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Comment la projection de CO2 fonctionne-t-elle ?

Découvrez comment la projection de glace carbonique fonctionne.

La projection de CO2 fonctionne en raison de trois facteurs principaux : l’énergie cinétique des pellets, les effets du choc thermique et les effets de l’énergie cinétique et de la sublimation. Cold Jet optimise les performances de projection pour chaque application en combinant ces forces et en ajustant :

  • la pression de l’air comprimé
  • le type de buse de projection (distribution de vitesse)
  • la taille des pellets de CO2 et leur densité
  • le taux de masse des pellets et la densité de flux (particules par unité de surface par seconde)

Énergie cinétique du pellet

Le processus Cold Jet intègre des buses à grande vitesse (supersonique) pour des applications de préparation de surfaces et de décapage de revêtement. Étant donné que la force de l’impact cinétique est un produit de la masse des pellets et de la vitesse au cours du temps, le système de projection Cold Jet atteint la plus grande force d’impact de pellets de CO2 solides possible en propulsant ceux-ci aux plus hautes vitesses réalisables dans le secteur du nettoyage cryogénique.

Même à des vitesses d’impact élevées et à des angles d’incidence frontale directe, l’effet cinétique de pellets de CO2 solides est minime par rapport aux autres supports (grains abrasifs, jet de sable, PMB). C’est en raison de la mollesse relative du CO2 solide, qui n’est pas aussi dense et dur que d’autres supports de projectile. De plus, le pellet change de phase et passe d’un état solide à un état gazeux pratiquement instantanément lors de l’impact, ce qui fournit effectivement un coefficient de restitution quasi inexistant lors de l’équation de l’impact. Très peu d’énergie lors de l’impact est transférée dans le revêtement ou le substrat, de sorte que le processus de projection Cold Jet est considéré comme étant non abrasif.

Choc thermique

La sublimation instantanée (changement de phase de l’état solide à gazeux) des pellets de CO2 lors de l’impact absorbe la chaleur maximale de la couche très mince supérieure du revêtement de surface ou contaminant. Un maximum de chaleur est absorbé en raison de la chaleur de sublimation latente.

Le transfert de chaleur très rapide dans le pellet de la couche supérieure du revêtement crée une différence de température extrêmement grande entre les micro-couches successives à l’intérieur du revêtement. Ce gradient thermique très prononcé produit de fortes contraintes de cisaillement localisées entre les micro-couches. Les contraintes de cisaillement produites dépendent également de la conductivité thermique du revêtement et du coefficient thermique de dilatation/de contraction, ainsi que de la masse thermique du substrat sous-jacent. Le cisaillement élevé produit sur une très courte période de temps provoque la rapide propagation de micro-fissures entre les couches conduisant à la rupture d’adhérence finale du contaminant et/ou revêtement à la surface du substrat.

Effet thermique cinétique (sublimation)

La dissipation combinée de l’énergie de l’impact et du transfert de chaleur extrêmement rapide entre le pellet et la surface entraîne une sublimation instantanée du CO2 solide en gaz. Le gaz se dilate et le volume du pellet augmente près de 800 fois en quelques millisecondes, ce qui constitue effectivement une « micro-explosion » au niveau du point d’impact.

La « micro-explosion », à mesure que les pellets se transforment en gaz, est encore augmentée et vient soulever du matériau de base les particules de revêtement fracturées par le choc thermique. Ceci est causé par l’absence d’énergie de rebond du pellet, qui tend à distribuer sa masse le long de la surface au moment de l’impact. Le gaz CO2 s’étend vers l’extérieur le long de la surface et « le choc frontal » qui en résulte engendre une zone de haute pression concentrée entre la surface et les particules du revêtement fracturées par le choc thermique. Il en résulte une force de levage très efficace pour retirer les particules hors de la surface.

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