Procédés efficaces pour les surfaces en acier et en fonte
L’oxygène et la chaleur génèrent la calamin
Lorsque l’acier ou la fonte sont chauffés, le contact avec l’oxygène entraîne la formation de calamine. Celle-ci doit être éliminée pour garantir une transformation ultérieure efficace du produit.
La calamine se forme principalement lors des procédés de formage, tels que le laminage ou le forgeage en haut fourneau, mais aussi lors des traitements thermiques et des processus de durcissement visant à renforcer la résistance des surfaces métalliques ou en acier.
Pour éviter les défauts de surface lors des étapes ultérieures de transformation (peinture ou usinage mécanique), toute trace de calamine doit être préalablement éliminée du matériau. Plusieurs procédés mécaniques, chimiques et électrochimiques (décalaminage électrochimique) permettent d’atteindre cet état.
Une forme particulière est la calamine de soudage, sous-produit du processus de soudure. Celle-ci doit également être entièrement éliminée avant tout revêtement.
Procédés de décalaminage : Quelles méthodes mécaniques et chimiques existent ?
Décalaminage par Grenaillage : Exigences spécifiques pour les équipements
Le décalaminage par Grenaillage à turbines ou à roues centrifuges est particulièrement efficace. En effet, les couches de calamine présentent généralement une grande dureté et nécessitent une forte puissance d’impact des abrasifs projetés. Cette puissance est indispensable pour obtenir une surface en acier parfaitement propre après le grenaillage.
Dans les grandes usines de laminage, les tôles d’acier, les tôles en acier inoxydable ou l’acier brut sont souvent décalaminés directement après leur fabrication à l’aide d’installations de Grenaillage, puis équipés d’une protection anticorrosion. Les tôles sont ensuite livrées au client final. Outre les laminoirs, les secteurs de la production d’acier, les forges et les ateliers de traitement thermique font partie des utilisateurs classiques du décalaminage.
Selon leur classification, la calamine adhère avec une intensité variable aux différents matériaux. La calamine sèche, qui se forme sur les aciers au carbone, s’élimine relativement facilement. En revanche, pour éliminer la calamine collante – qui forme une couche mince, fermée et très adhérente –, un Grenaillage long et intensif à très haute vitesse d’abrasif est nécessaire. Ce résidu impose également des exigences particulières aux équipements : si la calamine détachée pénètre dans le circuit d’abrasif, elle agit comme du papier de verre. Cela entraîne une usure extrêmement rapide des pales de turbine et, dans le pire des cas, endommage les pièces. Les installations de Grenaillage pour le décalaminage doivent donc disposer d’un système de préparation d’abrasif extrêmement fiable, doté d’un tri aéraulique efficace.
Une variante spécifique du décalaminage est le Grenaillage humide des composants en acier inoxydable, appelé « Pure Finish ». Ce procédé est particulièrement utilisé pour traiter les surfaces destinées à l’industrie agroalimentaire.
Décalaminage par Tribofinition : Le traitement le plus efficace pour les petites et moyennes pièces en grandes quantités
En dehors des grands laminoirs et fonderies traitant des pièces de très grandes dimensions, la Tribofinition peut également être le procédé de choix pour le décalaminage de l’acier brut. Les pièces issues de traitements thermiques, surtout lorsqu’elles sont produites en grandes séries, peuvent être décalaminées ou simplement débarrassées de leurs colorations (oxydes) de manière particulièrement économique dans des installations de Tribofinition. Ces techniques sont particulièrement adaptées lorsque les impuretés de surface (oxydes, calamine, dépôts) n’adhèrent pas trop fortement aux pièces. Un autre avantage majeur de la tribofinition réside dans la possibilité d’automatiser entièrement plusieurs étapes de processus via une programmation dédiée.
Ainsi, dans des installations de Tribofinition spécialement modifiées, les pièces peuvent être nettoyées, décalaminées et polies simultanément. L’ébavurage, le meulage, le lissage et le polissage peuvent également être combinés selon les besoins. Pour certaines applications, le traitement « pièce contre pièce » – sans média abrasif – s’avère même très efficace. Le nettoyage et le décapage sont même possibles dans les zones intérieures en forme de douille. Un autre critère de décision est le résultat de surface souhaité : la Tribofinition permet d’obtenir des surfaces relativement lisses si nécessaire, tandis que le décalaminage par Grenaillage produit plutôt une surface rugueuse et très homogène. Le choix dépend également de la facilité d’intégration de l’installation dans la ligne de production et du traitement ultérieur des pièces après décalaminage.
Décalaminage chimique et électrochimique
Outre les procédés mécaniques de décalaminage – qui incluent, en plus du Grenaillage et de la Tribofinition, le décalaminage manuel (souvent à l’aide de lamelles abrasives en céramique) et le traitement dans un laveur de calamine –, des procédés chimiques sont également disponibles. Le décalaminage chimique, généralement réalisé par décapage, consiste à immerger la pièce dans un bain où la couche de calamine est dissoute par des acides tels que l’acide chlorhydrique ou sulfurique. L’acide réagit avec les oxydes de fer et élimine la couche dure et cassante de la surface métallique. Cet effet peut être amplifié par l’ajout de courant électrique.
Ce procédé est particulièrement efficace pour le décalaminage de géométries complexes et de zones difficiles d’accès. Cependant, il présente l’inconvénient de nécessiter une élimination minutieuse des résidus d’acide pour éviter la corrosion. De plus, il génère des vapeurs nocives pour la santé et des eaux usées polluantes. Enfin, en cas de traitement inapproprié, le matériau de base peut être attaqué.
Que devez-vous savoir sur le décalaminage ?
Questions fréquentes en un coup d’œil.
Qu’est-ce que la calamine et comment se forme-t-elle ?
D’un point de vue chimique, la calamine est un oxyde ou un mélange d’oxydes qui se forme à la surface du fer ou de l’acier lorsque le métal réagit avec l’oxygène à haute température. Elle se compose principalement d’un mélange de différents oxydes de fer, notamment la wüstite (FeO), l’oxyde de fer(II), la magnétite (Fe3O4), un oxyde de fer(II,III), ainsi que l’hématite (Fe2O3), l’oxyde de fer(III). Ces couches d’oxyde se forment à haute température, adhèrent fermement à la surface métallique et constituent une couche dense et dure, difficile à éliminer mécaniquement.
Quelle est la différence entre la calamine et la rouille ?
La calamine et la rouille sont toutes deux des produits d’oxydation du fer, mais elles diffèrent considérablement par leur formation et leurs propriétés. Alors que la rouille se forme à température ambiante et en présence d’eau, la calamine apparaît principalement à haute température, généralement sans intervention d’eau. La calamine adhère fermement à la surface métallique et forme une couche dense et dure, tandis que la rouille reste en surface, rend le matériau poreux et favorise la corrosion de manière continue.
Quelle est la différence entre la calamine et la perte au feu ?
La calamine désigne la couche d’oxyde qui se forme à haute température sur la surface métallique, tandis que la perte au feu indique la perte de matière résultant de l’oxydation, de la combustion ou de la scorification. Lors de la fabrication de l’acier, ces pertes peuvent atteindre jusqu’à 4 % du poids initial. Selon le processus de formation, la calamine est également appelée battitures, écailles de recuit, scories de forge ou calamine de laminage.
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