Action 4P Produire Proprement des Pièces Propres

Un certain nombre d’équipements est nécessaire pour assurer les fonctions de lavage et la sécurité d’une machine. Le choix, la performance et le dimensionnement de ces équipements résultent des besoins de lavage et des impositions réglementaires.

Réservoir / cuve supplémentaire

La possibilité de disposer d’une machine avec plusieurs réservoirs (ou plusieurs cuves) permet de préserver le plus possible la propreté du dernier produit utilisé, par lavages successifs dans des bains différents, de moins en moins contaminés.

Le retour de solvant propre, provenant du distillateur, se fait toujours dans le dernier réservoir de produit.

En cas de risque d’oxydation des pièces après lavage, un autre réservoir (ou cuve) peut être ajouté pour faire un regraissage avec un produit spécifique.

Le nombre de réservoirs de produit de lavage est généralement de 2 à 3.

Installation de préservation du produit

Distillation

Dans le cas d’utilisation d’un solvant, une bonne distillation permet de le régénérer, par séparation des salissures (huile en particulier), et de ne réinjecter qu’un solvant propre dans la machine pour le lavage.

La distillation peut se faire lors de phases d’arrêt de la machine, soit de manière continue, ce qui est indispensable pour les machines utilisées en trois postes.

La distillation peut se faire dans un équipement incorporée à la machine, ou sur une installation séparée.

Le dimensionnement de la distilleuse doit être fait en fonction du flux maximum d’huile apporté par les pièces.

Déshuileur

Le déshuileur a la même finalité que l’installation de distillation (c'est-à-dire épurer le produit de lavage), mais il est utilisé pour les produits lessiviels, qui ne peuvent pas être distillés comme les solvants.

 Il existe différents types de déshuileur :

• A décantation,
• Par centrifugation,
• A bande ou à disque,
• Etc.

Séparateur d'eau

Lors du chargement dans la chambre de travail, une certaine humidité peut être introduite par l’air ambiant et par les pièces.
Pour éviter que cette eau retourne dans la cuve de solvant propre, après la phase de condensation, il convient de la piéger par un séparateur d’eau, qui agit tout simplement par différence de masse volumique.
Le séparateur d’eau a également pour fonction d’éviter la corrosion de la machine et, bien sûr, des pièces.

Possibilités d'agitation

Mouvements des paniers

L’action mécanique, peut être obtenue, ou améliorée, de différentes manières.

Une des possibilités courante est de créer un mouvement des paniers.

 Différents mouvements sont généralement possibles, suivant les machines:

•  Oscillation (ou balancement) : utilisée pour améliorer le lavage, par rapport à une position statique, en orientant les différentes parties des pièces au flux de circulation du produit de lavage. Le degré d’oscillation, et parfois la vitesse, peuvent être choisis lors de la programmation du cycle.
• Rotation : lorsque cette option est possible, elle améliore encore les performances, en particulier en favorisant le vidage des trous. Certains équipement ont la possibilité de faire de la rotation pas à pas (par à coups) afin d’augmenter la vitesse relative pièce / fluide.

Dans le cas le pièces fragiles, ces options ne peuvent pas toujours être utilisés, à cause des risques de chocs entres pièces. La rotation impose par ailleurs de fermer les paniers par des couvercles.

Agitation / turbulences

Ce dispositif est utilisé dans le cas d’immersion dans une chambre de travail, ou dans une cuve. L’agitation est effectuée grâce à des agitateurs mécaniques ou des systèmes d’injection (pouvant être à haute pression). Cette agitation facilite le détachement des particules collées sur les pièces par l’action mécanique.

L’importance de cette action est déterminée par la puissance mise en œuvre.

De plus, ces turbulences, en provoquant des effets d’aspiration au niveau des trous borgnes, facilitent la libération des particules emprisonnées.

L’agitation empêche également la formation d’un dépôt d’huile à la surface du bain, qui serait redéposé sur les pièces à leur sortie.

Aspersion

L’aspersion se fait grâce à des jets (rampes d’aspersion) sur les pièces à nettoyer. Les jets de produit de lavage sont dirigés dans tous les sens (haut, bas, gauche, droite) et peuvent être positionnés de façon à nettoyer toutes les surfaces des pièces. Leur pression varie de 2 à 5 bars. Un panier tournant ou des rampes tournantes permettent d’améliorer l’efficacité du lavage. Une amélioration supplémentaire peut être faite en faisant la rotation du panier et des rampes simultanément et dans des sens différents.

Ultrasons

La plupart des machines possèdent un équipement ultrasonore. Cet équipement est composé d’un convertisseur de courant électrique et de transducteurs qui émettent des ondes ultrasonores (fréquence > 20 kHz). Ces ondes se propagent dans le liquide et créent des bulles de cavitation qui, en éclatant, libèrent de l’énergie au contact des pièces. Ceci facilite le décollement des particules, mêmes adhérentes, et favorise leur dissémination dans le liquide.

Le choix de la longueur d’onde a un impact sur la capacité de décollement :

• Plus la fréquence est basse, plus les bulles de cavitation sont grosses et plus l’extirpation est élevée.
• Par contre, plus la fréquence est élevée, plus les bulles de cavitation sont petites et plus la pénétration dans les interstices est élevée.

En pratique, une fréquence de l’ordre de 25 kHz est utilisée pour une force d'arrachement maximale et une fréquence d’environ 47 kHz pour un nettoyage de précision.

Suivant les équipements et les machines certaines possibilités se rencontrent :

• Utilisation de phases à fréquences différentes : 25 kHz au départ puis 47 kHz,
• Balayage de fréquence, ce qui permet d’éliminer des ondes stationnaires,
• Fréquences élevées (jusqu’à 130 kHz), pour le nettoyage de pièces difficiles et pour des applications très exigeantes.

Pour être efficace, l’utilisation des ultrasons nécessite une puissance ultrasonore suffisante, qui doit s’exprimer par rapport au volume de produit de lavage dans la cuve ou la chambre de travail (Généralement entre 15 et 20 W/l).

Le produit de lavage utilisé intervient dans l’efficacité des ultrasons, à cause de leur transmission plus ou moins bonne : l’eau est en principe le meilleurs fluide sur ce point.

Certaines pièces, avec des surfaces fragiles, peuvent présenter des endommagements superficiels  (cas de certains revêtements), en particulier avec les fréquences les plus basses.

Filtration

La filtration du produit de lavage influe considérablement sur la disparition des copeaux. Elle peut se faire en entrée de chambre (ou cuve) ou en sortie.

Il existe deux types de filtres :

• Filtre à poche type « chaussette » dans laquelle le produit circule en laissant les particules en fonction de la porosité du filtre.
• Filtre bougie (« cartouche ») qui concentre le produit en son milieu et l’évacue en le faisant traverser des membranes filtrantes.

Le système de filtration peut devenir complexe en fonction des options choisies. Ces choix vont avoir des incidences en termes de coûts d'exploitation, de coûts d'achat, de temps de cycle, etc :

• La taille de filtration : 
• Le colmatage des filtres est gênant par la perte de charge qu’il provoque, ce qui freine le flux de filtration, mais surtout à cause des risques d’endommagement, ou d’éclatement, des filtres, qui conduiraient à disperser toute la pollution retenue dans le fluide de lavage, ou de rinçage.
  Il faut donc mettre en œuvre un compromis adapté à la fois au niveau de pollution toléré, et aux quantités de salissures entrant avec les pièces. Ceci ne peut généralement être obtenu qu’avec un étagement correct des différents niveaux de filtration, choisis en général entre 100 et 5 µm, de manière à préserver les filtres les plus fins.
• La filtration continue: le produit ne traverse pas seulement les filtres lors de son introduction dans la chambre, ou la cuve, de travail, mais de manière continue pendant toute la phase du cycle en cours.
  L’efficacité de cette possibilité est liée au rapport volume filtré / volume de produit dans la  chambre, d’où l’intérêt de pompes à gros débits pour limiter le temps de l’opération. En effet, il est reconnu qu’une efficacité satisfaisante ne peut être obtenue qu’avec une filtration de 5 à 10 fois le volume de la chambre, pour chaque phase de lavage, ou de rinçage.
  En absence d’un tel dispositif, la seule solution est de multiplier les opérations, pour obliger le produit à passer sur les filtres, mais ceci est généralement chronophage.
  La filtration continue peut également être mise en œuvre, sur certaines machines, en dehors des phases de lavage et rinçage, ce qui permet :
  • Une amélioration de la performance de filtration,
  • Une  limitation des pollutions croisées entre charges,
  • Une possibilité de filtration hors lavage pour maintenance du produit.
•  Les circuits indépendants (réservoir, canalisations,  système de filtration), préservent la propreté du produit du réservoir final,
• Le préfiltre métallique, facile à vider, permet de préserver les filtres fins,
• Les filtres en continu (du plus grossier vers le plus fin) : employé éventuellement pour les machines « lessivielles »,
• La double filtration : la mise en place d’un filtre en entrée de chambre de travail et d’un autre en sortie améliore la propreté du liquide.
• Les deux filtres en parallèle ou le filtre centrifuge (cyclone) : employés en cas de grandes quantités de copeaux.

• Le barreau magnétique, placé dans un filtre poche, est une solution simple pour retenir et éliminer une grande quantité de particules d’acier.

Sécurité

Vide

Cet équipement est indispensable pour la chambre de travail des machines hermétiques, utilisées avec des solvants dangereux sur le plan environnemental et sanitaire (trichlo, perchlo… par exemple) et sécuritaire (Hydrocarbures).

La mise sous vide (jusqu’à 1 bar environ) permet en effet d’aspirer les vapeurs de solvant avant ouverture de la chambre et, en supprimant l’air, d’éviter toute inflammation.

La mise sous vide a également un intérêt pour:

• Accélérer le séchage des pièces, en particulier pour les pièces difficiles (trous borgnes, petits perçages …), y compris pour le lessiviel,

• Limiter la température de travail de certains solvants par un vide partiel. En effet, la température de distillation dépend de la pression. Ceci permet leur utilisation avec des matériaux pour lesquels la température normale serait trop élevée (Perchloréthylène, Hydrocarbure A3 par exemple).

Fûts étanches

Les fûts étanches permettent la fourniture de produits sans émanation. Un fût de solvant neuf permet de faire les appoints et un autre fût récupère le solvant usagé. Les fûts et leurs connecteurs sont hermétiques et évitent toute fuite lors du remplissage du réservoir de la machine.

Ces fûts sont obligatoires pour les solvants chlorés. Ils peuvent être recommandés pour d'autres solvants, par principe de précaution.

Captage des vapeurs

Condenseur

Le condenseur a pour but de transformer les vapeurs de produit de lavage en phase liquide.

Le but peut être de:

• limiter la consommation par récupération de produit,

• diminuer les émanations vapeurs, dans le cas de limites à respecter.

Unité de charbon actif

Dans le cas des solvants qui ont une valeur limite d’exposition très basse (solvants chlorés par exemple), un filtre à charbon actif est utilisé pour capter les émanations résiduelles de la mise à l’air libre, sur les machines sous vide.

Deux types de filtre à charbons actifs peuvent être utilisés :

• Filtre consommable à remplacer lorsqu’il est saturé.

• Filtre régénérable : un système de désorption récupère le solvant pour le réinjecter dans le circuit.

Extracteur de vapeur

L'extracteur de vapeur permet de rejeter à l'extérieur les émanations de solvant. A chaque cycle, les résidus de vapeurs de la chambre de travail sont relargués dans la machine. Les exhalaisons, ainsi ventilées dans le capotage, sont alors évacuées en externe. L'extracteur évite ainsi toute émanation dans l'atelier de vapeurs toxiques.

Cet équipement n'est pas obligatoire pour l'utilisation de solvants A3, il est néanmoins recommandé par l'INRS et la CRAM.

Risques explosifs, d'incendie

Pour éviter les inflammations et explosions, la directive européenne ATEX (ATmosphères EXplosives), impose certaines règles de conception, aux matériels présentant ces risques .

Par exemple, lors de l'utilisation de solvant, les équipements et des controleurs de sécurité doivent assurer qu'à des températures supérieures à son point éclair, le produit ne soit pas dans des conditions d'inflammation.

Entre autre, les machines A3, utilisant le solvant à chaud, doivent donc être sous vide, écartant tout risque d'explosion.

Gestion, suivi de process, contrôles

Les équipements de gestion, suivis de process et de contrôle peuvent être plus ou moins sophistiqués.

Certains sont imposés sur le plan de la sécurité :

• Contrôle de la température
• Contrôle de la pression
• Contrôle de la concentration de vapeur dans la chambre de travail et éventuellement dans différentes zones de travail d’utilisateurs

D’autres permettent d’améliorer la maintenance, la traçabilité, la programmation des cycles :

• Colmatage des filtres,
• Programmation et suivi du cycle,

• Enregistrement des cycles (traçabilité).

Équipements connexes

 Dans l'environnement de la machine, des équipements afférents peuvent être nécessaire :

• Convoyeur,
• Réfrigération,
• Traitements des rejets,
• etc.