Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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METHODE, DISPOSITIF ET APPAREIL DE TRAITEMENT DE SURFACE DE CORPS DE
BOITES METALLIQUES, EN PARTICULIER EN Al OU SES ALLIAGES
L'invention concerne une méthode, un dispositif et un appareil de
traitement de surface, tel qu'un nettoyage et/ou un revê~ement de corps de
boites metalliques, de preference en Al ou ses alliages, plus
particulierement des corps de boites obtenus par emboutissage,
emboutissage-etirage ou par filage par chcc .
Ces boites sont generalement preparees avant remplissage final, sur leurs
parois interne et/ou externe, par des traitements de nettoyage, eliminant
les pollutions diverses provenant des operations de formage precedentes
(par exemple les residus de lubrifiants), et par des operations de
revêtement, en general par une matiere organique, en vue de resister aux
agressions physiques ou chimiques ulterieures, tant de la part du contenu,
que de l'environnement exterieur.
Une particularite de la fabrication de ces boites est qu'elles sont
formees a cadence elevee, de l'ordre de 2000 boites/min, ce qui implique
que les operations de nettoyage et de revêtement doivent être rapides,
pour ne pas constituer un goulot d'étranglement dans leur fabrication, que
le procédé soit continu (boite par boite) ou discontinu (par lots de
boites).
La solution generalement adoptee dans l'art anterieur est le traitement de
chaque boite individuellement et successivement sur plusieurs postes de
travail, chacun etant de tres courte duree, typiquement 1 sec. et implique
donc un systeme automatique de transport rapide d'un poste a l'autre, de
type carrousel (voir par exemple US-A-3969136 ou US-A-4883578). De plus en
ce qui concerne le revetement organique, generalement deposé par
électrophorese, la boite constituant une des électrodes, la (ou les)
contre-electrodes doivent se trouver au voisinage immediat de la surface
de la boite a revetir, ce qui exige un dispositif specifique par taille de
boite consideree, donc une multiplication des outillages necessaires -voir
par exemple GB-A-2085474 ou US-A-4400251.
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Le problème à résoudre est donc de trouver une méthode, un
dispositif et un appareillage de nettoyage et de revêtement
de boîtes métalliques, permettant de traiter plusieurs
géométries de boîtes soit successivement, soit
simultanément, évitant ainsi les inconv~nients ou
contraintes énoncés ci-dessus.
Le dispositif selon l'invention comporte au moins les
éléments suivants:
- une buse en matériau conducteur de l'électricité tel
que le graphite ou un acier inoxydable, percée d'un
canal axial, de direction sensiblement verticale,
sur laquelle un corps de boîte à traiter peut être
disposé sens dessus dessous.
Cette buse est connectable électriquement à un pôle d'une
source de courant (continu ou alternatif) et est alimenté
par le fluide de traitement.
- des moyens de guidage permettant un déplacement aisé
du corps de boîte dans une direction sensiblement
verticale lors de l'injection d'un fluide dans la
buse.
- une électrode formant contact électrique, située au-
dessus du fond du corps de boite et connectable
électriquement à l'autre pôle de la source de
courant.
Il peut également comporter des électrodes auxiliaires
internes ou externes au corps de boîte, électriquement
connectables ~ l'un des pôles de la source de courant.
Le dispositif selon l'invention est utilisable aussi bien
dans un appareil de traitement par lots de boites que dans
un appareil de traitement en continu sur des postes
successifs type carroussel; de plus il ne nécessite pas le
rétreint du col et/ou le formage de la collerette, avant
trait~ent.
2 a 2 ~ 8
La méthode selon l'invention consiste donc, dans une
installation de traitement de surface de nature
électrolytique (nettoyage) ou électrophorétique
(revêtement) :
a) à placer chaque corps de boîte sens dessus-dessous,
à l'aplomb d'une buse d'injection de fluide
(électrolyte ou suspension électrophorétique) de
~~iere ~ ce que
~,~
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, ~ ,
lors de l'injection du fluide, en contact avec une électrode formant
contact electrique par un deplacement vertical de bas en haut.
b) a admettre le fluide, de maniere a recouvrir le corps de boite (dans sa
position haute).
c) a admettre le courant electrique, puis a le couper.
d) a arrêter la circulation du fluide.
Dans le cas d'operations de nettoyage sans courant, ou de rinçages
intermediaires, l'operation c) est omise.
La nature des fluides de nettoyage, de revêtement et de rinçage est connue
de l'homme de metier en fonction de la methode de formage utilisee et de
l'utilisation ulterieure envisagee des corps de boites. Les exemples
donneront des indications a ce sujet, non limitatives de la portee de
l~invention.
Les operations de nettoyage ou de rinçage peuvent être completees par
admission dans l'enceinte de nettoyage ou de rinçage d'un ou plusieurs
flux gazeux augmentant la turbulence du bain et augmentant ainsi
l'efficacité du nettoyage (ou du rinçage).
Dans un variante, ou la méthode consiste en un traitement par lots de
boites, le procede comporte les operations suivantes :
a) on dispose dans un panier un lot de corps de boites sens dessus dessous
b) on amene ce panier dans une station de nettoyage, chaque corps de boite
etant a l'aplomb d'une buse d'injection de fluide de nettoyage et
chaque fond de boite venant en contact d'une electrode lors de
l'injection du fluide de nettoyage par un deplacement vertical de bas
en haut de la boite
c) on admet le fluide de nettoyage
d) on met le courant, si le nettoyage est de nature electrolytique, puis
on le coupe
e) on arrête le fluide de nettoyage
f) on transporte le panier dans la station de rinçage suivante, de
constitution analogue a la precedente, mais dépourvue d'amenees de
courant ou munie d'amenees de courant non alimentees
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g) on admet le fluide de rinçage, puis on l'arrête
h) on transporte le panier dans la station de revetement suivante, de
constitution analogue a la station de nettoyage
i) on admet la suspension électrophoretique
j) on admet le courant continu, les buses constituant la cathode
k) on coupe le courant et le flux electrophoretique
1) on transporte le panier dans la station de rinçage suivante, analogue
ou confondue avec la station de rinçage (f)
Ces operations sont generalement completees par des operations de sechage
et cuisson des revetements obtenus.
Dans le cas du procedé par lots de boites, l'appareil selon l'invention se
compose de plusieurs elements, comportant au moins une station de
nettoyage, une station de rinçage, une station de revêtement, un panier
mobile transportable d'une station a l'autre et contenant les corps de
boites a nettoyer, rincer ou revêtir.
Le panier, constitue de materiau isolant type fil metallique plastifie,
comporte un fond ajoure et des logements delimites par des armatures
verticales, ces logements etant disposes de façon reguliere, et couvrant
toute la surface du fond du panier. Ces logements ont generalement une
forme prismatique droite avec une base polygonale, de preference reguliere
telle que carree ou hexagonale, formant un reseau couvrant tout le fond du
panier et des aretes laterales materialisees par les armatures; leurs
dimensions transversales sont telles que le cercle correspondant au plus
grand des diametres des boites a traiter, y est inscriptible. Les parois
laterales de ces logements sont delimitees par des armatures verticales,
recouvertes de plastique.
Le panier est constitue en un materiau inerte vis a vis des fluides de
nettoyage, de rinçage ou de revetement utilises.
De plus, il est preferable de placer entre les armatures verticales, au
niveau inferieur (ou plusieurs niveaux), un (ou plusieurs) anneau(x) en
matiere isolante, dont la bordure externe s'engage dans une rainure
peripherique de l'armature revetue et dont le diametre interieur est
legerement superieur a celui du corps de boite a traiter. Comme on le
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~ .~ .
verra plus loin, dans les exemples, cet(ces) anneau(x) ser(ven)t de guide
lors du mouvement ascensionnel de la boîte, tout en s'adaptant aux
diverses tailles des boîtes a traiter.
La station de nettoyage est essentiellement constituée d'un bac
parallélepipedique comportant un fond et des parois latérales, ouvert a sa
partie superieure et d'un couvercle venant s'y adapter. Dans le fond du
bac, sont disposees d'une part des buses d'injections traversantes,
positionnees sensiblement au centre de chacun des logements correspondants
du panier et d'autre part des electrodes.
L'ensemble des buses est relie par une tuyauterie adequate a un reservoir
de fluide (de nettoyage, de rinçage, ou de revêtement) soit en charge,
soit de preference par l'intermediaire d'une pompe; le trop-plein,
delimite par une deverse, revient au reservoir de fluide apres une
eventuelle filtration ou ultrafiltration.
Le bac comporte egalement une ouverture de vidange inferieure munie d'une
vanne ou d'un robinet. Le bac est en materiau inerte vis a vis des fluides
utilises et de preference constitue d'un recipient metallique enrobe de
matiere plastique. Les buses sont en un materiau conducteur de
l'electricite tel que le graphite ou l'acier inoxydable.
Sur le fond du bac sont egalement disposees des electrodes verticales qui
sont disposees regulierement a l'exterieur des logements du panier.
Ces electrodes peuvent être munies de manchons isolants permettant de
reduire eventuellement leur surface active. Elles servent d'electrode
auxiliaires en vue d'une meilleure homogeneite de l'epaisseur du
revêtement electrophoretique et d'une meilleure regularite du nettoyage
externe des boîtes. Elles servent egalement au guidage du panier lors de
sa mise en place. Dans une autre variante, ces electrodes peuvent ne plus
être solidaires du bac mais du panier lui-même: elles seront alors
communes aux operations de nettoyage et de revêtement.
Elles sont isolees electriquement du bac (ou du panier) et sont reliees a
l'un des pôles d'une source de courant par l'intermediaire d'un
interrupteur.
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Elles sont par exemple en graphite dans le cas de la station de nettoyage
et métalliques (acier inoxydable) dans le cas de la station de revêtement.
Le couvercle comporte, au voisinage du centre de chacun des logements, une
amenée de courant électrique constituée par une piece conductrice par
exemple métallique (de préférence en acier inoxydable) pour le revêtement,
ou en aluminium pour le nettoyage. Leur extrémité inférieure peut etre
épanouie en forme de champignon (telle, par exemple, une vis a tete ~
ronde, placée tete en bas), laquelle assure le contact avec le fond de la
bolte en cours de traitement.
Toutes ces amenées de courant sont connectées a l'un des poles d'une
source de courant, par exemple alternatif dans le cas du nettoyage, ou
continu (anode) dans le cas de revetement electrophoretique, avec les
dispositifs de coupure ou de mise en route necessaires (interrupteurs).
Dans ce dernier cas, le courant continu est, de preference, pulsé.
La station de revetement est identique a la station de nettoyage décrite
ci-dessus, sauf en ce qui concerne la nature du fluide utilisé.
L'invention sera mieux comprise a l'aide de la description détaillée
suivante, illustrée par les figures 1 a 4 qui constituent un exemple de
dispositif de traitement discontinu.
z5 . La figure 1 représente une vue en coupe horizontale selon la ligne IV-IV de la figure 2, d'une partie d'un panier en position de nettoyage, de
rinçage ou de revetement.
. La figure 2A représente une coupe verticale suivant le tracé I-I de la
fig. 1.
. La figure 2B représente une coupe verticale suivant le tracé II-II de la
fig. 1
. La figure 3 représente une vue en coupe par un plan vertical suivant le tracé III-III de la fig. 1
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. La figure 4 représente la position du corps de boîte avant ou après la
circulation de l'electrolyte (ou du fluide de nettoyage ou rinçage)
-fig. 4A- et pendant la circulation de l'electrolyte (ou du fluide de
nettoyage ou rinçage) -fig. 4B-.
Un panier est constitue d'une armature metallique 1 enrobee de matiere
plastique formant une embase et des parois laterales ajourees. Il comporte
20x20 logements, de base carree ABCD. A chacun des angles de ces carres,
on trouve une armature verticale enrobee. Dans chacun de ces logements se
trouve une boîte métallique 2 placee sens dessus dessous et reposant sur
les armatures 1 du panier. Le centre du logement 0 se trouve sensiblement
a l'aplomb de l'axe 26 de la buse d'injection 24.
Les electrodes 3 sont situees au centre du quadrilatere BEFG.
Entre le corps de boîte 2 et les armatures 1 est place un anneau 6 en
matière plastique, qui est fixe sur les armatures verticales par clippage
ou soudage et dont le diamètre interieur est legerement superieur au
diamètre externe du corps de boite 2.
La section de nettoyage est constituee d'un bac parallelepipedique
comportant un fond 21, et des parois laterales, en matière plastique,
ouvert à sa partie superieure, capable de contenir le panier decrit
ci-dessus, et inerte vis à vis des fluides utilises.
Le fond 21 est traverse par des buses d'injection 23 constituees d'un tube
24 et d'une embase 25, situees sensiblement sur les axes 0 des paniers;
les tubes 24 penètrent dans le corps de boîte 2 par l'ouverture 8.
Le fond 21 est egalement traverse de manière etanche et électriquement
isolée par les électrodes 3. Celles-ci ainsi que les buses 23 sont reliées
a un pôle P de la source de courant (non représentee). Les electrodes
rentrent dans les logements du panier par les ouvertures 9 de celui-ci
(fig. 1). Ces electrodes 3 servent également d'élements de guidage du
panier lors de sa mise en place dans le bac de traitement.
Chacune des boites etant entouree de 8 electrodes, il est possible de
moduler à volonte la repartition des lignes de courant autour de chacune
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d'elles. Dans le cas du traitement de revêtement par électrophorèse, il
est possible de masquer une partie de la surface externe de ces electrodes
3 par des manchons isolants (non representes) de façon a optimiser la
surface conductrice utile de celles-ci.
Comme cela a deja ete indique, les electrodes 3 peuvent être solidaires du
couvercle 10 ou du panier (1) au lieu d'être solidaire du fond du bac 21.
Le bac comporte aussi une surverse et une tubulure de vidange.
Le bac de revêtement a une constitution analogue au bac de nettoyage.
Le bac de rinçage est egalemen~ semblable mais ne comporte pas d'amenees
de courant 11, ni d'electrodes 3.
Sur le bac est posé un couvercle 10 en matiere isolante comportant
sensiblement sur l'axe 0 du logement, une amenée de courant 11 en acier
inoxydable (revêtement) ou graphite (nettoyage) possédant un corps
cylindrique 13 et maintenue en place par un système d'écrou et de
contre-écrou 14 et relié à l'autre pôle P' de la source de courant (non
représentée).
ZO
Dans cet exemple de mise en oeuvre, les corps de boi~es traitées sont en
3104 et ont les dimensions suivantes :
2S ~rext. = 65 mm
hauteur totale : 125 mm
épaisseur du fond : 0,3 mm
épaisseur de paroi : 0,17 mm
hauteur utile (hB) : 120 mm
La hauteur des buses hA est de 105 mm, et leur diamètre est de 30 mm.
La hauteur sous amenée de courant hC est de 130 mm
Les 400 corps de boites sont places tête en bas dans le panier comportant
20 x 20 logements, lequel est amene à la station de nettoyage (fig. 4A).
les buses 24 et les amenees de courant 11 etant reliées aux bornes d'un
générateur de courant alternatif sous une tension de 15 volts.
9 Z~ ~248
On admet alors dans le bac l'électrolyte constitué d'une solution d'acide
phosphorique dont la conductivite electrique à 70-75~C est de 70 mS/m, en
mettant en marche la pompe de circulation, assurant un debit de 2 m3/h par
buse . Sous l'effet de la circulation de l'electrolyte, les corps de bo;te
sont souleves (voir fig. 4B) et leur fond plaque contre les têtes des
amenees de courant (12) et sont purges de l'air qu'ils contiennent; le bac
se remplit d'electrolyte jusqu'au niveau 30 de la surverse fig.4;
l'electrolyte immerge alors completement les corps de boîte en position
haute. On etablit alors le courant electrique pendant 2 a 5 s.
Apres arrêt de la pompe, les corps de boîtes redescendent en position
basse (fig. 4A) on vide le bac par l'evacuation prevue a cet effet.
Le panier est retire et place dans la station de rinçage ou les corps de
boîtes sont rinces par de l'eau, evidemment en absence de courant
electrique.
Le panier est alors place dans le bac de revêtement et les buses 23, les
amenees de courant 11 et eventuellement les electrodes 3 etant reliees aux
bornes d'une source de courant continu sous une tension de 100 a
380 volts, typiquement 200 Volts. On admet dans ce cas le bain
d'electrophorese constitue de vernis anaphoretique base epoxy (a raison de
10 g/litre, dans l'eau) dont le PH est de 7,7, la conductivite 1,76 mS/m
et la temperature maintenue a 30~C, par les buses 23 et un cycle analogue
a celui du nettoyage est demarre. Cependant ici le temps de traitement
anaphoretique est de 2 a 15 sec, ce qui permet de deposer une couche a 1 a
10 ~m de resine, sous courant continu pulse (typiquement 50 ms sous
courant + 20 ms sans courant).
Apres le cycle de revêtement, on procede au rinçage dans les mêmes
- conditions que precedemment.
De plus, les appareils decrits ci-dessus sont d'une grande simplicite du
point de vue mecanique.
Enfin, le procede ne necessite pas de séchage entre
les operations de nettoyage et de revêtement, ce qui apporte une
A-
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simplification significative induisant des gains d'énergie et
d'investissements.
-
