Le traitement de surfaces dans le domaine de l'industrie est une opération courante qui est constamment en évolution et qui regroupe de nombreux procédés parmi lesquels le traitement de surfaces par projection d'abrasifs. Le décapage de surfaces par projection d'abrasifs est une opération importante qui est devenue depuis quelques années une alternative viable aux procédés conventionnels de décapage chimique. C'est une opération mécanique qui consiste a projeter un agent de traitement sous forme de grains plus ou moins abrasifs sur un subjectile dans le but de modifier physiquement sa surface.
Des procédés très varies existent. Leur choix et leurs applications dépendent essentiellement d'un certain nombre de facteurs tels que le coût, les contraintes environnementales, la taille, la forme et l'etat des surfaces. On distingue:
- le grenaillage (de précontrainte)
- le sablage
- le décapage par média solides (plastiques, micro billes de verre, bille de glace CO2, amidon de blé, corindon)
- le décapage par agicides (végétaux)
- le décapage par bain de sable en lit fluidise
La législation de plus en plus contraignante vis-à-vis de l'utilisation des produits toxiques et de l'élimination des déchets industriels a orienté les recherches vers l'emploi de matériaux abrasifs dont les impacts sur l'environnement restent concevables.
Les matériaux granulaires tels que le maïs, le blé, le riz ont par rapport à ces considérations d'ordre environnemental un avantage certain, car ils sont biodégradables et aisément pyrolysables.
La nature du matériau, sa forme, sa granulometrie et sa dureté sont les principaux paramètres qui rentrent en ligne de compte dans la caractérisation du pouvoir abrasif des matériaux granulaires. La dureté, notion qui reste très intuitive, est de le loin la plus importante quoique dépendant étroitement des autres paramètres (forme, granulometrie, nature). Un abrasif peut avoir une grande dureté sans pour autant avoir un grand pouvoir d'abrasion. Cela tient compte de la forme (sphérique ou angulaire) essentiellement.
Il existent différentes méthodes de caractérisation de la dureté des matériaux granulaires:
- l'essai de dureté par rayage (échelle de Mohs)
- l'essai de dureté par rebondissement
- l'essai de dureté par pénétration
- l'essai de dureté par broyage et tamisage (indice de dureté)
Il s'agit d'une échelle non linéaire allant de 1 à 10, permettant de déterminer la dureté relative d'un minéral en procédant par rayage comparatif avec des minéraux de référence de dureté connue (Cf. tableau).
| Dureté | Minéral de référence |
| 1 | Talc |
| 2 | Gypse |
| 3 | Calcite (CaCO3) |
| 4 | Fluorite (CaF2) |
| 5 | Apatite |
| 6 | Feldspath |
| 7 | Quartz (SiO2) |
| 8 | Topaze |
| 9 | Corindon (Al2O3) |
| 10 | Diamant |
Cette notion a été introduite par Louis-Alexandre1. Il a développé une méthode simple permettant de caractériser la dureté des grains de maïs à partir d'un broyage et d'un tamisage. Il définit l'indice de dureté (ID) comme étant le pourcentage de la quantité passant au travers du tamis rapportée à la quantité (obtenue après broyage) soumise au tamisage:
Il a étudié l'impact des différents paramètres tels que la taille des mailles du tamis, la teneur en eau de l'échantillon et sa masse, le type de mâchoires du broyeur ainsi que leur écartement, sur l'indice de dureté.
Cette notion que nous avons développée, s'inspire de l'essai de détermination de l'indice de broyabilité HARDGROVE (norme ISO 5074) permettant de connaître la dureté de la houille.
Conformément à la procédure décrite dans cette norme, nous calculons la masse (m) en grammes de la prise d'essai passant au travers d'un tamis de 80 µm à l'aide de la relation:
m1 est la masse en gramme de la prise d'essai retenue sur ce tamis.
La masse m est l'indice de broyabilité du matériau. Plus cet indice est faible, plus la dureté du matériau est importante.
Note: un broyeur à couteaux type Pulverisette 15 a été employé.
1 LOUIS-ALEXANDRE A, La texture des grains africains: détermination de la vitrosité et de la dureté, relation avec les propriétés physico-chimiques et avec l'obtention de produits de transformation. Thèse de Doctorat INPT 1991.
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