Dans les industries du caoutchouc, des plastiques et des matériaux composites, le mélangeur interne est un équipement essentiel. Son rotor, fonctionnant en continu à haute température, haute pression et sous d'intenses forces de cisaillement, est soumis à une usure abrasive importante. Au fil du temps, les pales du rotor subissent une usure progressive, une fatigue du substrat et une diminution de la dureté superficielle. À mesure que le jeu augmente et que le flux de matière devient instable, le mélangeur interne peut engendrer une consommation d'énergie accrue, des vibrations et même des arrêts inattendus.
Par conséquent, l'amélioration des performances de la surface du rotor, le renforcement de la résistance à l'usure et l'allongement de la durée de vie des équipements sont devenus des objectifs essentiels tant dans la fabrication que dans la remise à neuf.
Conditions de fonctionnement et défis des rotors de mélangeurs internes
Les rotors de mélangeurs internes, tels que les modèles Banbury et Intermix, doivent résister à des conditions extrêmes lors du mélange du caoutchouc :
- Des particules abrasives comme le noir de carbone, la silice, l'oxyde de zinc et des additifs impactent et polissent constamment les surfaces des pales du rotor.
- Le rotor est simultanément soumis à une contrainte de cisaillement élevée, à une température élevée et à un contact étroit avec la paroi de la chambre de mélange, ce qui entraîne des fissures de fatigue et un écaillage de la surface.
- Les méthodes de réparation traditionnelles, telles que le soudage local ou le traitement thermique, offrent une durabilité limitée et nécessitent un entretien fréquent.
Ces défis soulignent la nécessité d'une méthode de renforcement de surface offrant une dureté, une ténacité, une résistance au cisaillement et une stabilité opérationnelle à long terme élevées.
Qu'est-ce que le soudage PTA (Plasma Transferred Arc) ?
Soudage à l'arc plasma transféré (PTA)est une technologie avancée d'alliage et de renforcement de surface.
Grâce à un arc plasma à haute énergie, des poudres métalliques — telles que des alliages à base de Ni, des alliages à base de Co ou des composites WC/Ni — sont fondues et déposées avec précision sur la surface du rotor. Une fois solidifiée, la matière forme une couche d'alliage dense et sans défaut, présentant une forte liaison métallurgique avec le substrat du rotor.
Principaux avantages du soudage PTA
- Forte liaison métallurgique entre le revêtement et le substrat ;
- Épaisseur de revêtement réglable, généralement de 0,8 à 3 mm ;
- Faible taux de dilution et microstructure uniforme ;
- Compatibilité avec les systèmes automatisés ou robotisés pour une production stable.
Le soudage PTA est donc devenu l'une des techniques de renforcement de surface les plus fiables pour améliorer la durabilité des rotors de mélangeurs internes.
Limites des méthodes traditionnelles de réparation des rotors
Bien que le soudage par recouvrement, la projection thermique et le durcissement superficiel soient couramment utilisés pour améliorer la résistance à l'usure des rotors, ces méthodes présentent souvent les inconvénients suivants :
Faible adhérence mécanique, rendant le revêtement sujet au décollement sous forte charge ;
•Dilution élevée, réduisant la dureté de l'alliage et sa résistance à l'usure ;
•Déformation thermique, affectant la précision dimensionnelle ;
•Durée de vie relativement courte, entraînant des réparations répétées et des temps d'arrêt coûteux.
Ces limitations incitent l'industrie à adopter une solution de renforcement plus avancée et plus économique.
Principes d'application du soudage PTA sur les rotors de mélangeurs internes
Le soudage PTA est appliqué aux zones les plus critiques et les plus sujettes à l'usure du rotor :
•Bords d'attaque et surfaces latérales des pales hélicoïdales ;
•faces d'extrémité du rotor en contact avec la chambre de mélange ;
•Zones à forte friction et à fort impact où le flux de matière est le plus agressif.
Lors du traitement, la poudre d'alliage est introduite dans l'arc plasma, fondue instantanément et fusionnée sur la surface du rotor.
Le revêtement obtenu offre une dureté élevée, une résistance au cisaillement améliorée et une qualité de surface constante, assurant un fonctionnement stable du rotor lors de cycles de mélange continus.
Avantages en termes de performance du renforcement PTA
Le renforcement de surface par PTA améliore considérablement les performances globales des rotors de mélangeurs internes :
- Dureté de surface : HRC 55–65, personnalisable par le choix de l'alliage ;
- Résistance à l'usure : Durée de vie prolongée de 3 à 6 fois ;
- Résistance d'adhérence : supérieure à 70 MPa, assurant une adhérence à long terme ;
- Efficacité opérationnelle : des surfaces de rotor plus lisses améliorent le flux de matière, ce qui améliore l'efficacité du mélange d'environ 10 %.
Grâce à sa surface renforcée en PTA, le rotor reste stable même dans des environnements d'exploitation extrêmes, réduisant ainsi la fréquence des arrêts et les coûts de maintenance.
Conclusion
Pour les rotors de mélangeurs internes fonctionnant dans des conditions d'usure et de cisaillement intenses, le soudage à l'arc plasma transféré (PTA) offre une solution de renforcement de surface puissante et économique.
Qu’elle soit utilisée pour la fabrication de nouveaux rotors ou la remise à neuf de composants usés, la technologie PTA offre des améliorations substantielles en matière de résistance à l’usure, de stabilité opérationnelle et de durée de vie.
Shanghai Duomu Industrial Co., Ltd.fournitsolutions de soudage PTA personnalisées, en proposant des systèmes d'alliages sur mesure et des paramètres de processus optimisés pour aider les clients à maximiser l'efficacité et la fiabilité à long terme de leurs équipements.
Date de publication : 14 novembre 2025