L'IRA met à l'essai un nouveau revêtement pour les trains d'atterrissage

Le nouveau procédé HVOF protège le train d'atterrissage des aéronefs contre l'usure et la corrosion.

De la coutellerie en acier inoxydable aux prothèses pour les hanches et les genoux, le chrome fait maintenant partie de notre quotidien. Sous forme solide, le chrome est inoffensif, mais le chrome hexavalent — une variante associée au placage électrolytique au chrome pour protéger les composants de trains d'atterrissage contre l'usure et la corrosion — est cancérigène, et il est à l'origine d'une série de problèmes de santé, comme la perforation des voies nasales et des éruptions cutanées.

Le Canada est le plus important fournisseur mondial de trains d'atterrissage. Face aux restrictions plus rigoureuses imposées par l'agence de protection environnementale des États-Unis sur le chrome hexavalent et compte tenu du fait que d'autres pays comptent emboîter le pas, des travaux sont en cours pour adopter un nouveau procédé de revêtement. "C'est dans l'intérêt de tous d'être prêts à temps lors de l'adoption de cette législation", affirme le directeur de projet de l'IRA, le D^r Jean-Pierre Immarigeon. "Si les nouvelles techniques peuvent être maîtrisées, vous pouvez les adopter avant que ne le soit la législation."

La meilleure technique de remplacement propre envisagée par l'industrie aérospatiale est un revêtement composite céramique-métal appliqué par projection oxyfioul haute vitesse (HVOF), un procédé de vaporisation thermique plus sûr pour l'environnement que le placage au chrome et qui présente des possibilités d'économies de temps et d'argent.

Dans le cadre des efforts canado-américains visant à évaluer des solutions de remplacement, l'IRA travaille en partenariat avec Orenda Aerospace Corporation, l'Institut des matériaux industriels du CNRC, le Centre d'innovation du CNRC (CI) à Vancouver, Vac-Aero International et le ministère de la Défense nationale en vue d'évaluer la résistance à la corrosion, les propriétés de résistance à la fatigue et la résistance à l'usure des revêtements en cermet produits par le procédé HVOF. Orenda dirige les efforts en R-D du Canada visant à mettre au point le procédé de revêtement et à examiner la relation entre les conditions de traitement et la qualité du produit. Dans cette optique, le Laboratoire des structures, des matériaux et de la propulsion de l'IRA est en train de mettre à l'essai des éprouvettes de carbure de tungstène-cobalt alliant 4 pour cent de chrome (WC10Co4Cr). Pendant ce temps, l'équipe américaine met à l'essai une version différente du revêtement, du carbure de tungstène-cobalt (WC17Co). Les deux pays partagent les résultats de leur recherche.

L'IRA compte sur l'expertise des installations du CNRC et de partenaires industriels partout au Canada pour mener à bien ce projet. Les paramètres de vaporisation ont été élaborés en collaboration avec l'Institut des matériaux industriels (IMI), et la vaporisation a été exécutée par VAC-Aero International. Des essais de corrosion et de fatigue sont en cours aux installations de l'IRA à Ottawa, tandis que les essais d'usure sont pris en charge par le CI. "L'IRA fournit l'infrastructure nécessaire à l'exécution d'une telle évaluation", indique le D^r Immarigeon. "Personne ne dispose des ressources permettant d'effectuer les études poussées que nous menons."

Le procédé HVOF se révèle très prometteur pour réduire la durée d'immobilisation et les coûts de maintenance des avions militaires Hercules et F-18. Ce nouveau procédé ne prend qu'une ou deux heures, comparativement à 24 heures pour le placage au chrome, et il nécessite une maintenance moins fréquente. "C'est un secteur dans lequel nous pouvons, grâce à la R-D, cerner des économies potentielles en utilisant un revêtement qui présente une meilleure durabilité, est plus facile à appliquer et est moins toxique", ajoute Ken McRae, chef de la Section recherche sur les véhicules aériens de la Direction de la R-D de la Défense.

Jusqu'à présent le procédé HVOF s'est bien comporté dans les essais de corrosion et d'usure, donnant des résultats égaux ou supérieurs au placage au chrome. Un phénomène imprévu s'est produit au cours des essais de fatigue : sous des efforts de compression extrêmes (environ 200 ksi), le revêtement a tendance à s'écailler. Même si la plupart des trains d'atterrissage ne sont normalement pas soumis à des efforts de compression de cette intensité, cette situation pourrait se produire dans certains cas. "Dans le cas des avions qui appontent, les charges sont assez élevées et elles peuvent atteindre 220 ksi", précise l'agent de recherche de l'IRA, David Dudinski.

L'IRA a aidé Orenda à analyser la cause de l'écaillage et à corriger ce phénomène, ce qui pourrait se traduire par la modification de la composition du revêtement ou des paramètres de vaporisation. L'écaillage sous fortes charges peut constituer un avantage par rapport au placage au chrome, lequel se fissure sous des efforts de compression élevé, mais ne s'écaille pas, ce qui le rend plus difficile à détecter. Contrairement au placage au chrome, les dommages du revêtement HVOF sont clairement visibles et ils peuvent être réparés rapidement et de façon économique.

L'IRA terminera les essais sur éprouvettes au cours de la prochaine année. Dans l'intervalle, trois principaux fabricants canadiens de trains d'atterrissage BF Goodrich, Messier-Dowty et Héroux Inc. se préparent aux essais grandeur nature.

La participation du Canada à ces essais aidera à assurer que notre pays soit en position de réagir rapidement lorsque les normes de l'industrie changeront. "Nous essayons d'assurer que le savoir-faire soit présent au Canada pour que les entreprises canadiennes considèrent tout le procédé comme un produit canadien", indique le D^r Immarigeon." C'est un bon exemple d'intégration entre différentes organisations pour le maintien de la vitalité de l'industrie canadienne."