Le vide pour nettoyer et sécher les pièces industrielles

Maulburg - Dans l'ingénierie mécanique, le nettoyage des composants usinés est une étape indispensable du procédé de fabrication de pièces. On utilise diverses méthodes de nettoyage, selon le degré de salissure et la géométrie des pièces. Le choix de la méthode de nettoyage n'a pas d'incidence sur le procédé de séchage ultérieur. Outre le séchage par convection, qui utilise la chaleur intrinsèque des pièces chauffées par le procédé de nettoyage, ou le séchage par circulation d'air qui utilise de l'air chaud, le séchage sous vide est une méthode efficace et rapide pour sécher les pièces. Dans cet article, nous souhaitons examiner plus en détail le séchage sous vide et les pompes à vide utilisées à cette fin.
Section transversale d'une pompe à vis COBRA
Section transversale d'une pompe à vis COBRA

Les composants sont généralement nettoyés après les opérations d'usinage ou de refonte, ou après le traitement thermique. On peut classer les méthodes de nettoyage en deux catégories : le nettoyage avec des solutions aqueuses et le nettoyage avec des solvants. Il existe aussi un certain nombre de procédés spéciaux. Le choix définitif de la méthode dépend de plusieurs facteurs. On sélectionnera la méthode de nettoyage la plus appropriée en fonction du matériau des composants, du type de salissure (différents types d'huile, de graisse, d'émulsion, de poussière, etc.) ou de la géométrie des composants (structure de la surface, trous, entailles, etc.). Il convient également de tenir compte du niveau de pureté requis des composants. 

Le séchage final des composants nettoyés est indispensable. Dans le cas des milieux aqueux, même une infime humidité résiduelle peut provoquer la corrosion du produit fini, ce qui peut entraîner des coûts de suivi élevés. Des solvants mal séchés peuvent entraîner la formation de produits de décomposition sur la pièce usinée. Le séchage par convection est la méthode de séchage la plus simple. Chauffés à une température comprise entre 70 et 80 °C pendant le processus de nettoyage, les composants provoquent l'évaporation de l'humidité adhérente. Avec le séchage par circulation d'air, un flux d'air chaud est dirigé sur les composants, ce qui provoque l'évaporation de l'humidité. Ces deux méthodes sont adaptées pour les composants de forme géométrique simple. Le séchage sous vide est extrêmement fiable et efficace. Il garantit également le séchage rapide des pièces géométriques complexes et peut être utilisé pour les deux méthodes de nettoyage, à base de solutions aqueuses ou de solvants.


Le principe actif du séchage sous vide
Le séchage sous vide utilise la propriété physique selon laquelle la température d'ébullition des liquides diminue sous vide, ce qui signifie que les liquides s'évaporent même à basse température. Le liquide, toujours présent après le procédé de nettoyage, par exemple, dans des trous borgnes, et qui se révèle difficile à déloger avec d'autres méthodes, s'évapore aussi rapidement durant le procédé de séchage que le liquide résiduel sur les autres surfaces du composant. 

Description fonctionnelle d'un système de nettoyage avec solutions aqueuses
Une fois l'espace de travail chargé des pièces à nettoyer, puis hermétiquement fermé, on le vide au moyen d'une pompe à vide à une pression d'environ 100 millibars. Le produit nettoyant est ensuite pompé dans l'espace de travail au moyen d'une pompe d'assèchement.  


Le vide dans cet espace garantit que la solution de nettoyage pénètre jusque dans les plus petites cavités et que, par exemple, les trous borgnes ne soient pas oubliés parce que de l'air y serait emprisonné. Le procédé de nettoyage qui suit peut considérablement varier. Il implique généralement une combinaison de nettoyage par immersion et par pulvérisation, parfois soutenu par un nettoyage aux ultrasons. Cette étape est généralement suivie par un ou plusieurs cycles de rinçage. Une fois la solution nettoyante évacuée par pompage, le procédé de séchage sous vide, à proprement parler, démarre. Pour ce procédé, on abaisse encore la pression de l'espace de travail avec la pompe à vide. Les vapeurs produites sont alors aspirées vers l'extérieur par la pompe à vide et transférées dans une conduite d'évacuation de l'air.



Description fonctionnelle d'un système de nettoyage avec solvants
En principe, le procédé de nettoyage avec solvants ressemble au procédé de nettoyage avec solutions aqueuses. Cependant, on a souvent besoin de la pompe à vide pour réaliser des tâches supplémentaires. Tout d'abord, il est important de respecter les exigences en matière de protection contre les explosions et deux approches différentes sont possibles dans ce cas.   On peut soit utiliser une pompe à vide de conception ATEX, soit faire fonctionner le système de nettoyage à une pression système permanente inférieure à 100 mbar, ce qui implique qu'aucune protection anti-explosion n'est nécessaire. Cette pression système peut être générée par la même pompe à vide, bien qu'une deuxième pompe à vide plus petite soit parfois utilisée à cet effet. 

Deuxièmement, les solvants qui s'évaporent pendant le procédé de séchage sont récupérés au moyen d'un distillateur sous vide dans lequel le solvant est distillé pour être extrait du liquide contaminé. Le distillat de solvant est réinjecté dans le procédé de nettoyage via les réservoirs, alors que le concentré d'huile/de salissure est récupéré dans des barils.

Générateurs de vide utilisés
 • Pompes à palettes lubrifiées à l'huile
On utilise fréquemment des pompes à palettes lubrifiées à l'huile dans les systèmes de nettoyage. L'expérience a montré que ce type de pompe à vide était idéal pour cette application : elle est donc devenue la pompe standard pour le procédé de séchage dans les systèmes de nettoyage. Les pompes à palettes sont des générateurs de vide robustes, à longue durée de vie et à niveau de vide élevé.

Cependant, quand il est question de procédés de nettoyage dans lesquels beaucoup de vapeurs sont générées, dans le cas des pompes à palettes, il n'est pas toujours possible d'empêcher la condensation des vapeurs extraites par aspiration dans la pompe à vide. Dans ces cas-là, le condensat forme une émulsion avec l'huile de la pompe à vide.
Ce phénomène peut entraîner l'insuffisance de lubrification des roulements et des palettes, ce qui, à son tour, peut entraîner l'usure prématurée ou importante de ces pièces. Les performances d'aspiration et le vide obtenu peuvent également en pâtir. Pour pallier à ces effets, on peut changer l'huile et les filtres plus souvent, mais cela entraîne une augmentation des coûts de maintenance et, donc, des coûts d'exploitation plus importants, dans l'ensemble. 


• Pompes à vis sèches
Les pompes à vis sèches fabriquées par Dr.-Ing. K. Busch GmbH ont une longue histoire de réussite derrière elles, dans une gamme étendue de procédés techniques. Ces pompes à vide, spécialement adaptées pour répondre aux exigences spécifiques, sont utilisées avec succès dans la technologie du nettoyage et du séchage industriels depuis 2005 et sont de plus en plus présentes dans ce secteur, en tant que nouveau standard de la technologie de vide.

La pompe à vis COBRA n'a pas besoin d'huile comme fluide de fonctionnement. Pour les procédés de séchage, cela présente comme avantage que le condensat qui est produit pendant le procédé de compression n'entre pas en contact avec l'huile, ce qui élimine tout problème associé aux pompes à palettes lubrifiées.
Avec la pompe COBRA, deux rotors à vis pivotent en sens opposé à l'intérieur d'un cylindre et ne sont jamais en contact, ni entre eux, ni avec la paroi intérieure du cylindre. De même, l'étanchéité est assurée par un labyrinthe sans contact et donc sans usure. Si les vapeurs se condensent dans la pompe COBRA pendant le procédé de compression, le condensat est forcé à travers la chambre de compression avec le flux de gaz et déchargé               côté air d'échappement. Des volumes de liquides de plusieurs litres par heure peuvent donc passer à travers la pompe sans problème. L'orifice d'échappement est conçu de manière à ce que le condensat puisse facilement être évacué, même quand la pompe à vide est à l'arrêt. 

Contrairement aux pompes à palettes, les pompes à vis COBRA sont refroidies à l'eau. Leur principe de refroidissement élaboré assure une température particulièrement homogène et stable dans la totalité de l'unité de pompage. La quantité de réfrigérant peut être régulée au moyen d'une vanne thermostatique ce qui permet de contrôler la température idéale de la pompe à vide pour le procédé et d'empêcher des coûts inutiles en eau.
Des pompes à vide avec un système de refroidissement étanche (échangeur thermique) peuvent aussi être fournies pour les installations dans lesquelles aucun liquide de refroidissement n'est disponible sur site.


Comparaison des pompes à vide
Il n'est pas évident de dire si la pompe à palettes lubrifiée ou la pompe à vis sèche est le meilleur choix pour un système de nettoyage. Du point de vue technique, ces deux principes de pompe sont possibles. Pour les systèmes de nettoyage avec un risque relativement bas de condensation, la pompe à palettes est le choix le plus évident du fait de son prix d'achat réduit. Cependant, si les effets de la condensation entraînent une augmentation des coûts d'entretien et de maintenance, la pompe à vis peut rapidement s'imposer par des coûts d'exploitation dans l'ensemble plus favorables. Avant de prendre une décision au sujet de l'achat d'un générateur de vide, il est donc particulièrement important de demander conseil à un spécialiste du vide.


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