Aciers résistant à l’abrasion en mines et carrières

DR Hardox

DR Hardox

Les dernières avancées dans l’optimisation de la durée de vie des matériaux vont des nouveaux aciers à haute dureté aux matériaux mous résistant aux chocs et à l’abrasion.

Cette note recense l’ensemble des solutions, y compris celles exposées aux salons Samoter, Batimat, et à la Foire de Hanovre. Elles peuvent être réparties par type de composant :


- Contact du béton, sous forme pulvérulent, liquide, solide,
- Contact des roches et produits de carrière,
- Travail des chaussées,
- Extraction de chantier.

Le secteur du bâtiment, TP, mines et carrières utilise une gamme variée d’outillages et de matériels soumis à des sollicitations multiples (abrasion, chocs, sollicitations mécaniques, corrosion, …) en fonction de la nature du matériau de génie civil, à savoir béton, sable, gravier, terre, gravats, pierres, etc. en contact avec l’outil.

Solutions anti-usure. Zone centrale : choix des matériaux et conception.


Des aciers anti-abrasion à haute durée

Les dernières avancées ont révélé de nouveaux aciers anti-abrasion dont la résistance à l’abrasion atteint 3 à 4 fois celle des aciers anti-abrasion standards.
De nouveaux aciers anti-abrasion pour outillage robuste d’excavation : l’outillage d’excavation est une construction robuste exigeant :
- Une dureté élevée pour résister à l’abrasion et aux chocs,
- Une haute limite élastique pour une bonne tenue mécanique,
- Des tôles massives (pouvant dépasser les 40 mm d’épaisseur).

Les récents développements des aciers anti-abrasion permettent de proposer deux solutions pour ce type d’outillage :
- L’emploi de nouveaux aciers à haute dureté dont la dureté atteint 600 HB et 700 HB. Ils offrent de bonnes propriétés de soudage mais restent encore peu distribués (Cas du Hardox 600 et Hardox 700 chez SSAB Oxelösund AB, Suède).
- L’emploi d’un nouveau type d’acier combinant à la fois résistance à l’abrasion et haute résistance au choc. Ce qui en fait une solution de choix dans la construction de godets d’excavatrices.

Les derniers développements révélés aux salons Samoter 2005, Hanovre 2005 et Batimat 2005 portent sur :
- De nouveaux aciers anti-abrasion à très haute dureté,
- L’emploi de matériaux mous tels que caoutchouc ou polymère et de revêtements anti-abrasion,
- Une optimisation de la résistance à l’abrasion et au choc par la conception.

C’est le cas de l’acier Hardox HiTuf qui présente une bonne résistance à l’abrasion et 3 à 4 fois la résistance au choc d’un acier ordinaire 400 HB. Il est utilisé dans la construction de robustes godets.

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La liste suivante concerne la nouvelle génération des aciers anti-abrasion issus des derniers développements et disponibles sur le marché. Les principaux fabricants et distributeurs de ces aciers sont :
SSAB Oxelösund AB (Suède) : (www.ssabox.com). Cette société fabrique une gamme variée d’aciers anti-abrasion :
1) Aciers Hardox : des aciers à haute dureté sous forme de tôle de 3 à 120 mm d’épaisseur :
- Hardox 600 : dureté 600 HB. Adapté pour bennes, trémies, bétonnières, tombereaux, etc.
- Hardox 700 : dureté 700 HB. Mêmes applications que Hardox 600 mais avec une meilleure résistance à l’usure.
- Hardox HiTuf : nouvelle génération d’aciers combinant anti-abrasion et très haute résistance au choc. Adaptés pour de robustes godets et autres matériels TP soumis aux chocs et à une sévère abrasion.
2) Aciers Toolox : des aciers adaptés pour outillages massifs tels que marteaux piqueurs, percuteurs, etc. Ils associent résistance au choc et anti-abrasion avec un coût réduit. Ils existent en 2 nuances :
- Toolox 33 : de dureté 300 HB,
- Toolox 44 : de dureté 45 HRC. (www.toolox.com)

International Metal Service (Fr & Uk) : distributeurs de nouveaux aciers antia-brasion d’Usinor Industeel :
1) Creusabro 4800 : nouvel acier de dureté 400 HB offrant une résistance à l’abrasion 50% supérieure à celle d’un acier ordinaire 400 HB trempé à l’eau. Sa dureté augmente avec l’usure. Jusqu’à + 70 HB. Offre une bonne aptitude à la transformation.
2) Creusabro 4000 : de résistance à l’abrasion 30% supérieure à celle d’un acier 400 HB et 4 fois supérieure à celle d’un acier (type S355K2G3).
3) Creusabro 8000 : de dureté 470 HB, présente une résistance à l’abrasion 8 fois supérieure à celle d’un acier et 2 fois celle du Creusabro 4000. Bonne aptitude à la transformation.
4) RocMn : un acier au manganèse de dureté 540 HB offrant une bonne résistance à l’abrasion sous impact violent. Convient pour godets. (www.ims-uk.com, www.imsfrance.com)

• Industeel, Groupe Arcelor (EU & Fr) : distribue certains des aciers d’Usinor Industeel : Creusabro 4000, 4800, 8000. (www.industeel.info)

• Abraservice (Fr) : en plus du creusabro 4000 et 8000, Abraservice distribue un acier anti-abrasion à 12-14% de Manganèse, le Creusabro M. Bonne résistance à l’abrasion et aux chocs et aptitude à la transformation. (www.intramet.com)

De nouvelles solutions : revêtements anti-usure et matériaux synthétiques

Godet fabriqué en matière synthétique. DR Kalenborn

Godet fabriqué en matière synthétique. DR Kalenborn

Les derniers développements ont révélé de nouvelles solutions dans l’optimisation de la résistance à l’usure de l’outillage TP, etc.
Ces solutions nouvelles portent sur :
• Des revêtements anti-usure :
- Des revêtements au caoutchouc et polymères offrant une bonne tenue à l’abrasion et à la corrosion,
- Des rechargements par soudure d’un matériau anti-usure et résistant aux chocs tel que le carbure de chrome chez « Cutting Edges » par exemple.
• L’emploi des matériaux plastiques ayant une bonne tenue au choc. Ces matériaux présentent une grande légèreté et des surfaces lisses permettant un meilleur glissement du sable, béton, gravier dans une benne par exemple.
Les matières synthétiques utilisées sont : le polyéthylène, le polypropylène, et le chlorure de polyvinyle.

Vers une solution anti-abrasion par la conception

expertisejdv54visuel_5Pour réduire les coûts de l’outillage, la conception prévoit les nouveaux aciers ou matériaux dans les zones de l’outil où l’abrasion ou les chocs sont élevés.
Concentration d’abrasion et choc.
L’abrasion est plus importante au fond d’une benne ou d’un tombereau par exemple en raison du frottement sous le poids de la charge de terre ou sable… au cours des déchargements.

Cette construction ciblée est par exemple adoptée par le constructeur Hardox (Int.). De même, les revêtements sont effectués sur les zones de forte abrasion ou choc.

Cette construction ciblée est par exemple adoptée par le constructeur Hardox (Int.). De même, les revêtements sont effectués sur les zones de forte abrasion ou choc.

La solution anti-abrasion et anti-choc est de ce fait ciblée.
Vers une solution anti-abrasion et anti-choc ciblée :
Les solutions exposées aux différents salons 2005 montrent l’emploi :
- Des nouveaux aciers anti-abrasion à haute dureté (600 à 700 HB) dans les parois à forte abrasion,
- Des tôles en aciers anti-abrasion ordinaires 400 HB à 500 HB dans les zones où l’abrasion est réduite,
- Des épaisseurs de tôle importante (tôle massive de plus de 40 mm) dans les zones de fortes sollicitations mécaniques
- Des tôles d’épaisseur réduite dans les zones de sollicitation mécanique réduite.

Références :
Imer France : www.imer.fr
Hardox : www.hardox.com
Cutting Edges (USA) : www.cuttingedges.com

Note rédigée par Christophe Malavolta (HMi), Bernard Hansz (BHK Consulting) et JM Bélot (Cetim)


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  • saadane

    c'est quoi la différence entre l'abrasion et l'adhésion

  • m.maazou

    je demande le definition de HB