Le traitement des pièces en tribofinition
Le travail de l’installation peut nécessiter jusqu’à quatre éléments pour l’obtention des résultats attendus :
- Médias abrasifs de tribofinition ou non dont le rôle est de transférer le mouvement souhaité de la cuve aux pièces à traiter, de façon à créer des frottements tridimensionnels qui sont à la base du niveau de l’action abrasive. Ils peuvent être de diverses matières (métal, plastique , céramique, organique), formes et dimensions. Ils forment en général la majorité du volume de la charge (mélange abrasif et pièces). Bien qu’ils soient utilisables plusieurs fois, ils subissent une usure qui peut engendrer des difficultés de séparation et générer des risques d’inclusions d’abrasifs dans les pièces ce qui limite le nombre de cycles d‘utilisation.
- Adjuvant sous forme de poudre ou de pâte(souvent avec des médias servant de support neutre), dont le rôle est de travailler finement sur l’état de surface des pièces, que se soit pour modifier la rugosité superficielle, polir et brillanter. Il n’est en principe pas réutilisable car il se désagrège et est évacué progressivement en cours de traitement.
- Additif de tribofinition liquide, qui en fonction de ses caractéristiques chimiques va permettre de dérocher, passiver, éclaircir ou brillanter les pièces. Dans tous les cas, d’optimiser le travail d’abrasion mécanique de la charge.
- L’eau qui en apport continu et régulé, permet de lubrifier la charge, d’avoir un rôle d’amortissement de l’action abrasive et principalement d’évacuer les résidus, ce qui permet de maintenir en permanence la charge abrasive propre et avec un même niveau d’efficacité.
Choisir son équipement : les machines de tribofinition
Les machines sont caractérisés par leur forme, volume et technologie.
Voici quelques types d’équipements rencontrés couramment :
Tonneau rotatif : Les pièces à traiter sont placées dans une cuve cylindrique avec des médias abrasifs. Cette cuve est totalement fermée pendant le process de traitement. La mise en rotation de la cuve opère un traitement mécanique efficace que lorsque les pièces sont en glissement en surface de la charge abrasive, toute autre position ne génère pas de frottement ou un frottement très faible . Cette solution nécessite d’avoir des temps d’opération de 5 à 10 fois supérieurs au vibrateur, afin d’obtenir un résultat homogène sur les pièces. Les cuves ou tonneaux utilisés sont le plus souvent en bois ou matière plastique avec un revêtement interne en polyuréthane ou caoutchouc, cela permet de réduire considérablement les émissions sonores.
Vibrateur circulaire
Cette solution utilise un élément vibrant (dont l‘axe de révolution est vertical) transmettant à une cuve torique un mouvement vibratoire qui engendre un déplacement des pièces et des médias à la fois autour de l’axe de la cuve et circulairement dans le profil de la cuve . Ceci permet une répartition homogène des pièces sur le pourtour du bac de travail. Cette technologie est souvent équipée d’un système de séparation pièces/abrasifs par criblage de la charge en fin de traitement.
Vibrateur linéaire
Permet de traiter des pièces plus grandes (> 100 mm). La cuve est rectangulaire et les médias abrasifs ont un mouvement de rotation sur eux-mêmes. L’inconvénient est qu’il n’y a pas de circulation de la charge comme dans le vibrateur circulaire, donc un risque de mauvaise répartition des pièces dans la cuve.
- Centrifugeuse à fond tournant : La cuve circulaire est munie d’un fond tournant qui entraîne la charge, tandis que la paroi fixe la freine, générant un vortex qui augmente fortement la friction en son sein. Ce système est à peu près cinq fois plus efficace que le vibrateur. La dimension des pièces est limitée et il peut générer des impacts sur les pièces fragiles.
- Centrifugeuse satellitaire : les satellites sont de forme cylindrique ou prismatique droit à base hexagonale; ils sont soumis à un mouvement épicycloïdal (dans un plan horizontal, vertical ou oblique). Afin d’équilibrer l’équipement, 2 ou 4 satellites sont utilisés. Dans certains cas, les axes des satellites peuvent être inclinés, ce qui permet de générer des mouvements plus complexes et par conséquent d’atteindre des zones plus difficiles d’accès. Enfin, le principal avantage de ces équipements est de fournir une puissance de travail très importante, permettant de réduire très sensiblement les temps de cycle. Procédé plutôt approprié pour des pièces de petites dimensions.
- Une variante de ces procédés consiste à fixer les pièces sur support embrochable dans un plateau qui se trouve au dessus du bac de travail. Chaque support est mis en rotation ainsi que le plateau qui descend dans le bac de travail statique pendant tout le temps de cycle. La très forte abrasion qui en résulte permet d’avoir des cycles de traitement très court . Ce procédé aussi appelé Smuritropie permet d’éviter les chocs des pièces entre elles, mais impose de la manutention pour le montage et démontage des pièces à traiter.
Qualité et temps de traitement en tribofinition
L’équilibrage de l’élément vibrant et de ses forces ou la rotation du plateau d’entraînement couplés aux paramètres de la gamme de traitement (forme, nature et dimensions des médias avec le choix de l’additif et du débit d’eau pendant le cycle) influent fortement sur la qualité et par conséquent sur la vitesse de traitement.
La durée du cycle en tribofinition est optimisée en fonction du résultat souhaité; elle peut varier de quelques minutes à plusieurs heures.
Définition et optimisation des paramètres en tribofinition : la recette
Pour optimiser un traitement sur des séries de pièces, éventuellement définir une technologie de traitement mécano-chimique ou remettre à niveau un procédé existant dans un atelier, il est souvent nécessaire de procéder à des essais de faisabilité en laboratoire pour définir le média abrasif avec l’additif à utiliser. Le réglage du matériel en tribofinition devra être défini lors des essais en laboratoire ou sur site en atelier, quand un équipement existe.