Brevet FR2958301A1 — publié le 20111007

La présente invention concerne un procédé pour traiter la surface de pièces par voie liquide et une installation pour la mise en oeuvre du procédé. Généralement, les procédés pour réaliser des traitements de surface par voie liquide consistent actuellement à tremper les pièces à traiter dans une succession de bains contenus dans des cuves distinctes et produisant différents effets sur les pièces. A titre d'exemple non exclusif, il peut s'agir de pièces de moteurs d'aéronef dont les différents traitements améliorent certaines de leurs caractéristiques mécaniques. Les pièces sont immergées tout d'abord dans un bain dit « actif » d'une cuve, c'est-à-dire ayant un effet spécifique sur les pièces à traiter, tel qu'un bain à lessive pour dégraisser les pièces, un bain acide pour éliminer les résidus en surface sur les pièces, un bain de dépôt métallique (nickel, platine, ...) sur les pièces par un procédé chimique ou électrochimique, .... Puis, les pièces alors traitées par ce premier bain sont retirées de celui-ci pour être plongées dans un ou plusieurs bains de rinçage successifs contenus dans des cuves distinctes pour éliminer les résidus du bain actif encore présents à la surface des pièces. Celles-ci alors propres peuvent, bien entendu, être de nouveau plongées dans un bain actif d'une cuve suivante pour un autre traitement puis être par la suite rincées dans des bains de rinçage successifs d'autres cuves. L'ensemble de ces traitements successifs préalablement établis selon un cycle bien défini, est réalisé par une installation qui forme une chaîne desdits traitements de surface à effectuer et qui se compose de cuves contenant les bains de traitement spécifiques, qu'ils soient actifs, de rinçage ou autres. Les cuves sont généralement alignées et le transfert d'une cuve à l'autre pour effectuer la succession de traitements sur les pièces est réalisé par l'intermédiaire d'un automate ou manipulateur mobile disposé au-dessus des cuves et permettant de déplacer la ou les pièces à traiter entre les cuves, par l'intermédiaire d'un outillage ou support porte-pièce(s) suspendu au manipulateur. Ce dernier dépose ainsi l'outillage portant la ou les pièces sur un système de réception approprié de la cuve et une fois le traitement terminé reprend l'outillage porte-pièces pour l'amener à une autre cuve et ainsi de suite jusqu'à la fin de la chaîne des traitements. Ainsi, pour effectuer, par exemple, le nettoyage d'une pièce avec un passage dans un bain de dégraissage suivi par deux passages dans des bains de rinçage spécifiques, la chaîne de traitements comporte trois cuves. On se rend donc compte que les installations actuelles pour mettre en oeuvre ces procédés de traitement par voie liquide, doivent comporter autant de cuves qu'il y a de bains de traitement impliquant un encombrement important et des coûts associés élevés, ce qui constitue l'inconvénient majeur ces procédés et installations antérieurs. Dans la réalité, les chaînes possèdent souvent une quinzaine de cuves pour pouvoir réaliser les traitements correspondant à quatre ou cinq bains actifs et obtenir le niveau de qualité d'eau de rinçage satisfaisante, tout en limitant la consommation d'eau. Un deuxième inconvénient concerne l'absence d'optimisation des cuves en terme de durée. En effet, chaque traitement (actif, rinçage) a une durée spécifique de sorte que toutes les cuves alignées ne sont pas utilisées de façon optimale. Dans l'exemple précédent, le temps de dégraissage est nettement supérieur au temps de rinçage, si bien que l'une ou les deux cuves de rinçage peuvent ne pas être occupées par des pièces, le temps nécessaire au dégraissage préalable dans la première cuve. Un troisième inconvénient concerne le fait d'avoir un référentiel de position des pièces, propre à chaque cuve. En effet, comme la position des pièces d'une cuve à l'autre dépend du réglage des systèmes recevant les supports des pièces, la pluralité des cuves en présence dans une chaîne et le vieillissement ou l'usure différente des systèmes de réception des cuves engendrent bien souvent de légères dispersions géométriques dans la position des pièces d'une cuve à l'autre, avec les risques que cela comporte. Un quatrième inconvénient concerne le fait que, pour optimiser l'utilisation des cuves d'une chaîne, et éviter l'inoccupation de celles-ci, plusieurs charges (à savoir pièce(s) + outillage porte-pièce(s)) sont traitées simultanément sur la même chaîne. Cependant, comme les temps des différents traitements doivent comprendre une marge de tolérance relativement importante pour permettre au(x) manipulateur(s) de déplacer les charges au fur et à mesure de leur avancée sur la chaîne, cela entraîne une non reproductibilité exacte d'un traitement d'une charge à l'autre. De la sorte, certaines pièces traitées peuvent ne pas être rigoureusement identiques entre elles. Un cinquième inconvénient qui découle de l'agencement de plusieurs charges sur une même chaîne de traitements, est qu'en cas d'un dysfonctionnement du ou des manipulateurs en présence, les charges avec les pièces à traiter se trouvent bloquées avec un risque de défaut sur toutes les pièces en cours de traitement. Le procédé et l'installation pour traiter la surface de pièces, par voie liquide, de la présente invention se proposent de s'affranchir des inconvénients mentionnés ci-dessus. A cet effet, le procédé pour traiter la surface de pièces par voie liquide en soumettant la ou les pièces à traiter à plusieurs bains de traitement différents, successivement les uns à la suite des autres, est remarquable, selon l'invention, en ce qu'il consiste à utiliser une cuve unique pour la réception successive des bains, à placer dans la cuve unique la ou les pièces à traiter avec une position de référence déterminée par rapport à la cuve unique tout du long desdits traitements, et à amener successivement dans la cuve unique, par des circuits fluidiques indépendants les uns des autres aptes à être mis en communication avec la cuve unique, lesdits bains de traitement les uns à la suite des autres, le bain précédent l'arrivée du bain suivant étant, après traitement, évacué de la cuve unique vers son circuit fluidique correspondant. Ainsi, grâce à l'invention, une seule et même cuve recevant successivement les bains permet d'effectuer, directement dans celle-ci, sans passer d'une cuve à l'autre, une gamme complète de traitements sur les pièces à traiter, ce qui, comparativement à l'art antérieur, a pour avantage de : - réduire fortement la taille et l'encombrement de l'installation et, par voie de conséquence, les coûts de réalisation et de maintenance de celle-ci ; - optimiser la durée d'utilisation de l'installation puisque la cuve unique est toujours en service, sans interruption, un bain de traitement en chassant un autre ; - conserver un même référentiel de positionnement de la ou des pièces au cours des différents traitements, puisque l'outillage porte-pièces est placé à demeure dans la même position sur le système de réception dédié à la cuve unique, ce qui permet de traiter les pièces sans les déplacer ; - obtenir des pièces traitées à l'identique, par des temps de traitement appropriés pour optimiser la reproductibilité d'une charge à l'autre ; et - éliminer le risque de défaut sur les pièces par suite d'une panne du système de manutention, seuls la mise en place et le retrait des pièces de la cuve étant effectués par le système de manutention (et non le transfert des cuves aux autres). De préférence, le procédé consiste à mettre en mouvement chaque bain de traitement se trouvant dans la cuve unique, avec agitation. On assure ainsi, par ce brassage, l'homogénéisation du bain avec les différentes espèces et/ou adjuvants qu'il peut contenir. Par exemple, on réalise la mise en mouvement de chacun des bains de traitement par le flux traversant même de chaque circuit fluidique ou par une pompe de recirculation. Cependant, dans certains cas selon le type de bains en présence, on pourrait laisser immobile, sans mouvement forcé, chacun des bains de traitement passant dans la cuve unique. Avantageusement, le procédé consiste à raccorder chaque circuit fluidique des bains en partie haute de la cuve unique pour amener le bain correspondant dans la cuve unique, et en partie basse de celle-ci pour évacuer le bain. Selon une autre caractéristique, le procédé consiste à prévoir une pluralité de cuves uniques disposées en parallèle les unes par rapport aux autres et à amener successivement et simultanément, par les circuits fluidiques respectifs, les bains de traitement dans les cuves uniques dans lesquelles sont placées les pièces à traiter. On peut ainsi obtenir de façon concomitante, à la fin des différents traitements, autant de pièces ou groupes de pièces qu'il y a de cuves uniques en parallèle, grâce à quoi la production se trouve augmentée de manière significative. Dans un exemple pour réaliser un traitement d'anodisation sur des pièces, le procédé consiste à envoyer successivement dans ladite cuve unique dans laquelle sont placées les pièces à traiter, des bains actifs de dégraissage, acide et d'anodisation, et des bains de rinçage après chaque bain actif. On se rend donc compte de l'intérêt du procédé de l'invention qui ne nécessite qu'une seule et même cuve, au lieu d'une dizaine comme précédemment, sachant que généralement deux rinçages successifs sont prévus après chaque bain actif et que deux bains d'anodisation sont prévus en parallèle dans une cuve double compte tenu de la durée de ce traitement Par exemple, la durée du bain de dégraissage et du bain acide est de l'ordre de 20 minutes chacun, la durée du bain d'anodisation de l'ordre de 40 minutes, et la durée des bains de rinçage de l'ordre de 5 minutes chacun. Ainsi, en disposant d'autant de cuves uniques en parallèle qu'il y avait de cuves pour les dix traitements successifs, on traite, au bout de la durée globale des bains, dix pièces avec le procédé de l'invention, alors que selon le procédé antérieur deux sont obtenues et plusieurs autres en cours de traitement dans certaines cuves. L'invention concerne également l'installation pour traiter la surface de pièces, par voie liquide, pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, à partir de plusieurs bains de traitement différents dans lesquels sont successivement soumises lesdites pièces à traiter suspendues à un outillage porte-pièces mobile. Avantageusement, elle comprend une unique cuve dans laquelle sont disposées la ou les pièces à traiter selon une position de référence prédéterminée donnée par la coopération dudit outillage porte-pièces avec un système de réception de la cuve, et qui reçoit, successivement, les bains de traitement des pièces par l'intermédiaire des circuits fluidiques respectifs mis en communication avec la cuve unique pour amener les uns à la suite des autres les bains de traitement dans la cuve unique par leurs circuits respectifs et les évacuer de celle-ci vers lesdits circuits. De préférence, l'installation comprend une pluralité de cuves uniques disposées en parallèle les unes par rapport aux autres et dans lesquelles sont amenés puis évacués simultanément lesdits bains de traitement successifs. Ainsi, on peut traiter à l'identique plusieurs pièces simultanément. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 représente, de façon partielle et schématique, un exemple de réalisation d'une installation pour traiter des pièces, à partir d'une cuve unique, mettant en oeuvre le procédé conformément à l'invention. La figure 2 montre schématiquement une série de cuves uniques autonomes permettant de traiter simultanément autant de pièces ou groupes de pièces qu'il y a de cuves. L'installation 1 schématisée sur la figure 1 et permettant la mise en oeuvre du procédé, a pour but de réaliser une suite de traitements, par voie liquide, sur des pièces P généralement métalliques afin d'améliorer certaines de leurs propriétés. Pour cela, les traitements sont effectués à partir de bains B généralement actifs ou de rinçage, de la manière définie précédemment, et un exemple d'une série de tels bains sera donné ultérieurement en regard de la figure 2. Selon l'invention, l'installation 1 comprend une seule et même cuve 2 dans laquelle sont reçus successivement, les uns à la suite des autres, les bains B des différents traitements. Pour cela, les bains circulent dans des circuits fluidiques respectifs 3, 3.1, 3.2, 3.3, indépendants les uns des autres et mis en communication avec la cuve unique 2. Dans l'exemple illustré, les circuits fluidiques sont au nombre de quatre (l'un étant schématisé en totalité, les trois autres partiellement) et sont de conception sensiblement identiques. Leur nombre pourrait être différent en fonction des traitements à effectuer et, dans l'exemple qui sera donné en regard de la figure 2, les quatre bains concernent trois bains actifs respectivement de dégraissage, acide et d'anodisation, et un bain de rinçage. Chaque circuit fluidique de l'installation 1 se compose principalement d'un réservoir 4 contenant le bain de traitement en question, d'un tuyau d'alimentation 5 issu du réservoir 4 et amenant le bain B à la cuve unique 2, et d'un tuyau de refoulement 6 issu de la cuve unique 2 et évacuant le bain B, après traitement, vers le réservoir 4. Ces circuits fluidiques indépendants sont, bien sûr, commandables de façon usuelle par des équipements de pompage ou autres non représentés. On voit, sur la figure 1, les extrémités libres 7 regroupées parallèlement des tuyaux d'alimentation 5 des différents circuits 3, 3.1, 3.2, 3.3, lesquelles extrémités libres 7 se trouvent en partie haute 2A de la cuve unique 2 à l'aplomb de celle-ci. Ces extrémités libres 7 sont raccordées, dans cet exemple, à un couvercle 9 et communiquent directement avec la cuve à travers un orifice 9A ménagé dans le couvercle fermant la cuve. Celle-ci pourrait être du type ouvert, sans couvercle, les extrémités libres 7 débouchant directement au-dessus de la cuve. Quant aux extrémités libres 8 également regroupées parallèlement des tuyaux d'évacuation 6, elles se trouvent en partie basse 2B de la cuve, et se raccordent au fond 2C de celle-ci par une ouverture 2D. Comme le montre la figure 1, une pièce P à traiter, par exemple de section hexagonale, est immergée dans le bain B provenant du circuit fluidique correspondant 3. Un groupe de plusieurs pièces P identiques ou non pourrait bien entendu être disposé dans la cuve 2 pour y recevoir les traitements successifs, sans sortir du cadre de l'invention. Plus particulièrement, avant l'amenée des bains, la pièce P est suspendue à un outillage porte-pièce symbolisé par un rectangle 10 et se prolongeant par au moins une barre transversale 11 dont les extrémités reposent sur un système de réception réglable 12 représenté schématiquement, sous la forme de deux appuis réglables 14 fixés respectivement sur deux parois latérales et opposées 2E de la cuve 2. Le réglage de ce système 12 définit par la suite la position de référence de la pièce P qu'elle conservera avantageusement durant les différents bains successifs B de la cuve. Et on remarque également, en pointillés sur la figure 1, l'extrémité d'un bras 16 d'un manipulateur ou automate 17 destiné à l'amenée puis au retrait de l'outillage 10, portant la pièce P, au ou du système de réception 12 de la cuve 2. Par ailleurs, le couvercle 9 obturant la cuve recouvre l'outillage porte-pièces 10. Cela pour permettre au bain présent dans la cuve de conserver des caractéristiques particulières (température, ...) et/ou d'isoler le bain du reste de l'atelier (par suite de dégagement gazeux nocif, par exemple). Lorsque la pièce P est mise en place dans la cuve 2 par l'automate 17, dans sa position de référence par la coopération de la barre 11 avec les appuis 14 du système de réception 12, le bain B du traitement choisi est envoyé dans la cuve unique 2 selon la flèche F du circuit fluidique correspondant (le circuit 3 sur la figure 1). Le traitement de la pièce P peut se faire avec un bain B mis en mouvement pour une meilleure homogénéisation de celui-ci, notamment lorsqu'il s'agit d'un bain actif d'anodisation par exemple. Pour cela, le circuit 3 peut fonctionner en flux traversant, avec le bain s'écoulant en continu, en boucle, dans la cuve par la mise en route de l'équipement de pompage du circuit. Ou par une pompe de recirculation 18 symbolisée en pointillés et permettant d'agiter le bain. Celui-ci pourrait être stagnant dans la cuve sans agitation. Puis, après le traitement, le bain B est vidé de la cuve et refoulé dans son réservoir 4 par le tuyau d'évacuation 6 correspondant. Le traitement suivant est mis en route, par exemple, un bain de rinçage pour nettoyer la cuve 2 et ses parois éliminant les résidus du bain actif précédent, avant l'amenée d'un autre bain actif dans la cuve unique. Et ainsi de suite, jusqu'à la fin des différents traitements prévus. Il ressort de l'utilisation d'une et même cuve que la charge (pièce(s) P et outillage porte-pièce(s) 10) est disposée sur le système de retenue 12 de la cuve 2 sans être déplacée, de sorte que le référentiel de positionnement est conservé tout au long de la chaîne de traitements avec une reproductibilité optimale entre les pièces traitées, et que la durée d'utilisation de la cuve unique est optimisée au maximum avec, de plus, un encombrement réduit au sol puisque les bains B se succèdent dans la cuve. Comme les différents traitements choisis pour une pièce ou un groupe de pièces P se déroulent dans la même cuve 2 recevant successivement les bains B, l'installation 1 permet d'envisager, notamment pour augmenter la production et par suite du gain de place obtenu, l'utilisation d'une pluralité de cuves uniques disposées en parallèle. Ainsi, comme le montre la figure 2, on a représenté à titre d'exemple une installation 1 avec dix cuves uniques 2 dans lesquelles sont envoyés successivement et simultanément les mêmes bains de traitement B (actifs ou de rinçage). On comprend donc que la durée d'utilisation des cuves uniques 2 est optimisée puisque celles-ci sont toujours occupées par les pièces à traiter P, les bains B avec des durées plus ou moins variables, défilant successivement dans les cuves. A titre d'exemple, une chaîne pour effectuer une anodisation sur des pièces comporte selon l'art antérieur une gamme de traitements, réalisés de la façon suivante : bain de dégraissage : 20 min bain de rinçage : 5 min bain de rinçage : 5 min bain acide (sulfochromique) : 20 min bain de rinçage : 5 min bain de rinçage : 5 min bain d'anodisation : 40 min, bain d'anodisation : 40 min bain de rinçage : 5 min bain de rinçage : 5 min Ainsi, avec l'installation antérieure composée d'une cuve par bain de traitement, (soit dix cuves successives en comptant une cuve « double » pour l'anodisation du fait du temps de traitement important, ce qui limite l'attente des pièces à traiter), deux pièces sont traitées et plusieurs autres se trouvent dans certaines cuves dans l'attente de terminer le traitement considéré, tandis que d'autres cuves sont, par ailleurs, inoccupées du fait des durées de traitement différentes. En revanche, à partir de dix cuves uniques 2 en parallèle, reliées aux quatre circuits fluidiques des bains (dégraissage, rinçage, acide, anodisation), l'installation 1 permet d'obtenir simultanément dix pièces traitées P au bout de la durée globale des traitements (t1 à t9), les cuves étant ensuite de nouveau disponibles après la vidange du dernier bain et le retrait des pièces P par le manipulateur. Pour un même encombrement au sol, l'installation de l'invention permet d'améliorer la productivité d'un coefficient supérieur à trois tout en assurant une qualité de traitement optimale des pièces (reproductibilité, référentiel de positionnement identique, ...) et de s'affranchir des risques d'arrêt de la chaîne suite à une panne du manipulateur entre les cuves.25 REVENDICATIONS1. Procédé pour traiter la surface de pièces par voie liquide en soumettant la ou les pièces à traiter (P) à plusieurs bains de traitement (B) différents, successivement les uns à la suite des autres, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser une cuve unique (2) pour la réception successive des bains (B), à placer dans la cuve unique (2) la ou les pièces à traiter avec une position de référence déterminée par rapport à la cuve unique tout du long desdits traitements, et à amener successivement dans la cuve unique, par des circuits fluidiques (3, 3.1, 3.2, 3.3) indépendants les uns des autres aptes à être mis en communication avec la cuve unique, lesdits bains de traitement (B) les uns à la suite des autres, le bain précédent l'arrivée du bain suivant étant, après traitement, évacué de la cuve unique vers son circuit fluidique correspondant. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à mettre en mouvement chaque bain de traitement (B) se trouvant dans la cuve unique (2), avec agitation. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on réalise la mise en mouvement de chacun des bains de traitement (B) par le flux traversant même de chaque circuit fluidique ou par une pompe de recirculation. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à laisser chacun des bains de traitement (B) passant dans la cuve unique (2) immobile, sans mouvement. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il consiste à raccorder chaque circuit fluidique (3, 3.1, 3.2, 3.3) des bains (B) en partie haute (2A) de la cuve unique (2) pour amener le bain correspondant dans la cuve unique, et en partie basse (2B) de celle-ci pour évacuer le bain. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes 1 à 5, caractérisé en ce qu'il consiste à prévoir une pluralité de cuves uniques (2) disposées en parallèle les unes par rapport aux autres et à amenersuccessivement et simultanément, par les circuits fluidiques respectifs, les bains de traitement (B) dans les cuves uniques dans lesquelles sont placées les pièces à traiter. 7. Procédé pour réaliser un traitement d'anodisation sur des pièces selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à envoyer successivement dans la cuve unique (2) des bains actifs de dégraissage, acide et d'anodisation et des bains de rinçage après chaque bain actif. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la durée du bain de dégraissage et du bain acide est de l'ordre de 20 minutes chacun, la durée du bain d'anodisation est de l'ordre de 40 minutes et la durée des bains de rinçage est de l'ordre de 5 minutes chacun. 9. Installation pour traiter la surface de pièces, par voie liquide, pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, à partir de plusieurs bains de traitement (B) différents dans lesquels sont successivement soumises lesdites pièces à traiter (P) suspendues à un outillage porte-pièces mobile (10), caractérisée en ce qu'elle comprend une cuve unique (2) dans laquelle sont disposées la ou les pièces (P) à traiter selon une position de référence prédéterminée donnée par la coopération dudit outillage porte-pièces (10) avec un système de réception (12) de la cuve, et qui reçoit, successivement, les bains de traitement (B) des pièces par l'intermédiaire des circuits fluidiques respectifs (3, 3.1, 3.2, 3.3) mis en communication avec la cuve unique (2) pour amener, les uns à la suite des autres, les bains de traitement (B) dans la cuve unique (2) par leurs circuits respectifs et les évacuer de celle-ci vers lesdits circuits. 10. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comprend une pluralité de cuves uniques (2) disposées en parallèle les unes par rapport aux autres et dans lesquelles sont amenés puis évacués simultanément lesdits bains de traitement successifs (B).