Brevet FR2799212A1 — publié le 20010406

Appareil de traitement électrochimique de la surface interne d'alésages La présente invention se rapporte au domaine technique traitement électrochimique de surfaces. Plus particulièrement, elle concerne un appareil de traitement électrochimique d'une surface interne d'un alésage droit et/ou courbe d'une P ièce, alésage formant une conduite utilisée, notamment, pour le passage de solutions liquides, pâteuses ou gazeuses. Ce type de condLiites nécessite un état de surface interne qui peut être obtenu par polissage. Une première possibilité habituellement retenue pour l'obtention polissage est le brossage. Celui-ci est, en règle générale, réalisé par des moyens manuels. Il se caractérise par une usure et-'ou un encrassement de la brosse ce qui implique des interventions fréquentes. Cette solution reste peu adaptée contexte industriel. Une deuxième possibilité est le sablage de la surface interne des conduites. Toutefois, l'opération de sablage requiert une consommation importante de buses de sablage et le recyclage permanent du sable, engendrant une pollution importante du poste de travail, ce qui conduit a un coût prohibitif. Une troisième possibilité consiste l'utilisation d'une pâte à polir. Toutefois, cette technologie nécessite l'utilisation d'outillages complexes souvent dédiés à un type de pièces a traiter particulier. Une quatrième possibilité consiste en l'obtention d'un polissage par usinage électrochimique. Cette application du phénomène de l'électrolyse se caractérise par un enlèvement de matière sur la surface interne de la conduite. Le principe de l'usinage électrochimique consiste à relier aux bornes d'un générateur de courant électrique d'une part la pièce à traiter au pôle positif d'autre part, au pôle négatif, une électrode servant d'outil. La pièce se comporte comme une anode et l'électrode-outil comme une cathode. L'électrode-outil est mise en place en vis-à-vis de la surface à traiter, intervalle étant maintenu entre les deux éléments. Une solution. dite neutre constituant l'électrolyte, est mise en circulation dans l'intervalle séparant surface à traiter de l'électrode-outil. Lorsque le circuit électrique est fermé le phénomène d'électrolyse provoque la précipitation du métal des couches superficielles de la surface interne de la conduite sous forme d'hydroxyde. Le précipité est alors évacué par la solution dite neutre. La publication FR 2 693 129 décrit un tel outillage pour le traitement électrochimique de la surface interne d'une conduite, dans lequel électrode-outil allongée et souple, comporte des éléments de support, constitués d'une matière isolante, répartis et espacés le long de l'électrode, deux éléments de support étant séparés par une entretoise en matière conductrice. La présence de support permet d'éviter tout contact entre l'électrode-outil et la conduite qui provoquerait un court-circuit. Afin que les zones de la surface interne de la conduite, en regard des éléments de support subissent également le traitement électrochimique, l'outillage comporte en outre des moyens de déplacement axial en va-et- vient de l'électrode-outil. L'électrode-outil décrite dans la publication FR 2 693 129 se compose d'un câble souple de longueur déterminée. L'outillage est, par conséquent, adapté pour le traitement d'une gamme de conduites de longueurs variables puisqu'il est nécessaire, pour chaque conduite, d'utiliser une électrode longueur adaptée, ce qui implique d'avoir tout un d'électrodes de longueur différente. En outre l'utilisation de l'outillage de traitement électrolytique décrit dans cette publication est limitée aux conduites ouvertes puisque circulation de l'électrolyte, à l'intérieur de la conduite, nécessite un apport d'électrolyte à une extrémité de la conduite et une évacuation de l'électrolyte à l'extrémité opposée. La présente invention vise à obtenir un appareil de traitement électrochimique de la surface interne de conduites qui soit facilement adaptable des conduites de longueur différente, pouvant être ouvertes ou fermées. Dans ce but, elle propose un appareil de traitement électrochimique d'une surtace interne d'un alésage droit et/ou courbe d'une pièce, dans lequel l'électrode se compose d'une succession d'au moins deux modules, chaque module étant constitué d'un matériau conducteur, une liaison électrique étant établie entre deux modules successifs, et en ce qu' module peut pivoter par rapport au module précédent. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'appareil comprend en outre moyens de déplacement de l'électrode par rapport à surface interne de l'alésage. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'appareil comporte des moyens d'apport et d'évacuation d'un électrolyte à l'intérieur de la surface interne de l'alésage. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque module de l'électrode comprend une tête et une base, ladite base comportant un évidement forme complémentaire avec au moins une partie de tête. Selon une autre caractéristique de l'invention, la liaison électrique est établie entre deux modules successifs par contact entre au moins une partie de surface intérieure de l'évidement et-au moins une partie de la surface extérieure de la tête du module suivant. Selon une autre caractéristique de l'invention, la tête est moins en partie sphérique. Selon une autre caractéristique de l'invention, la tête d'au moins un module comprend une ouverture dans laquelle est placée une cale en matériau élastique, ladite cale venant, lorsque la tête du module est placée dans l'évidement de la base du module précédent, comprimer au moins une partie de la tête contre la surface intérieure de l'évidement de l'autre module. Selon une autre caractéristique de l'invention, au moins un module équipé d'un guide annulaire placé au niveau de la base. Selon une autre caractéristique de l'invention, au moins un module comporte au moins un alésage reliant l'ouverture de la tête et l'évidement de base. Selon une autre caractéristique de l'invention, au moins une partie de la surface extérieure, venant en vis-à-vis avec la surface interne de l'alésage d'au moins un module, est recouverte d'un matériau isolant afin de limiter traitement électrochimique de la surface interne de l'alésage au niveau dudit module. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre en référence aux dessins dans lesquels - la figure 1 représente un schéma de principe d'un appareil de traitement électrochimique selon l'invention, - la figure 2 représente une demi-vue en coupe d'un module de l'électrode-outil de l'appareil de la figure 1, - la figure 3 représente une section de la figure 2. Sur la figure 1 est représentée une pièce- à traiter 11 comportant un alésage 14, qui, dans l'exemple de la figure, est tubulaire et entièrement courbe et de section droite sensiblement constante. Cet alésage 14 forme une conduite pouvant être éventuellement utilisée pour le transport de fluides. L'électrode-outil 12 est composée, dans l'exemple de la figure, de modules 13 identiques. Elle est reliée à une borne d'un générateur de courant électrique (non représenté), tandis que la pièce 1 1 à traiter est reliée à autre borne de ce générateur. La pièce 11 est reliée à des moyens d'apport 19 et d'évacuation 2 d'un électrolyte 18. Sur la figure 1, les moyens d'évacuation d'électrolyte sont essentiellement constitués par un bac de rétention d'électrolyte 21. L'électrode-outil 12 est reliée à des moyens de déplacement 23 pouvant exercer un déplacement continu de l'électrode-outil 12 dans sens privilégié à l'intérieur de l'alésage 14, et éventuellement exercer sur l'électrode-outil 12 un mouvement de va-et-vient, lorsque celle-ci est en place dans l'alésage 14. La figure 2 représente en détail un module 13 de l'électrode-outil 12. Chaque module 13 est constitué d'un matériau conducteur, et comporte un axe de symétrie de révolution D. Il se divise en une tête 24, en partie sensiblement sphérique, qui est rattachée à une base 27 par l'intermédiaire d'une gorge 26. La base 27 comporte un évidement 29, lui-même en partie sphérique, et adapté pour recevoir l'extrémité de la tête 24 d'un autre module 13. Un premier alésage 30, d'axe D, traverse le module 13 de part en part. I1 débouche ' une extrémité au niveau de l'évidement 29 de la base 27 et à l'autre extrémité au niveau d'une ouverture 28 réalisée dans la tête 24 du module 1 Cette ouverture 28 est centrée sur l'axe D et divise la tête deux portions de sphère (visibles sur la figure 3) jusqu'au niveau de la gorge 26. L'épaisseur de l'ouverture 28 correspond sensiblement au diamètre l'alésage deuxième 31 et un troisième 32 alésages, perpendiculaires à l'axe D, traversent le module 13 au niveau de la base 27, entre l'évidement 29 et la gorge 26. Ils sont orthogonaux et se croisent au niveau du premier alésage 30. Un épaulement 37 est réalisé dans la base 27 pour permettre la mise en place d'un guide 16 constitué d'un matériau non conducteur. Une cale 33 est placée à l'intérieur de l'ouverture 28 de la tête 24 du module 13. Elle est réalisée dans une matière élastique peut-être électriquement conductrice. Elle se compose d'un corps parallèlépipédique 34, au sommet duquel est rattachée une portion sphérique . Elle est traversée par un trou 35, d'axe D. La cale 33 est placée de façon à ce que la surface extérieure de la portion sphérique 38 prolonge de façon continue la tête 24 module 13. présence de la cale 33 permet l'emboîtement un premier module 12 dans un second module 12. En effet, lors de la mise en place de la tête 24 d'un premier module 12 dans l'évidement 29 d'un second module 12, la cale 33 est légèrement mise en compression et exerce effort sur la tête 24 qui tend à maintenir en contact sa surface extérieure avec la surface correspondante de l'évidement 29. La liaison électrique entre deux modules 12 successifs assurée par le contact d'une partie de la surface intérieure de l'évidement 29 d'un module 12 avec une partie de la surface extérieure de la tête 24 module suivant 12. Dans le cas où la cale 33 est conductrice, elle participe aussi à la liaison électrique entre deux modules 12 successifs, puisque la surface extérieure de la portion sphérique 38 de la cale 33 vient en contact avec la surface intérieure de l'évidement 29 correspondant. L'action assurée par la cale 33 est suffisamment importante pour assurer un bon contact électrique et éviter le déboîtement des deux modules 12 successifs, toutefois elle autorise également le pivotement de la tête sphérique 24 à l'intérieur de l'évidement 29 correspondant. Ainsi le premier module 2 peut-il pivoter par rapport au second module, et ainsi suite. longueur de l'alésage 14 à traiter détermine le nombre nécessaire de modules 13 à utiliser pour réaliser une électrode-outil 12 de longueur adaptée. Une fois l'électrode-outil 12 obtenue, le dernier module 13 est relié aux moyens de déplacement 23 qui permettent la mise en place de l'électrode-outil 12 dans l'alésage 14. Afin de faciliter la progression de l'électrode-outil 12 le module 13 placé en tête peut être équipé d'un centreur 15 de forme conique, constitué d'un matériau non conducteur, qui s'adapte sur la tête 24 du premier module 13. L'électrolyte 18 est injecté par les moyens d'apport 19, il remplit l'alésage 14 en passant par les premier 30, deuxième 31 troisième 32 alésages de chaque module 13, ainsi que par le trou 35 de chaque cale élastique guides 16 empêchent tout contact entre l'électrode-outil 12 et la pièce 11 à traiter afin de prévenir tout court-circuit. Une fois l'électrode-outil 12 mise en place dans l'alésage 14, celle-ci est reliée à une borne du générateur électrique tandis que l'autre borne est reliée à la pièce à traiter 11, ce qui lance l'opération de traitement électrolytique. Les moyens de déplacement 23 peuvent éventuellement induire un mouvement de va-et-vient à l'électrode outil 12 pendant le traitement électrolytique. Une fois le traitement effectué, il suffit de déconnecter les bornes du générateur d'évacuer l'électrolyte 18, et de retirer l'électrode-outil 12 grâce aux moyens de déplacement 23. Les modules 13 composant l'électrode-outil 12 sont alors séparés les uns des autres en vue d'une utilisation ultérieure. Préférentiellement, l'appareil de traitement électrolytique selon l'invention est utilisé pour le polissage électrochimique de la surface interne d'alésages. Dans ce cas, la pièce à traiter est reliée à la borne positive du générateur et l'électrode-outil à sa borne négative. Dans ce cas, les différents modules peuvent être constitués de cuivre, et l'électrolyte utilisé peut être du nitrate de sodium (NaNo3), ou tout autre électrolyte adapté pour la réalisation polissage électrochimique. Le métal retiré à la pièce à traiter se trouve précipité sous forme d'hydroxyde dans l'électrolyte et véhiculé par celui-ci. L'appareil de traitement électrolytique selon la configuration décrite précédemment permet d'obtenir un ébavurage au niveau de ou des intersections de l'alésage traité avec un ou plusieurs autres alésages. L'appareil de traitement selon l'invention peut aussi être utilisé pour réaliser une oxydation anodique de la surface interne d'un alésage. Dans ce cas, l'électrode-outil est reliée à la borne positive du générateur et la pièce à traiter ' sa borne négative. L'électrolyte doit être choisi en conséquence. Dans le cas où l'électrode-outil est reliée à la borne positive générateur et la pièce à traiter à sa borne négative, l'appareil de traitement selon 1 invention peut aussi être utilisé pour réaliser un dépôt électrolytique sur la surface intérieure de l'alésage. La nature du dépôt électrolytique dépend, en partie, de l'électrolyte choisi. Le présent appareil présente de nombreux avantages. La constitution de l'électrode-outil en différents modules, pouvant pivoter les uns rapport aux autres, permet de traiter des alésages à forts rayons de courbure. Dans le cas de l'utilisation du dispositif pour le polissage électrochimique, l'électrode-outil ne présente pas d'usure à l'issu du traitement et peut donc être réutilisée telle quelle. En outre, le métal retiré étant dissout dans l'électrolyte qui peut être facilement évacué, il n'y a pas d'encrassement de pollution de l'électrode-outil et de l'appareil en général lors du traitement. Finalement, le polissage électrochimique permet l'obtention d'un état surface de la surface interne de l'alésage ne présentant aucune contrainte superficielle du matériau. L'électrolyte remplit l'intérieur de la surface interne de la conduite en passant successivement par les premiers alésages de chaque module, puis en répartissant par les alésages secondaires. Cette disposition permet le traitement électrochimique de surfaces internes de conduites qui ne comportent qu'un orifice d'accès, leur seconde extrémité étant obstruée. En effet les moyens d'apport et d'évacuation d'électrolyte peuvent être rassemblés au niveau de l'unique orifice de la conduite, les moyens d'apport injectant de l'électrolyte par le premier alésage du premier module, et les moyens d'évacuation récupérant l'électrolyte qui circule entre les guides la surface interne de la conduite. Chaque module étant un élément relativement rigide, l'électrode- outil n'est pas susceptible de s'effondrer sur elle-même. Par conséquent, moyens de déplacement de l'électrode sont préférentiellement reliés uniquement au dernier module de l'électrode-outil, le premier module étant laissé libre, ce qui permet le traitement de conduites fermées à extrémité, et d'une façon générale, évite de recourir à des moyens de maintien supplémentaire de l'électrode- o un 1. Finalement, il est possible de recouvrir certains modules spécifiques un vernis non conducteur au niveau de leur surface extérieure venant vis-à-vis avec la surface interne de l'alésage. En opérant ainsi, on diminue offre supprime, le traitement électrochimique des parties de la surface interne de l'alésage qui se trouvent au niveau des modules recouverts partiellement de vernis. Ceci permet de réaliser, par exemple, un dépôt électrolytique sélectif sur certaines parties déterminées de la surface interne l'alésage. Le vernis non conducteur peut être remplacé par n'importe quel moyen permettant une isolation sélective de la surface du module. La présente invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. Ainsi un module peut-il ne pas présenter un axe de symétrie de -olution, en particulier dans le cas où les alésages à traiter présentent sections particulières, par exemple elliptiques. Néanmoins, le module comporte toujours une tête et un évidemment de forme correspondante afin de permettre le pivotement de deux modules successifs l'un par rapport ' l'autre. REVENDICATIONS 1.Appareil (10) de traitement électrochimique d'une surface interne d'un alésage (14) droit et/ou courbe d'une pièce (11), comprenant une électrode (12), et au moins un élément (16) en matière isolante pour maintenir une séparation entre la surface interne de l'alésage (14) et l'électrode 2), la pièce (11) et l'électrode (12) étant raccordées aux bornes d'un générateur de courant électrique, caractérisé en ce que l'électrode (12) se compose d'une succession d'au moins deux modules (13), chaque module (13) étant constitué d'un matériau conducteur, une liaison électrique étant établie entre deux modules (13) successifs, et en ce qu'un module (13) peut pivoter par rapport au module (13) précédent. 2.Appareil (10) de traitement électrochimique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de déplacement (23) de l'électrode (12) par rapport à la surface interne de l'alésage (14). 3 3 .Appareil (10) de traitement électrochimique selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre moyens d'apport ( et d'évacuation (21) d'un électrolyte (18) à l'intérieur de la surface interne de l'alésage (14). 4,Appareil (10) de traitement électrochimique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins un module (13) comprend tête (24) et une base (27), ladite base (27) comportant un évidement (29) de forme au moins en partie complémentaire a#, au moins une partie de la tête (24). 5.Appareil (10) de traitement électrochimique selon la revendication 4, caractérisé en ce que la liaison électrique est établie entre deux modules (13) successifs par contact entre au moins une partie de la surface intérieure de l'évidement (29) et au moins une partie de la surface extérieure de la tête (24) du module (13) suivant. 6.Appareil (10) de traitement électrochimique selon les revendications 4 ou 5, caractérisée en ce que la tête (24) est au moins en partie sphérique. 7.Appareil (10) de traitement électrochimique selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la tête (24) d'au moins module (13) comprend une ouverture (28) dans laquelle est placée une cale (33) en matériau élastique, ladite cale (33) venant, lorsque la tête (24) module (13) est placee dans l'évidement (29) de la base (27) du module (13) précédent, comprimer au moins une partie de la tête (24) contre la surface intérieure de l'évidement (29) du module (13) précédent. 8.Appareil (10) de traitement électrochimique selon la revendication 7, caractérisé ce qu'au moins un module (13) comporte un alésage (30) reliant l'ouverture (28) de la tête (24) à l'évidement (29) de la base (27). 9.Appareil (10) de traitement électrochimique selon l'une des revendications à 8, caractérisé en ce qu'au moins un module (13) est équipé d'un guide annulaire (16) adapté pour empêcher le contact entre le module (13) la surface interne de l'alésage (14). IO.Appareil (10) de traitement électrochimique selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que qu'au moins une partie de la surface extérieure, venant en vis-à-vis avec la surface interne l'alésage (14), d'au moins un module (13), est recouverte d'un matériau isolant afin de limiter le traitement électrochimique de la surface interne l'alésage (14) au niv dudit module (13).