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Increased performance of piston-rings by coating architectures

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Des progrès techniques liés à la recherche de performances

Des revêtements nano-composites révolutionnaires ont été mis au point pour améliorer les performances des composants de moteurs à combustion interne et pour contribuer à la fabrication de moteurs plus fiables pour les secteurs de l'automobile et de la construction maritime.

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Alors que le secteur automobile continue à consacrer des ressources considérables à l'amélioration des normes en matière d'économies de carburant et d'émissions des véhicules, l'allongement de la durée de vie des composants de moteurs est désormais une priorité pour les ingénieurs. L'objectif final des travaux de recherche effectués dans le cadre du projet RINGCOAT consiste à réduire les frictions et améliorer la résistance à l'usure et à la corrosion des segments de pistons. Des revêtements par pulvérisation thermique d'HVOF (High velocity oxygen fuel, carburant à oxygène haute vitesse) ont été identifiés en tant que candidats prometteurs pour le remplacement de l'électrodéposition au chrome dur largement utilisée pour satisfaire aux besoins de tolérance aux détériorations. Alors que les techniques de revêtement actuelles s'avèrent de plus en plus insuffisantes pour résister aux conditions de travail difficiles des segments de pistons, un nouveau revêtement en acier à structure en nano-composites semble posséder d'excellentes propriétés à cet égard. Dans des environnements très corrosifs ou abrasifs, l'acier est rarement utilisé car les matériaux disponibles sont insuffisants, d'où une usure prématurée et la nécessité de remplacements réguliers pour éviter la saisie. Les chercheurs d'Inasmet-Tecnalia ont utilisé des techniques de pulvérisation thermique pour maintenir la nanostructure des poudres amorphes nanométriques. La fusion complète des particules a pu être évitée grâce à l'énergie cinétique particulaire élevée disponible lors du processus de pulvérisation thermique HVOF. En outre, le refroidissement rapide des particules lors de l'impact sur le substrat a permis la fabrication de revêtements haute densité avec moins de tensions résiduelles et une meilleure métallisation. Les performances tribologiques de prototypes de segments de pistons à revêtements par dépôt thermique d'acier ont été évaluées dans des moteurs de bateaux, de voitures et de motos. Les nouveaux revêtements en acier à structure nano-composite ont fait preuve à la fois de performances techniques supérieures et d'une meilleure compétitivité en termes de coûts.

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