Brevet FR2839145A1 — publié le 20031031

L'invention concerne un procédé de séchage d'une pièce usinée ainsi qu'une installation de séchage pour la mise en _uvre de ce procédé. Le procédé s'applique notamment, mais non exclusivement, au séchage de pièces mécaniques automobiles, telles que des culasses ou des carters de moteurs par exemple. Une fois usinces, les pièces sont généralement nettoyées, de sorte à les débarrasser des particules solides résultant de l'usinage, et à les dégraisser. A o cet effet, les pièces sont aspergées par un liquide de nettoyage. Les pièces sont ensuite séchées par un flux d'air chaud. Du fait de la diversité de la géométrie des pièces traitées par une même machine, il n'est pas toujours possible d'obtenir par simple soufflage une pièce parfaitement sèche. En particulier, des traces de liquide de nettoyage peuvent subsister sur des parties de la pièce peu accessibles: orifices, trous taraudés, etc. Or, la présence de traces de liquide sur la pièce est pénalisante pour les opérations ultérieures, notamment les différents contrôles effectués sur la pièce, en particulier le contrôle d'étanchéité de la pièce. C'est pourquoi il est couramment mis en _uvre, après l'opération de soufflage, une étape de séchage sous vide visant à provoquer l'évaporation des traces de liquide par abaissement de la pression. On conna^'t déjà de tels procédés de séchage sous vide, dans lesquels la pièce est introduite dans une enceinte, I'enceinte est fermoe sensiblement hermétiquement par un couvercle, pu is la pression à l' i ntérieu r de l'enceinte est abaissée, par exemple via une pompe à vide. L'évaporation d'une goutte de liquide nocessite de l'énergie, celle-ci étant tirée de la chaleur de la pièce à sécher. Ainsi, la zone de la pièce o se situe une goutte en cours d'évaporation se refroidit progressivement, et ne peut de ce fait plus apporter suffisamment d'énergie pour que le processus d'évaporation se poursuive. Afin d'accéiérer l'opération de séchage de la pièce, les procédés actuellement s employés comprennent une étape dans laquelle la pièce est mise en rotation à l'intérieur de l'enceinte. Ainsi, sous l'effet de la gravité, les gouttes de liquide de nettoyage glissent sur la pièce, et sont déplacées vers une autre zone de la pièce, non encore refroidie o par l'évaporation d'une goutte. La goutte partiellement évaporce peut ainsi trouver une nouvelle source d'énergie et continuer à s'évaporer. Les procédés de l'art antérieur présentent plusieurs inconvénients. D'une part, la mise en rotation de la pièce à l'intérieur de l'enceinte nécessite l'emploi d'une enceinte de volume relativement important, suffisant pour permettre cette rotation. Ceci est pénalisant pour les temps de cycle, sauf si l'on accro^t de manière très significative la puissance de la pompe à vide permettant l'abaissement requis de pression à l'intérieur de l'encointe. En conséquence, les procédés de l'art antérieur s'avèrent lourds en équipement et coûteux à mettre en _uvre. D'autre part, du fait de la faible pression régnant à l'intérieur de l'enccinte, la température à l'intérieur de l'enceinte est également très faible. Il s'ensuit que la paroi de l'enceinte elle-même est très froide. Ainsi, les éventuelles projections d'eau, ou la vapeur d'eau issue de l'évaporation des gouttes initialement o présentes sur la pièce peuvent se condenser et cristalliser sur la face intérieure de l'enccinte. Il existe de ce fait un risque que, lorsque l'enceinte est ouverte pour permettre la sortie de ia pièce séchée, les gouttes cristallisées sur la face intérieure de l'enceinte deviennent à nouveau liquides et se redéposent sur la pièce séchée. L'efficacité du procédé de séchage est alors largement diminuce. L'invention a pour but de fournir un procédé de séchage d'une pièce moins coûteux et plus efficace que les procédés de l'art antérieur. A cet effet, et selon un premier aspect, I'invention concerne un procédé de séchage d'une pièce usinée, ladite pièce ayant été préalablement nettoyée, après l'usinage, par un liquide, et comportant des traces dudit liquide, le procédé comportant les étapes consistant à: o - introduire la pièce dans une enceinte; - fermer l'enceinte sensiblement hermétiquement par un couvercle; - abaisser la pression à l'intérieur de l'enceinte; - imprimer à la pièce un mouvement de rotation. s Selon une définition générale de l'invention, le procédé comprend en outre les étapes consistant à rend re la pièce et l'enceinte sol idai res, lorsque la pièce est placoe à l'intérieur de l'enceinte, et à imprimer un mouvement de rotation à l'ensemble pièce - enceinte. o De ce fait, il n'est pas nécessaire de prévoir une enceinte de très grand volume permettant la m ise en rotation de la pièce à l' intérieu r de l 'enccinte. L' invention permet ainsi un gain en volume de l'enceinte allant jusqu'à 50%, et des économies substantielles en termes de coût de fonctionnement. Par exemple, une seule pompe à vide sera nocessaire au lieu de deux. De plus, I'abaissement de la pression à la valeur requise est plus rapide, les temps de cycles pouvant de ce fait être réduits. Selon l' invention, on solidarise la pièce au couvercle de l'enceinte. On peut imprimer à l'ensemble pièce - encointe un mouvement de rotation consistant en des oscillations autour d'une position médiane. La pression à l'intérieur de l'enceinte peut être abaissée à une valeur inférieure à 150 mbar. Selon d'autres caractéristiques, on peut chauffer l'enccinte. De ce fait, on évite la recristallisation des gouttes évaporées depuis la surface de la pièce sur la face intérieure de l'enceinte. Lorsque l'on utilise une pompe à s vide pour abaisser la pression à l'intérieur de l'enceinte, les gouttes évaporées sont ainsi aspirées par la pompe à vide, sans pouvoir se recristalliser sur l'enceinte. Il n'y a donc pas de risque que des gouttes liquides puissent se redéposer sur la pièce. o Selon un deuxième aspect, I'invention concerne une installation de séchage d'une pièce usinée pour la mise en _uvre du procédé tel que précédemment décrit, comprenant: - une enceinte apte à recevoir ladite pièce, et munie d'un couvercle amovible destiné à fermer hermétiquement ladite enceinte; - des moyens de préhension aptes à saisir la pièce et à l'insérer dans l'enceinte; - des moyens aptes à abaisser la pression à l'intérieure de l'enceinte, lorsque ladite encointe est fermée sensiblement hermétiquement par le couvercle. o Cette installation comprend en outre des moyens de solidarisation de la pièce à l'enceinte et des moyens de mise en rotation de l'ensemble pièce encointe. Les dimensions de l'enceinte sont par exemple telles que la pièce est située à proximité immédiate des faces intérieures de l'encainte. Ceci n'est pas s préjudiciable à la qualité du séchage. Selon une réalisation possible, I'installation comporte des moyens de chauffage de l'enceinte, tels qu'au moins une résistance placée contre la face extérieure de l'enceinte. On comprendra que les moyens de chauffage de l'enccinte peuvent être combinés avec les moyens de mise en rotation de l'ensemble pièce enceinte, ou utilisés indépendamment. Il en va de même pour les étapes correspondantes du procédé de séchage. Le procédé et l' installation peuvent a insi permettre de chauffer une enceinte rotative ou de chauffer une enceinte fixe. Les autres caractéristiques de l'invention résultent de la description qui suit d'un s mode de réalisation, description effectuce en référence aux figures annexées dans lesquelles: - la figure 1 est une représentation schématique des différentes étapes subies par une pièce depuis son usinage jusqu'aux opérations de contrôle; - la figure 2 est une représentation schématique du dispositif de séchage pour o la mise en _uvre du procédé selon l'invention, la pièce n'étant pas insérée dans l'enceinte; - la figure 3a représente l'ensemble l'enceinte - pièce, la pièce étant placce à l' intérieu r de l'encointe et led it ensemble étant soum is à u n mouvement de rotation; s - la figure 3b est une représentation schématique vue de droite de l'enceinte de la figure 3a, - la figure 4 est une représentation de l'évolution de la pression à l'intérieur de l'enceinte en fonction du temps, pendant la phase de séchage sous vide. o On se réfère tout d'abord à la figure l, qui représente les postes dans lesquels une pièce passe successivement, chaque poste correspondant à une étape depuis l'usinage de la pièce jusqu'aux opérations de contrôle de celle-ci. Au cours d'une première étape, une pièce 1 est usince, au niveau d'un poste s d'usinage 2, par exemple dans une machine à commande numérique 3. A l'issue de cette étape d'usinage, la pièce 1 comporte généralement sur sa surface des copeaux 4, ainsi que de l'huile de coupe 5. Ainsi, au cours d'une deuxième étape, la pièce 1 est nettoyée et dégraissoe au niveau d'un poste de o nettoyage 6. La pièce 1 est aspergée par un liquide de nettoyage 7 comprenant par exemple de l'eau, des détergents et des tensio-actifs. La pièce 1 peut être placoe sur un support 8, de façon solidaire, I'ensemble pièce 1 - support 8 subissant successivement les différentes opérations. Le support 8 peut être saisi par tout dispositif, évitant ainsi à la pièce 1 d'être endommagée par ces manipulations. Au cours d'une troisième étape, la pièce 1 est rincée au niveau d'un poste de s rinçage 9. Au cours d'une quatrième étape, la pièce 1 est séchée par soufflage d'air chaud 10, au niveau d'un poste de séchage par soufflage 11. Une étape d'épouttage intermédiaire entre le rinçage et le soufflage peut également être o prévue, mais elle n'est pas représentée. Au cours d'une cinquième étape, la pièce 1 est séchée sous vide au niveau d'un poste de séchage sous vide 12. Cette opération sera décrite en détail plus loin. s A la sortie du poste de séchage sous vide 12, la température de la pièce 1 est de l'ordre de 45 C. La pièce 1 passe ensuite dans un tunnel de refroidissement 13, visant à amener la pièce 1 à une température inférieure à 30 C, par exemple à température ambiante (22 C), par projection d'air froid. Enfin, la pièce 1 subit un certain nombre d'opérations de contrôle au niveau d'un poste de contrôle 14. En particulier, on peut procéder à un contrôle de l'étanchéité de la pièce 1, celui-ci devant être conduit à une température très précise, et étant effectué quelques minutes seulement par exemple moins de minutes - après que la pièce 1 a été sortie du poste de séchage sous vide 12. On décrit maintenant plus précisément le procédé de séchage sous vide et le poste de séchage sous vide 12 permettant la mise en _uvre du procédé. On se reportera aux figures 2, 3a et 3b. Après l'étape de séchage par soufflage, la pièce 1, fixée au support 8, est placée sur un dispositif de transfert 15. Il s'agit d'un dispositif permettant d'assurer la translation de la pièce 1 de poste en poste dans l'installation. Un dispositif de préhension 16 est apte à saisir le support 8 de la pièce 1. Des moyens formant bride 17 sont également prévus. Le dispositif de préhension 16 est solidaire d'un couvercle 18 apte à coopérer s avec une encointe 19 et présentant un plan moyen 18a sensiblement vertical. Le couvercle 18 est monté sur la partie extrême inférieure 19 d'un bras 20 sensiblement vertical, de sorte que ledit couvercle 18 soit libre en rotation par rapport au bras 20 autour d'un premier axe de rotation 21 sensiblement horizontal et orthogonal au plan 18a. La partie extrême supérieure 22 du bras 20 est fixce à un chariot 23 apte à être déplacé en translation horizontalement le long d'un rail 24 sensiblement parallèle au premier axe de rotation 21, comme illustré par la double flèche de la figure 2. L'enceinte 19 comprend un fond 25 et une paroi latérale 26 lice au fond 25 et définissant une ouverture 27 entourée d'un rebord 28. L'ouverture 27 est destinée à être obturée par le couvercle 18. Dans le mode de réalisation illustré, I'enceinte 19 est sensiblement parallélopipédique. Toutefois, cette forme n'est nullement limitative. Un conduit 29 solidaire du fond 25 de l'enceinte 19 fait saillie vers l'extérieur de l'enccinte 19. Le conduit 29 est relié à une pompe à vide 30 via un joint tournant31. Une vanne pilotée 32 est prévue sur le conduit 29 et permet, s lorsqu'elle est en position ouverte, de mettre en communication la pompe à vide 30 et l'intérieur de l'enceinte 19. Le conduit 29 présente un axe formant un deuxième axe de rotation 33, autour duquel l'encointe 19 peut être mise en rotation via un moteur 34, ceci étant ::o rendu possible grâce à la présence du joint tournant 31. Le deuxième axe de rotation 33 est par exemple placé de façon centrée par rapport au fond 25 de l'enceinte 19. Une disposition non centrée du deuxième axe de rotation 33 est également possible. L'enceinte 19 est placée de telle sorte que l'ouverture 27 soit en regard du couvercle 18 et que les premier et deuxième axe de rotation 21, 33 soient sensiblement alignés. Ainsi, l'ouverture 27 peut être obturce par le couvercle 18 lorsque celui-ci est déplacé en translation vers l'enceinte 19 grâce à la translation du chariot 23 sur le rail 24. Des moyens de rattrapage de jeu (non représentés) peuvent être prévus entre le couvercle 18 et le bras 20 de façon à compenser un éventuel mauvais alignement des premier et deuxième axe de rotation 21, 33. Ces moyens o peuvent par exemple comprendre un élément en caoutchouc formant une liaison rotule. En outre, I'enceinte 19 comprend des résistances de chauffage 35, placées contre la face extérieure de la paroi latérale 26, d'une puissance de l'ordre de s quelques kilowatts. On décrit à présent l'opération de séchage sous vide. Le support 8 fixé à la pièce 1 est initialement placé sur le dispositif de o transfert 15. Le dispositif de transfert 15 soulève l'ensemble pièce 1 support 8 et le pose sur le dispositif de préhension 16 lié au couvercle 18. Le dispositif de transfert 15 revient ensuite à sa position initiale. L'ensemble pièce 1 - support 8 - couvercle 18 est alors déplacé en translation de sorte que la pièce 1 et son support 8 soient introduits à l'intérieur de l'enceinte 19. On notera que le dispositif de préhension 16 est placé par rapport au couvercle de manière que la pièce 1 et son support 8 puissent passer par l'ouverture 27. o Lorsque la pièce 1 (et son support 8) est introduite dans l'enceinte 19, sa température est de l'ordre de 35 à 55 C, notamment voisine de 45 C. Ceci permet de réaliser plus facilement l'évaporation. Le couvercle 18 est plaqué sur l'enceinte 19 de façon à assurer une fermeture hermétique. La vanne 32 est alors ouverte, et la pression à l'intérieur de l'enceinte est abaissée grâce à la pompe à vide 30. Sensiblement simultanément, I'enceinte 19 est mise en rotation grâce au moteur 34. La pièce 1 et son support 8 sont solidaires de l'enceinte 19, et sont donc animés du méme mouvement de rotation. Selon un premier mode de rénlisation, les moyens formant bride 17 sont prévus o sur le dispositif de préhension 16, et permettent la solidarisation du support 8 de la pièce 1 audit dispositif de préhension 16, solidaire du couvercle 18, lui-méme solidaire de l'enceinte 19 lors de la rotation. Selon un deuxième mode de réalisation, les moyens formant bride 17 sont prévus sur l'enceinte 19, et permettent la solidarisation du support 8 de la pièce 1 à l'enceinte 19 ou au dispositif de préhension 16. Compte tenu des contraintes liées à la présence des cables d'alimentation (non représentés) des résistances de chauffage 35 placées sur l'enceinte 19, on o imprime à l'ensemble pièce 1 - enceinte 8 un mouvement de rotation consistant en des oscillations d'angle o autour d'une position médiane 0. Dans la réalisation représentée sur les figures 3a et 3b, la position médiane oc0 correspond à une position de l'enceinte 19 o les faces de la paroi latérale 26 sont situées dans des plans sensiblement horizontaux et verticaux, ces faces devenant obliques lorsque l'enceinte 19 est mise en rotation. L'angle maximal de ces oscillations est compris entre 140 et 2200 de part et d'autre de la position médiane, et notamment de 180 . La fréquence des o oscillations est inférieure à 1 Hz. Elle peut étre comprise entre 0,05 et 0,5 Hz, et par exemple de l'ordre de 0,1 Hz. On pourrait également envisager de faire tourner l'enceinte 19 dans un méme sens durant plusieurs tours, puis, durant le cycle suivant, de faire tourner I'enceinte 19 dans le sens opposé, afin d'éviter un enroulement trop important des câbles d'alimentation des résistances 35 autour du conduit 29. L'évolution de la pression P à l'intérieur de l'enceinte l9 en fonction du temps t est représentée sur la figure 4. A t=O, la pièce 1 est introduite dans l'enceinte 19 et l'enceinte est hermétiquement fermée par le couvercle 18. La pression à l'intérieur de l'enceinte 19 est alors PO, voisine de 1000 mbar (pression atmosphérique). Progressivement, la pression P diminue, d'abord relativement rapidement. Lorsque la pression P atteint la valeur P, de l'ordre de 200 mbar, I'évaporation des traces de liquide de nettoyage commence. Ceci intervient approximativement au temps t= 2 à 4 s. La pression P diminue encore, de plus en plus lentement. Au temps t2 voisin de 22 à 24 s, on constate que l'évaporation est termince. La pression est alors P2, inférieure à 20 mbar. o La pression atmosphérique normale est alors rétablie à l'intérieur de l'enccinte 19, par l'intermédiaire d'une vanne 36 de mise à l'atmosphère dite vanne casse-vide - raccordée au conduit 29 entre le joint tournant 31 et la vanne pilotée 32. La pièce 1 est sortie de l'enccinte 19 par un mouvement du bras 20 inverse du mouvement d'insertion de la pièce 1 dans l'enceinte 19. La pièce 1 et son support 8 sont ensuite placés sur le dispositif de transfert 15. Le temps total d'un cycle, incluant les mouvements d'insertion et de sortie de la pièce 1, est de l'ordre de 30 à 40 s. o Pendant le séchage, la température à l'intérieure de l'enceinte est très basse, par exemple de l'ordre de -200 C. Afin d'éviter les problèmes de cristallisation des gouttes évaporées sur l'enceinte 19, les résistances 35 permettent de chauffer l'enceinte 19 à une température supérieure à 35 C environ. Ceci permet une Evaporation rapide des gouttes qui viendraient à se déposer sur la surface intérieure de l'enceinte 19 pendant l'étape de séchage sous vide. REVENDICATIONS 1. Procédé de séchage d'une pièce (1) usinée, ladite pièce (1) ayant été préalablement nettoyée, après l'usinage, par un liquide (7), et comportant des traces dudit liquide (7), le procédé comportant les étapes consistant à: - introduire la pièce (1) dans une enceinte (19); - fermer l'enceinte (19) sensiblement hermétiquement par un couvercle (18); - abaisser la pression (P) à l'intérieur de l'enceinte (19); o - imprimer à la pièce (1) un mouvement de rotation; caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes consistant à: - rendre la pièce (1) et l'enceinte (19) solidaires, lorsque la pièce (1) est placce à l'intérieur de l'enceinte (19); - et imprimer un mouvement de rotation à l'ensemble pièce (1) s enceinte (19). 2. Procédé de séchage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on solidarise la pièce (1) au couvercle (18) de l'enceinte (19). o 3. Procédé de séchage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'abaissement de la pression (P) à l'intérieur de l'enceinte (19) est obtenu par une pompe à vide (30) reliée à l'enceinte (19) via un joint tournant (31). 4. Procédé de séchage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on imprime à l'ensemble pièce (1)- enceinte (19) un mouvement de rotation consistant en des oscillations d'angle maximal compris entre 140 et 220 de part et d'autre d'une position médiane (or0) . 5. Procédé de séchage selon la revendication 4, caractérisé en ce que la o fréquence des oscillations est inférieure à 1 Hz. 6. Procédé de séchage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la pression (P) à l'intérieur de l'enceinte (19) est abaissée à une valeur inférieure à 150 mbar. 7. Procédé de séchage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, lorsque la pièce (1) est introduite dans l'enceinte (19), sa température est de l'ordre de 35 à 55 C. s 8. Procédé de séchage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on chauffe l'enceinte (19). 9. Installation de séchage d'une pièce (1) usinée pour la mise en _uvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, o comprenant: - une enceinte (19) apte à recevoir ladite pièce (1), et munie d'un couvercle (18) amovible destiné à fermer hermétiquement ladite enccinte (19); - des moyens de préhension (16, 17) aptes à saisir la pièce (1) et à I'insérer dans l'enceinte (19); - des moyens (30, 32) aptes à abaisser la pression (P) à l'intérieur de l'enceinte (19), lorsque ladite enceinte (19) est fermée sensiblement hermétiquement par le couvercle (18); caractérisé en ce qu'elle comprend en outre: o - des moyens de solidarisation (18, 8, 16, 17) de la pièce (1) à l'enceinte (19) ; - des moyens de mise en rotation (34, 29) de l'ensemble pièce (1) enceinte (19). 10. Installation de séchage selon la revendication 9, caractérisée en ce que les dimensions de l'enceinte (19) sont telles que la pièce (1) est située à proximité immédiate des faces intérieures de l'enccinte (19). 11. Installation de séchage selon la revendication 9 ou 10, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de chauffage (35) de l'enceinte (19). 12. Installation de séchage selon la revendication 11, caractérisée en ce que les moyens de chauffage comprennent au moins une résistance (35) placée