Brevet FR2952557A1 — publié le 20110520

"Procédé de traitement de surface et de peinture de pièces métalliques, notamment des arbres de transmission de véhicules automobiles" La présente invention concerne de manière générale la préparation de surface et la peinture de pièces métalliques ayant déjà subi un traitement de durcissement superficiel et concerne plus particulièrement le traitement de surface avant peinture des arbres de transmission utilisés dans les véhicules automobile. Elle concerne également un procédé complet de traitement de surface avant peinture puis de peinture d'arbres de transmission selon un processus industriel permettant la production d'environ 100 000 arbres peints par semaine ainsi qu'une installation compacte mettant en oeuvre ce procédé. La qualité perçue par le client, utilisateur du véhicule, est devenue un paramètre important dans le choix d'un véhicule lors du processus d'achat du véhicule. Jusqu'à aujourd'hui, les arbres de transmission n'étaient généralement pas peints, et des traces de rouilles pouvaient apparaître sur ces arbres et être visibles par le conducteur soit au moment d'un passage du véhicule sur pont dans un garage, à l'occasion d'une révision, ou à l'occasion d'un changement de roue. Des traces de rouilles pouvaient être également visibles sur le sol du lieu de parking du véhicule par temps de pluie ou suite à un roulage dans des flaques d'eau. Bien que cette corrosion ne soit que superficielle et ne mette pas en péril l'intégrité mécanique de l'arbre de transmission, le client peut cependant être désagréablement surpris de voir de la rouille apparaître sur son véhicule. Pour répondre à cette nouvelle exigence de qualité perçue au niveau des arbres de transmission, les constructeurs automobiles doivent donc intégrer cette nouvelle exigence dans leur gamme de fabrication. A cet effet, il a été décidé de déposer une couche de peinture sur la surface extérieure non fonctionnelle des arbres de transmission. La peinture doit notamment répondre à une tenue pendant 250 heures en brouillard salin sans altération des zones fonctionnelles de l'arbre de transmission. L'arbre ayant subi un traitement thermique de durcissement superficiel, par exemple par trempe par induction, il n'est pas possible d'avoir recours à un dépôt de peinture nécessitant une température de cuisson supérieure à 150 °C, une température de cuisson trop importante risquant d'altérer les caractéristiques mécaniques des arbres. Il est donc nécessaire de préparer la surface de l'arbre avant peinture par un traitement particulier afin de garantir un bon accrochage de la peinture compatible avec les températures de cuisson admises. Un procédé classique de préparation de surface et de peinture, consiste en une phosphatation zinc (6 ou 7 étages) par aspersion, séchage, peinture et cuisson. Dans un tel procédé, une attaque acide ou un brossage est nécessaire pour décalaminer (apparition de calamine suite à traitement thermique) les arbres avant leur traitement de surface. Or, une attaque acide présente des risques sur des pièces traitées thermiquement. Le but de l'invention est de proposer un procédé qui permette une bonne tenue de la peinture sans utiliser de traitement de surface agressif risquant d'altérer les propriétés mécaniques de l'arbre tout en réduisant le nombre d'opérations de traitement de surface. A cet effet, la présente invention a pour premier objet un procédé de traitement de surface avant peinture de pièces métalliques, notamment des arbres de transmission pour véhicule automobile, ayant déjà subi un traitement de durcissement superficiel, ledit procédé comportant les étapes successives suivantes, consistant à sécher les pièces à traiter pour supprimer toute trace d'humidité, à décalaminer les pièces par grenaillage pour supprimer les traces de calamine, à souffler de d'air comprimé pour enlever les traces de poussière, à laver les pièces par aspersion d'un produit à base de silice et de zirconium, et à sécher les pièces par soufflage d'air chaud. La présente invention a pour objet un procédé complet combinant le procédé de traitement de surface décrit ci-dessus avec un procédé de peinture de pièces métalliques ayant subi ledit traitement de surface, ledit procédé de peinture consistant à : - préchauffer les pièces avant peinture ; - peindre les pièces par projection de peinture hydrosoluble ; - cuire les pièces dans une plage de températures déterminée pour permettre un séchage optimum de la peinture sans altérer les caractéristiques mécaniques des pièces. Selon une caractéristique, le procédé de peinture consiste à refroidir les pièces peintes, après cuisson, par soufflage pour amener les pièces à une température compatible d'une manipulation manuelle. Selon une autre caractéristique, les deux opérations, respectivement de traitement de surface et de peinture, sont effectuées selon un processus continu dit "à la chaîne".35 La présente invention a pour troisième objet un procédé de convoyage de pièces pour leur traitement avant peinture puis leur peinture suivant le procédé tel que décrit ci-dessus, ledit procédé de convoyage consistant à charger les pièces à peindre, à partir d'une zone de chargement de pièces à peindre sur une première ligne de convoyage, à convoyer les pièces par cette première ligne de convoyage pour successivement, leur séchage, décalaminage, soufflage et lavage, à transférer automatiquement les pièces de la première ligne de convoyage vers une seconde ligne de convoyage fermée, adjacente à la première et à convoyer les pièces par cette seconde ligne de convoyage pour leur préchauffage, leur peinture et leur cuisson et éventuellement leur refroidissement, et à décharger les pièces peintes, de la seconde ligne de convoyage vers une zone de déchargement des pièces peintes. La présente invention a pour quatrième objet, une installation de traitement de surface puis de peinture de pièces métalliques, apte à mettre en oeuvre le procédé de traitement de surface puis de peinture tel que décrit ci-dessus, ladite installation comportant un premier et un second convoyeurs, définissant respectivement une première ligne de convoyage en boucle fermée, pour le traitement des pièces avant peinture, et une seconde ligne de convoyage en boucle fermée, adjacente à la première, pour la peinture des pièces, et un moyen de transfert automatique des pièces entre le premier convoyeur et le second convoyeur, ladite installation comportant, disposés dans l'ordre suivant le sens d'avancement des pièces sur le premier convoyeur et de manière adjacentes au premier convoyeur : un poste de séchage des pièces à traiter, un poste de décalaminage, un poste de soufflage, un poste de lavage, et un poste de séchage après lavage. Ladite installation comporte en outre, disposés dans l'ordre suivant le sens d'avancement des pièces sur le second convoyeur et de manière adjacentes au second convoyeur : un poste de préchauffage avant peinture, un poste de peinture, un poste de cuisson, et un poste optionnel de refroidissement des pièces après cuisson. Ladite installation comporte en outre, des zones de chargement des pièces sur le premier convoyeur et de déchargement des pièces depuis le second convoyeur qui sont voisines. Selon une caractéristique avantageuse de cette installation, le poste de cuisson communique directement avec le poste de préchauffage pour apporter l'air chaud nécessaire au préchauffage des pièces avant peinture, ainsi qu'avec le poste de séchage des pièces à sécher après lavage, et avec le poste de séchage des pièces arrivant sur le convoyeur. Cette installation a pour avantage de ne nécessiter qu'une surface d'implantation minimale dans l'usine. Cette installation s'inscrit par ailleurs dans une démarche de respect de l'environnement par la faible utilisation de produits chimiques, le peu de rejets, l'utilisation de peinture hydrosoluble et une consommation d'eau minimale. L'invention a pour cinquième objet une pièce métallique ayant déjà subi un traitement de durcissement superficiel et comportant au moins une surface externe apte à être exposée à la corrosion, notamment un arbre de transmission de véhicule automobile, caractérisée en ce que la surface est traitée et peinte suivant le procédé de traitement de surface et de peinture tel que décrit ci-dessus. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit faite en référence aux figures annexées, dans lesquelles : - la figure 1 illustre un arbre de transmission de véhicule automobile peint suite au traitement de surface et peinture selon le procédé de traitement et de peinture selon l'invention ; - la figure 2 illustre schématiquement une installation mettant en oeuvre le procédé de traitement et de peinture selon l'invention. En référence à la figure 1, on a représenté un arbre de transmission 1 qui comporte un corps 10 de forme générale cylindrique se terminant à ses deux extrémités, respectivement, par deux parties cylindriques 11, 12 de plus faible diamètre. Ces deux extrémités 11, 12 sont munies de cannelures 13, 14 et sont aptes à recevoir, par exemple et respectivement, un joint de liaison côté roue et un joint de liaison côté boîte de vitesses, non représentés. Un arbre de transmission peut être plein ou 20 tubulaire et mesure de 350 mm à 800 mm de long. Les extrémités cannelées 11, 12 sont des zones fonctionnelles 15, 16 de l'arbre de transmission 1 qui ne seront pas peintes. Seule la surface extérieure 17 du corps cylindrique 10 sera recouverte d'une couche de 25 peinture permettant sa tenue pendant 250 heures en brouillard salin. On décrit ci-après, schématiquement, en référence à la figure 2, une installation 20 qui sera également utilisée pour illustrer le procédé de traitement puis de 30 peinture des arbres de transmission. Une telle installation 20 s'inscrit dans un processus industriel à haut rendement : cadence d'environ 100.000 arbres peints par semaine. Cette installation 20 comporte un premier et un 35 second convoyeur 21, 22, définissant respectivement une première ligne de convoyage en boucle fermée, pour le traitement des arbres de transmission avant peinture, et une seconde ligne de convoyage, également en boucle fermée, adjacente à la première, pour la peinture des arbres de transmission. Elle comporte en outre, un moyen de transfert automatique 23 des arbres de transmission entre le premier convoyeur 21 et le second convoyeur 22. Ce moyen 23 est du type robot industriel, disposé en bord de ligne de montage ou de fabrication, habituellement utilisé pour la manipulation de pièces d'une ligne à l'autre. L'installation 20 comporte une succession de postes de travail qui sont disposés, dans l'ordre suivant le sens d'avancement des arbres de transmission sur les premier et second convoyeurs 21, 22, de manière adjacente au premier convoyeur 21 et au second convoyeur 22. Les postes du premier convoyeur 21 utilisé pour le traitement des arbres de transmission comportent : un poste de séchage 24 des pièces à traiter ; un poste de décalaminage 25 comportant par exemple trois turbines, permettant le grenaillage de quarante huit pièces en simultané, de façon a obtenir un état de surface (Ra et Rz) optimum ; un poste de soufflage 26 pour évacuer toutes les poussières; un poste de lavage 27 avec addition d'un produit apte à favoriser l'accrochage de la peinture ne contenant pas de phosphate ; et un poste de séchage 28 des arbres et de leurs supports après lavage. Les postes du second convoyeur 22 utilisé pour la peinture des arbres de transmission comportent : - un poste de préchauffage 29 avant peinture ; - un poste de peinture 30 comportant par exemple, trois pistolets assurant la projection de peinture hydrosoluble ; - un poste de cuisson 31 comportant une étuve ; et - un poste optionnel de refroidissement 32 des pièces après cuisson dans lequel les arbres de transmission suivent un cheminement en serpentin ; Avantageusement, le poste de cuisson 31 communique directement avec le poste de préchauffage 29 pour apporter l'air chaud nécessaire au préchauffage des arbres avant peinture, ainsi qu'avec le poste de séchage 28 des arbres à sécher après lavage et avec le poste de séchage 24 des arbres arrivant sur le convoyeur 21. L'installation 20 comporte une zone de chargement 33 des arbres de transmission sur le premier convoyeur 21 et une zone de déchargement 34 des arbres de transmission depuis le second convoyeur 22. Avantageusement, pour optimiser le flux des arbres de transmission, les zones de chargement 33 et de 20 déchargement 33 sont voisines l'une de l'autre. Les arbres sont acheminés vers la zone de chargement 33 et récupérés depuis la zone de déchargement 34 par des cars à fourches usuellement utilisés pour le transport des pièces au sein de l'usine. 25 Des moyens automatiques 35 à 38, de type robots industriels, sont disposés dans les zones de chargement 33 et de déchargement 34, respectivement en bord des premier et second convoyeurs 21 et 22, et sont utilisés respectivement, pour la prise des arbres depuis la zone 30 de chargement 33 et leur dépôt sur le premier convoyeur 21 et pour la prise des arbres depuis le second convoyeur 22 et leur dépôt dans la zone de déchargement 34. Le procédé de traitement et de peinture selon l'invention est maintenant décrit en s'appuyant sur 35 l'installation qui vient d'être décrite. Dans une première étape du procédé, pour le traitement de surface des arbres, on sèche les arbres. Le séchage est réalisé par soufflage d'air chaud récupéré dans le poste de cuisson 31. On supprime ainsi toute trace d'humidité qui aurait pu se déposer sur les arbres de transmission dans leur zone de stockage, pour permettre un grenaillage optimal. Dans une deuxième étape du procédé, pour le traitement de surface des arbres, on décalamine les arbres par grenaillage par pulvérisation de grenaille inox (ou billes) sur les arbres. On supprime ainsi toute trace de calamine pour garantir un bon accrochage de la peinture et éviter ainsi le décollement de la couche de peinture. Dans une troisième étape du procédé, pour le traitement de surface des arbres, on effectue un soufflage par air comprimé pour enlever toute trace de poussière. Dans une quatrième étape du procédé, pour le traitement de surface des arbres, on lave les pièces par aspersion d'un produit à base de silice et de zirconium qui permet de faire une liaison chimique optimale entre la surface de l'arbre et la peinture. Un tel produit est par exemple du type connu sous la marque OXSILAN® ; marque enregistrée par la société Chemettal PLC. Dans une cinquième étape du procédé, pour le traitement de surface des arbres, on sèche les arbres par soufflage d'air chaud pour que les arbres et leurs supports soient complètement secs avant peinture. Le séchage est réalisé par soufflage d'air chaud récupéré dans le poste de cuisson 31. Dans une première étape du procédé de peinture des arbres, préalablement à la peinture proprement dite, on préchauffe les pièces par soufflage pour les amener à une température stable et régulière (environ 35°C) favorisant un dépôt homogène de peinture avec une épaisseur suffisante (quelque soit la période de l'année) pour tenir le cahier des charges. Le préchauffage est réalisé par soufflage d'air 5 chaud récupéré dans le poste de cuisson 31. Dans une deuxième étape du procédé de peinture des arbres, on dépose une couche de peinture hydrosoluble tenant les 250 heures en brouillard salin. Dans une troisième étape du procédé de peinture des 10 arbres, on cuit la peinture dans une plage de température comprise entre environ 80 à 100 oc pour permettre un séchage optimal et rapide autorisant des manipulations mécaniques ultérieures et ce, sans dégrader les caractéristiques mécaniques des arbres. 15 Dans une quatrième étape du procédé de peinture des arbres, optionnelle, on refroidit les arbres par soufflage pour amener l'arbre à une température compatible d'une manipulation manuelle. L'invention n'est pas limitée au cadre précis de la 20 description qui vient d'être faite. Ainsi, elle reste applicable pour des pièces autres que des arbres de transmission notamment toute autre pièce métallique disposée sous la caisse du véhicule et comportant au moins une surface externe exposée à la corrosion. 25 REVENDICATIONS1. Procédé de traitement de surface avant peinture de pièces métalliques, notamment des arbres de transmission pour véhicule automobile, ayant déjà subi un traitement de durcissement superficiel, ledit procédé comportant les étapes successives suivantes, consistant à : sécher les pièces à traiter pour supprimer toute 10 trace d'humidité ; décalaminer les pièces par grenaillage pour supprimer les traces de calamine ; souffler de d'air comprimé pour enlever les traces de poussière ; 15 laver les pièces par aspersion d'un produit à base de silice et de zirconium, et sécher les pièces par soufflage d'air chaud. 2. Procédé de peinture de pièces métalliques ayant subi 20 un traitement de surface selon la revendication précédente, ledit procédé consistant à : - préchauffer les pièces avant peinture ; - peindre les pièces par projection de peinture hydrosoluble ; 25 cuire les pièces dans une plage de températures déterminée pour permettre un séchage optimum de la peinture sans altérer les caractéristiques mécaniques des pièces. 30 3. Procédé selon la revendication précédente dans lequel il consiste à refroidir les pièces peintes, après cuisson, par soufflage pour amener les pièces à une température compatible d'une manipulation manuelle. 4. Procédé selon l'une des revendications 2 ou 3, dans lequel les deux opérations, respectivement de traitement de surface et de peinture, sont effectuées selon un processus continu dit "à la chaîne". 5. Procédé de convoyage de pièces pour leur traitement avant peinture puis leur peinture suivant les procédés des revendications 1 à 4, ledit procédé de convoyage consistant à : - charger les pièces à peindre, à partir d'une zone de chargement de pièces à peindre sur une première ligne de convoyage ; - à convoyer les pièces par cette première ligne de convoyage pour successivement, leur séchage, 15 décalaminage, soufflage et lavage ; - à transférer automatiquement les pièces de la première ligne de convoyage vers une seconde ligne de convoyage fermée, adjacente à la première ; et à convoyer les pièces par cette seconde ligne de 20 convoyage pour leur préchauffage, leur peinture et leur cuisson et éventuellement leur refroidissement ; et - à décharger les pièces peintes, de la seconde ligne de convoyage vers une zone de déchargement des pièces peintes. 25 6. Installation (20) de traitement de surface puis de peinture de pièces métalliques, apte à mettre en oeuvre les procédés selon les revendications 1 à 5, ladite installation (1) comportant un premier (21) et un second 30 convoyeurs (22), définissant respectivement une première ligne de convoyage en boucle fermée, pour le traitement des pièces avant peinture, et une seconde ligne de convoyage en boucle fermée, adjacente à la première, pour la peinture des pièces, et un moyen de transfert 35 automatique (23) des pièces entre le premier convoyeur(21) et le second convoyeur (22), ladite installation (1) comportant, disposés dans l'ordre suivant le sens d'avancement des pièces sur le premier convoyeur (21) et de manière adjacentes au premier convoyeur (21): un poste de séchage (24) des pièces à traiter ; un poste de décalaminage (25) ; un poste de soufflage (26) ; un poste de lavage (27) ; et un poste de séchage (28) après lavage ; ladite installation (20) comportant en outre, disposés dans l'ordre suivant le sens d'avancement des pièces sur le second convoyeur (22) et de manière adjacentes au second convoyeur (22) . un poste de préchauffage (29) avant peinture ; un poste de peinture (30); un poste de cuisson (31) ; et - un poste optionnel de refroidissement (32) des pièces après cuisson ; ladite installation (20) comportant en outre, des zones de chargement (33) des pièces sur le premier convoyeur (21) et de déchargement (34) des pièces depuis le second convoyeur (22) qui sont voisines. 7. Installation (20) selon la revendication précédente, caractérisée en ce le poste de cuisson (31) communique directement avec le poste de préchauffage (29) pour apporter l'air chaud nécessaire au préchauffage des pièces avant peinture, ainsi qu'avec le poste de séchage (28) des pièces à sécher après lavage, et avec le poste de séchage (24) des pièces arrivant sur le convoyeur (21). 8. Pièce métallique (1) ayant déjà subi un traitement de durcissement superficiel et comportant au moins une 35 surface (10) externe apte à être exposée à la corrosion,notamment un arbre de transmission de véhicule automobile, caractérisée en ce que la surface (17) est traitée et peinte suivant le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4.5