlon ne cherche fabriquetive, soit que lon compte spices denses.

1.5.1 Moulage sec

La poudre est verse danle four de frittage. Cest aindes poudres gnralementlimites par le dmoulage fisur le moule, phnomne frittage.

Pour les filtres de bronze, on utilise des moules en graphite, ouen acier inoxydable soigneusement oxyds avant la premireutilisation.

Pour obtenir des pices de forte masse volumique, on peut fairevibrer les moules et utiliser des poudres dont la rpartition granu-lomtrique doit permettre dviter les sgrgations. Des picespour fuses ont t ainsi mises en forme. Avec des poudres de finegranulomtrie, la masse volumique peut se trouver augmente defaon importante au cours du frittage et atteindre parfois celle desalliages couls et forgs.

1.5.2 Moulage en barbotine et par injection

Ce moulage est driv de la technique trs employe encramique. Dans les premires fabrications, on utilisait une barbo-tine avec un liant compos dalginate dammonium dissous dansleau. Le pH est ajust de faon obtenir la viscosit minimale etla barbotine est verse dans un moule en pltre. Les ions calciumdu moule modifient le pH, la viscosit du liant augmente et la picemoule peut tre extraite aprs un court schage ventuel.

Comme les moules en pltre sont dtruits pour chaque pice ou reproduction sans autorisation du Centre franais dexploitation du droit de copie est strictement interdite. Techniques de lIngnieur, trait Matriaux mtalliques

ablement rduites.

par impulsions

pression laide de mouvementsession hydraulique, on peut utiliser les explosif (formage par explosion) ou dun(formage lectromagntique).

osif est utilise, en particulier pour lesues sont applicables aux poudres. Il enlectromagntique. Bien que lon puisse

es trs leves, ces procds ont un trs

la mme catgorie les procds quipression trs leve des zones succes-r. Cest ainsi quavec un poinon conique

de nutation et qui est soumis une forcet, aprs quelques tours, obtenir des den-. On combine ainsi une forte pressiona pression.

des vibrations leffet de la pression.tes nont pas t suffisantes pourt de cette technique.

formagesion

des pices sans compression, soit quer que des pices de faible densit rela-ur le retrait du frittage pour obtenir des

s des moules qui passent ensuite danssi que lon fabrique de petits filtres avec sphriques. Les formes possibles sontnal. Il faut viter le collage de la poudre

favoris, sur les inserts, par le retrait de

se dtriorent assez vite, il est quelquefois possible de les rempla-cer par des moules mtalliques poreux que lon imprgne dunesolution de chlorure de calcium.

Quantit dautres liants sont utiliss maintenant pour former labarbotine.

moins de chercher obtenir des produits poreux, les poudres utiliser doivent avoir un grand retrait au frittage. Ce sont, engnral, des poudres fines, infrieures 10 m. Des pices enmolybdne, en alliages de cobalt et en cermets ont t obtenuespar ce procd qui stend, actuellement, une grande varit demtaux et permet, par exemple, la fabrication de prothses mtal-liques.

De petites units de production ont t installes pour la ralisa-tion de pices de forme complexe.

Techniquement, on peut soit verser la barbotine dans un moule,soit linjecter laide dune presse (moulage par injection).

1.5.3 Moulage par projection

La projection dune barbotine sur un mandrin permet de raliserdes pices minces telles que des tubes ou des formes dmoulables.

Des filtres et des plaques pour accumulateurs au nickel ont tfabriqus par ce procd.

Pour obtenir des pices mcaniques, il faut que le retrait de frit-tage soit important comme pour la coule en barbotine.

Il est galement possible de projeter des poudres fondues dansun chalumeau oxyactylnique ou plasma. Ce procd, qui a prisune certaine importance pour des revtements superficiels, na pasde dbouch actuel srieux pour les pices mcaniques.

2. Frittage

Pendant la monte en temprature, ou lors dune opration dechauffage prliminaire, le lubrifiant, utilis dans les compressionsuniaxiales, doit tre limin avec soin car les produits carbons,qui se forment lors de sa dcomposition, sont un obstacle srieuxau soudage des grains.

Les fours de frittage sont de types trs divers mais les plus cou-rants sont des fours continus, moufls, o les pices sont transpor-tes sur un tapis de fils mtalliques.



2.1 Frittage en phase solide

2.1.1 Origines du frittage

Entre un tas de poudre ou un comprim et la pice aprs frittage,la diffrence gomtrique essentielle est la diminution de la sur-face de la phase solide. Cette surface est, initialement, celle de latotalit des grains de poudre, et, aprs frittage, la somme des sur-faces externe et interne. La surface interne est la somme de toutesles surfaces des trous qui persistent.

cette variation de surface correspond une variation dnergiede surface dont lexistence est bien connue pour les liquides, et quia une valeur voisine dans le cas des solides.

Si lon facilite les mouvements des atomes, donc les dplacementsde matire, en augmentant la temprature, lnergie potentielle desurface tendra diminuer. La porosit des pices, restant aprs lacompression, aura donc aussi tendance diminuer. Les trous serapprocheront de la forme sphrique dont la surface est minimalepour un volume donn. Ensuite, ils diminueront de volume etdisparatront.

lnergie de surface, est associe une tension superficielle quiva dterminer les contraintes internes du frittage.

Si dautres phnomnes ninterviennent pretrait en volume des pices mais lliminatiduit, sauf exceptions, quau bout dun trs lontemprature ce qui ne correspond pas aux c

Cependant, une consquence pratique imobtenir un retrait donn en un temps donntage ncessaire variera en sens inverse du poudre puisquune poudre fine a une surfacnergie de surface beaucoup plus grande

Avec une poudre de fer dont les grains ode lordre de 20 nm (200 ), on obtient, 1sins de ceux que lon peut obtenir 1 000 oCnaire dont les grains sont de lordre de 0,1

2.1.2 Paramtres du frittage

Latmosphre, la temprature et la duressentiels du frittage.

2.1.2.1 Atmosphre de frittage

Les grains de poudre des mtaux courancouche, au moins monomolculaire, doxydmettre les mouvements datomes qui vont les grains, il faut dcomposer ces oxydes et,atmosphre rductrice ou dans un trs bonaciers, diffrents gaz peuvent tre employsa consist passer de lhydrogne pur lau gaz endothermique, obtenu par brlage ou du mthane. Plus rcemment, on a commlanges dazote et dhydrogne avec demthane pour compenser la vapeur deau etduits dans les pices.

Le problme de latmosphre tant spciafrittage des aciers, un paragraphe lui est Proprits et applications des mtaux fritttrait.

2.1.2.2 Temprature et dure du frittag

Comme de nombreux phnomnes faisaments datomes, la temprature fait augvitesse du frittage que lon peut caractriser Cependant, les tempratures trs leves, p

rature de fusion, ne sont pas toujours utilises car elles provoquentdes dformations des pices par fluage, sous leur propre poids. Enpratique, les tempratures maximales sont souvent dterminespar celles des fours. Les fours continus tapis sont limits vers1 125 oC. Au-dessus, la dure de vie des tapis et des mouflesdevient trop courte et est, par exemple, infrieure 3 mois vers1 150 oC.

La dure de lopration de frittage comprend la monte et lemaintien en temprature ainsi que le refroidissement. La monteen temprature est assez lente pour permettre lvacuation dulubrifiant. Au total, pour un maintien de 20 min la tempraturemaximale, la dure de parcours dans le four est de 2 4 h.

En pratique, le frittage en phase solide est trs rare. Il estemploy pour les mtaux purs, pour des poudres prallies (lacierinoxydable par exemple), ou pour des mlanges de poudres demtaux dont les tempratures de fusion sont voisines et qui vontformer des alliages au cours du frittage. Les mlanges de fer et denickel sont un exemple de cette dernire catgorie.

La dure du maintien la temprature maximale, qui est sou-vent appele dure du frittage, est au minimum de 15 min 1 120 oC pour du fer pur et peut atteindre 4 h 1 150 oC pour unalliage fer-nickel. Dans ce cas, cest la dure dhomognisation delalliage qui est dterminante. Elle sera dautant plus longue queutorisation du Centre franais dexploitation du droit de copie est strictement interdite. Techniques de lIngnieur, trait Matriaux mtalliques M 864 7

as, il en rsulte donc unon des pores ne se pro-g temps et trs hauteonditions industrielles.

mdiate est que, pour, la temprature de frit-diamtre des grains dee trs leve donc une volume gal.

nt un diamtre moyen50 oC, des retraits voi- avec une poudre ordi-mm.

e sont les paramtres

ts sont couverts dunee. Pour faciliter ou per-crer les liaisons entre donc, oprer dans une vide. Dans le cas des. Lvolution techniqueammoniac craqu puiscatalytique du propanemenc employer des lgres additions de le gaz carbonique pro-

lement difficile pour leconsacr dans larticles [M 866] du prsent

e

nt appel des mouve-menter rapidement lapar la valeur du retrait.ar rapport la temp-

les particules des deux poudres auront un plus grand diamtre.

ce sujet, il faut remarquer que la ralisation, par frittage enphase solide, dalliages faibles teneurs en lments daddition,est difficile. Par exemple, si lon veut raliser un alliage de fer avec1 % de nickel, et si les poudres sont de mme grosseur, il faudraquun grain de nickel diffuse dans 100 grains de fer. Pour que letemps de diffusion ne soit pas trop long, il faudra employer despoudres trs fines, donc chres ou, mieux, parce que plus cono-mique, employer une poudre de nickel trs fine et du fer grainsenviron 100 fois plus gros en volume. Mme dans ces conditions,la dure de frittage sera longue.

2.2 Frittage avec phase liquide

Le frittage le plus courant est celui au cours duquel apparat unephase liquide. Celle-ci peut exister pendant une partie du frittageou pendant toute sa dure. Dans ce dernier cas, il arrive souventque le retrait soit tel que lon obtienne la densit thorique delalliage.

La liaison des particules se fait par brasage et la rsistancemcanique est souvent obtenue aprs un temps trs court.

Dans ce type de frittage, on part dune poudre de base, le fer parexemple, laquelle on ajoute une petite quantit de poudre dunmtal dont la temprature de fusion est souvent au-dessous decelle de frittage. Avec du cuivre, le liquide apparatra 1 083 oC et,par capillarit, il mouillera prfrentiellement les points de contactdes particules de fer, l o les rayons de courbure du solide sontle plus faibles. Cela ralisera une brasure dalliage fer-cuivre et lecuivre diffusera ensuite dans les grains de fer pour donner unesolution solide homogne si la teneur massique en cuivre est inf-rieure 7,5 %.

On peut, assez facilement, prvoir les phnomnes en utilisantles diagrammes dquilibre des alliages. Les diagrammes doiventtoutefois tre lus partir du mlange de mtaux purs, basse tem-prature, et non partir dun liquide homogne haute tempra-ture. Comme la monte en temprature peut tre considrecomme rapide, par rapport aux dures ncessaires la diffusion,dans la plupart des fabrications industrielles, on peut considrerque la diffusion ltat solide est nulle pendant ce temps. Parcontre, un liquide conduit, quasi instantanment, au solide le plusproche dans le diagramme, par alliage avec le solide existant.


TouteM 864 8

Outre ce qui prcde, une phase liquide peut se produire par dif-fusion solide lorsque la temprature du liquide est infrieure celledes composants. Ds que les premires traces de liquideapparaissent, elles provoquent rapidement la formation de tout leliquide correspondant lquilibre. Cest le cas trs courant desmtaux formant des eutectiques.

La quantit maximale de liquide que peut contenir une pice,sans se dformer au cours du frittage, est de lordre de 30 %.

2.2.1 Phase liquide transitoire

Une phase liquide est transitoire lorsquelle peut former unephase solide, la temprature considre, par diffusion dans lemtal que lon qualifie souvent de mtal de base puisquil a tou-jours un volume plus important que le liquide. Il constitue un sque-lette continu, faute de quoi la pice seffondrerait sur elle-mme.

Lorsque, aprs diffusion dun mtal B qui a provoqu la phaseliquide, on a obtenu une solution solide, le mtal de base A setrouve enrichi des atomes de B. Le squelette de la pice va doncgrossir grce cet apport. La variation dimensionnelle dune tellepice sera dtermine par le gonflement du rseau atomique dimi-nu, approximativement, du retrait quaurait eu le mtal A sans cephnomne.

Lexprience montre qupresque toujours, par un acsions.

Laddition dune petite comme le mtal B prcdement dimensionnel au cou

Le gonflement de diffuscalcule en connaissant les lments et de la solution tion, et si les diamtres deflement linaire sera gal Dans le cas du cuivre dansse traduit par un gonflemesquelette de fer pour des p

Dans le cas o lon utiliseles phnomnes sont vide

2.2.2 Phase liquide permanente

La phase liquide peut exister pendant tout le temps o les picessont une temprature voisine de la temprature maximale.

Tous les frittages avec phase liquide permanente ne fonctionnentpas exactement de la mme faon. Un exemple, important indus-

Exemple : frittage dun cuivre et de 10 % dtain.

Ce frittage est celui derapides et la diffusion lt

Lorsque la temprature tenu des masses volumiquliquide en volume sil nexform du liquide ds 227 o232 oC. Avec le cuivre, cesolide 61 % de cuivre environ 25 % du total. 41phase , et un liquide 92,tit de liquide sera alors dsolide en utilisant une par

Si la temprature est enron, pendant quelques mhomogne.

Le gonflement de diffusimoins diminu par le retraforms.

Exemple : frittage entre solidus et liquidus.Dans le cas du paragraphe 2.2.1, si la temprature de frittage est de

900 oC, il existera environ 25 % en masse de liquide en quilibre avecle solide. Si lalliage tait entirement en phase ltat solide avant825 oC, il se produirait du liquide dont la teneur finale en tain seraitde 18 % lorsque cette temprature serait dpasse. On constate quele liquide se dveloppe dans les porosits surtout la surface du solidecar il subsiste toujours un lger gradient de concentration de lextrieurvers lintrieur. La surface extrieure, o tait initialement ltain, estplus riche en cet lment.

Le liquide se produit par diffusion de ltain vers les porosits qui seremplissent lentement. Dautre part, les atomes dtain, sen allant dusolide, font maigrir ce dernier et on obtient un corps entirementdense. ces phnomnes sajoute laction de la tension superficielleentre solide et liquide qui, dans tout frittage, aide llimination despores. reproduction sans autorisation du Centre franais dexploitation du droit de copie est strictement interdite. Techniques de lIngnieur, trait Matriaux mtalliques

une variation dimensionnelle se traduit,croissement de la dispersion des dimen-

quantit dun mtal, qui se comportent, permettra de navoir aucun change-rs du frittage.

ion qui conduit lhomognisation sedistances interatomiques moyennes dessolide obtenue. En premire approxima-s atomes de A et B sont voisins, le gon-au tiers de la teneur en volume de B. le fer, une addition de 1,5 % en massent de 0,4 % qui compense le retrait duoudres courantes.

des mlanges de plus de deux mtaux,mment plus complexes.

triellement, est celui des alliages carbure de tungstne-cobalt dontle diagramme pseudo-binaire prsente un point eutectique.

Des phnomnes analogues ceux des exemples prcdents seretrouvent dans le frittage des alliages lourds et des alliages pouraimants permanents du type Al-Ni-Co.

2.3 Fours de frittage

2.3.1 Fours continus et semi-continus

Les fours continus tapis comportent gnralement un moufleformant tunnel, dun bout lautre. Ils commencent par une zonede prfrittage dans laquelle le lubrifiant est vacu. La tempraturedes pices est alors comprise entre 300 et 600 oC. Ensuite vient lazone de frittage, dont la temprature est rgule en plusieurspoints, puis la zone de refroidissement pour laquelle le moufle estentour dune chemise deau.

Il existe bien des variantes ce principe gnral. En particulier,la zone de prfrittage peut ne pas tre moufle, et tre une sortede four flammes qui brle le lubrifiant au fur et mesure quilsue la surface des pices. Il existe aussi, parfois, une zone main-tenue une temprature prcise, aprs la zone de frittage, dans lebut de refroidir les pices une vitesse dtermine.

mlange, en masse, de 90 % de poudre de

s bagues autolubrifiantes. Il est des plusat solide ne se fait qu haute temprature.augmente, ltain fond 232 oC. Comptees des mtaux, il y aurait ainsi 12,3 % deistait pas deutectique 227 oC. Celui-ci aC et cela donne 12,5 % en volume avant liquide donne immdiatement la phaseen masse. Cette phase reprsente, alors,5 oC, elle va se dcomposer en un solide, la4 % en masse dtain. En volume, la quan-environ 10 %. Elle donnera rapidement letie du cuivre et ainsi de suite.fin maintenue au-dessous de 815 oC envi-inutes, on obtiendra une solution solide

on sera de lordre de 2,8 %. Il sera plus ouit du squelette de cuivre puis des alliages

Exemple : frittage des pices en carbure de tungstne.Ces alliages contiennent de 3 25 % en masse de cobalt (article

Proprits et applications des matriaux fritts [M 866] dans ce trait).Lorsque la temprature atteint 1 280 oC, qui est celle de leutectiqueWC-Co, le cobalt dissout environ 35 % de carbure. Par les forces capil-laires de la tension superficielle, le liquide tend tasser le solide surlui-mme et limine ainsi la porosit. De plus, le carbure dissous diffusefacilement dans le liquide et tend faire grossir les grains les plus grosaux dpens des plus petits. Le moteur du phnomne est la diminutionde lnergie interfaciale liquide-solide.

La porosit est rapidement limine par un frittage entre 1 350 et1 500 oC. Lors du refroidissement, au-dessous de leutectique, lecobalt et le carbure tant trs peu solubles lun dans lautre, les atomescomposant le carbure prcipitent sur les grains existants. Les picessont alors formes de grains de carbure noys dans une matrice decobalt presque pur.

Le retrait linaire est de lordre de 10 %.



Les fours semi-continus ont des portes, et les pices sont sou-vent places dans des nacelles qui glissent sur la sole du four ousont soutenues par des rouleaux. Ces fours ne sont gnralementpas moufls. Cest la carcasse externe du four qui est tanche pourconserver latmosphre convenable.

Latmosphre des fours de frittage doit, au moins, tre rductriceet, souvent, avoir un potentiel carbone dtermin. Dans les fourscontinus, le gaz est admis gnralement la sortie de la zonechaude. La plus grande part du gaz va vers lentre du four et lereste vers la sortie. Dans les fours tapis, la porte dentre estouverte en permanence et un rideau de flammes couvre louver-ture. Ce rideau est constitu dune rampe gaz et la flamme estaugmente par le brlage du gaz rducteur de latmosphre dufour.

Le mme dispositif existe souvent la sortie, mais il est possibleet prfrable dviter le rideau de flammes dans lequel les picespeuvent soxyder. Pour cela, et de toutes faons pour rgler lesdbits datmosphre, on donne au moufle une pente de sorte quela porte de sortie soit plus basse que celle de lentre.

Il existe quelques fours semi-continus, sous vide, dont le fonc-tionnement peut tre facilement rendu automatique. Lentre et lasortie des pices sont ralises laide de sas. Ils permettent le frit-tage de mtaux trs oxydables chaud, tels que le titane ou le zir-conium. Tous les aciers allis avec du coxydables sont galement fritts sans probl

La rsistance chauffante est souvent en gture de frittage est, couramment, de lordredpasser 1 600 oC.

2.3.2 Fours statiques

Ces fours, souvent des fours sous vide, sries de pices moins importantes et desLe chauffage peut tre ralis par des rsisbien par des paniers en fils de tungstne ole cas du graphite, certains fours sont cmoyenne frquence.

Les fours statiques permettent deffectupression laide de presses hydrauliqutraversent le fond ou le couvercle du four.

Dans dautres fours, la pression, alors ispar un gaz. Dans de tels fours, on ralise par passage direct de courant lectrique procd est employ pour des barreaux detransforms en fil par la suite. Il permet desves et, de plus, le dbut du frittage est trspoints de contact entre les particules de pplus rapidement.

3. Recompression. C

Aprs frittage, les pices ont des dimensiet leur tat de surface est mdiocre. Cesdentre elles sont calibres.

Si lon veut augmenter leur densit et, pmcaniques, on les recomprime. Elles peutes et subir ensuite un calibrage.

La distinction entre recompression et caltement dfinie par les mtallurgistes des considrera que lopration est un calibragesion verticale est infrieure 5 % de la hautrecherche que lamlioration de ltat de sudimensionnelle.

Pour la recompression aussi bien que pour le calibrage, les outilssont plus simples. Les matrices sont moins hautes car le taux decompression est faible. Quant aux poinons, ils sont gnralementmonoblocs puisquon ne risque plus les mouvements de poudrecomme dans la compression.

3.1 Calibrage

Cette opration peut seffectuer de deux faons, soit en forantla pice et en rduisant les paisseurs de paroi, soit en utilisant unoutillage tel que la pice entre tout fait librement. Dans ce derniercas, il faut rduire la hauteur suffisamment pour que la picegonfle et sappuie sur les diffrentes parois verticales et acquiertainsi des dimensions prcises. La pression sexerce alors initiale-ment sans quil y ait frottement sur les parois. Les rgions de lapice qui, lors de la compression de la poudre, ont t moins den-sifies, seront recomprimes en premier puisquelles sont moinsrsistantes. Il en rsultera une homognisation de la massevolumique.

Le calibrage provoque un crouissage du mtal, mais il est faiblecar, partant dune porosit peu importante, le coefficient de Poissonutorisation du Centre franais dexploitation du droit de copie est strictement interdite. Techniques de lIngnieur, trait Matriaux mtalliques M 864 9

hrome et les mtauxme dans de tels fours.

raphite et la tempra- de 1 250 oC mais peut

sont utiliss pour des tempratures leves.tances en graphite ou

u de molybdne. Danshauffs en haute ou

er des frittages souses dont les pistons

ostatique, est obtenuegalement des frittages travers les pices. Ce tungstne qui seront

tempratures trs le- rapide car ce sont les

oudre qui chauffent le

alibrage

ons assez peu prcisest pourquoi la plupart

ar l, leurs propritsvent encore tre refrit-

ibrage na pas t net-poudres. Ci-aprs, on lorsque la recompres-eur. Dans ce cas, on nerface et de la prcision

plastique se rapproche de 0,5, la pression horizontale est peu dif-frente de la pression verticale et, sous de telles contraintes qui serapprochent de lisostaticit, les dformations sont restreintes au voi-sinage des trous. La limite dlasticit sen trouve releve et la courbecontrainte-dformation devient linaire au-dessous de cette limitealors quelle prsente un lger arrondi aprs frittage (article Pro-prits et applications des mtaux fritts [M 866] dans ce trait).

3.2 Recompression

Le but de la recompression est laugmentation de la masse volu-mique, aussi est-elle pratique, assez souvent, aprs un frittage basse temprature, le prfrittage, au cours duquel la diffusion deslments ne sest pas encore faite. Ainsi, on a affaire un corpscompos le plus frquemment de mtaux purs qui ont t recris-talliss par le prfrittage, et sont donc faciles dformer.

Cette technique est intressante pour lobtention de propritsmcaniques trs leves et facilement suprieures 1 200 MPa entraction aprs le frittage qui assure la diffusion des lments. Lespices qui ont une rsistance suprieure 700 MPa sont difficiles calibrer mais le frittage, qui suit une densification leve, nintro-duit pas une dispersion dimensionnelle importante, et ltat de sur-face est meilleur que celui produit par le frittage direct dune picecomprime.

4. Finition

Aprs les oprations prcdentes, on peut effectuer les traitementsthermiques ou superficiels qui sont communs en mtallurgie.

Les traitements thermiques, tels que la trempe ou le durcissementpar prcipitation ne posent aucun problme, tant quils sont ralissdans une atmosphre neutre ou rductrice. Les traitements en bainsde sels sont viter ds que la porosit est ouverte.

Les courbes TTT et TRC (articles de la rubrique Traitements ther-miques de ce trait) des alliages non poreux peuvent tre utilises,car les vitesses de refroidissement sont gouvernes par la diffusivitthermique qui est peu influence par la porosit. En effet, laconductivit thermique du solide varie comme 1 1,5 et, comptetenu de la conductivit de lair dans les pores, le coefficient 1,5


Toute reproduction sans autorisation du Centre franais dexM 864 10 Techniques de lIngnieur, trait

se rapproche de 1,3. Dautre part, la capacit thermique volumiquevarie videmment comme 1 et le rapport des deux /c comme1 0,2 ( est la porosit volumique, la masse volumique et cla capacit thermique volumique).

Dans les revtements anti-corrosion, les procds lectro-chimiques, qui sont les plus efficaces, ncessitent la fermeture despores. Lorsque la porosit est infrieure 7 %, il suffit dun tonnelageavec des billes, mais, au-del, il faut imprgner les pices avec laparaffine ou une matire plastique.

Rfrences bibliographiques

[1] BRUNEL (G.P.) et EUDIER (M.). Powders andGrains. P. 367 Balkema, Rotterdam (1989).

[2] Tolrances et vrifications dimensionnelles.AFNOR, Paris (1993).ploitation du droit de copie est strictement interdite. Matriaux mtalliques

Fabrication des produits fritts1. Mise en forme1.1 Compression uniaxiale1.1.1 Gnralits1.1.2 Physique de la compression1.1.2.1 Compressibilit1.1.2.2 Rpartition des pressions1.1.2.3 Cohsion1.1.2.4 Dformations lastiques ljection

1.1.3 Presses et outillages de compression1.1.4 Proprits du comprim

1.2 Compression isostatique1.3 Laminage. Extrusion1.4 Compression par impulsions1.5 Mthodes de formage sans compression1.5.1 Moulage sec1.5.2 Moulage en barbotine et par injection1.5.3 Moulage par projection

2. Frittage2.1 Frittage en phase solide2.1.1 Origines du frittage2.1.2 Paramtres du frittage2.1.2.1 Atmosphre de frittage2.1.2.2 Temprature et dure du frittage

2.2 Frittage avec phase liquide2.2.1 Phase liquide transitoire2.2.2 Phase liquide permanente

2.3 Fours de frittage2.3.1 Fours continus et semi-continus2.3.2 Fours statiques

3. Recompression. Calibrage3.1 Calibrage3.2 Recompression

4. FinitionRfrences bibliographiques

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