Auteur: Karl D’haveloose

Pour terminer l'année en beauté dans notre rubrique consacrée à la fabrication, nous aimerions aborder le sujet du nettoyage des pièces usinées. Hélas grandement sous-estimé dans le domaine de l'usinage traditionnel de pièces métalliques, il est pourtant primordial dans le cadre d'opérations d'usinage de précision. Dans les domaines de la construction et de l'usinage métalliques, il faut cependant avant tout apprendre à identifier les contaminants et à sélectionner la méthode de nettoyage appropriée ainsi que le fluide de nettoyage le plus efficace pour pouvoir atteindre une efficacité optimale, réduire les déchets et livrer des produits métalliques exempts de défauts.

Lorsque l'on fabrique des pièces métalliques, la qualité des produits finis dépend de la précision avec laquelle chaque étape est réalisée, en particulier le nettoyage des surfaces. Avant que les pièces métalliques ne subissent un traitement (revêtement, peinture, soudage...), leurs surfaces doivent être nettoyées avec une extrême minutie (souvent au micron près) afin de garantir une bonne adhérence ainsi qu'une finition lisse et durable. Dans cet article, nous ne parlerons pas des différentes techniques de nettoyage mécanique, mais allons plutôt nous concentrer sur le dégraissage à la vapeur.

Les contaminants qui restent sur les surfaces peuvent entraîner l'apparition de défauts tels que l'écaillage, la corrosion ou une épaisseur de revêtement inégale, obligeant les fabricants à effectuer des retouches coûteuses ou, dans le pire des cas, à se retrouver avec des produits défectueux. Un nettoyage efficace des surfaces est donc essentiel, non seulement pour respecter les normes de qualité, mais aussi pour améliorer l'efficacité et réduire les déchets. Les fabricants doivent accorder une attention particulière au choix des techniques et des fluides de nettoyage appropriés – un choix qui doit être opéré en tenant compte des types de contaminants présents sur les pièces usinées.

En tant qu'ingénieur, opérateur ou responsable de production, vous devez vous poser 3 questions fondamentales pour savoir comment, de quelle manière et selon quels critères le nettoyage des pièces doit être réalisé.

Question 1 : À quels types de contaminants a-t-on affaire ?

Lorsque l'on souhaite définir une stratégie de nettoyage efficace, la première chose à faire est de comprendre la nature des contaminants qui se trouvent sur les surfaces métalliques. En général, les fabricants sont confrontés à trois catégories de contaminants : les contaminants polaires (inorganiques), les contaminants non polaires (organiques) et les contaminants particulaires (en anglais : particulate).

• Les contaminants polaires (inorganiques) comprennent les sels, les oxydes et autres minéraux qui peuvent s'accumuler sur les surfaces métalliques. Les contaminants polaires sont hydrophiles (ce qui signifie qu'ils attirent l'eau) et résultent souvent d'une exposition à l'environnement ou du processus de fabrication lui-même. Des phénomènes d'oxydation ou de corrosion peuvent p. ex. se produire lorsque des pièces métalliques sont exposées à de l'humidité, ce qui entraîne la formation de rouille ou de dépôts au niveau des surfaces.
• Les contaminants non polaires (organiques) sont généralement des huiles, des graisses, des cires et autres lubrifiants utilisés lors des processus de production tels que la découpe, le poinçonnage ou le formage. Les contaminants organiques sont hydrophobes (ce qui signifie qu'ils repoussent l'eau) et peuvent être plus difficiles à éliminer du simple fait qu'ils ne se dissolvent pas dans les solutions nettoyantes à base d'eau.
• Les contaminants particulaires tels que la poussière, la saleté, la limaille et d'autres particules solides de petite taille peuvent eux aussi s'accumuler sur les surfaces métalliques. Ces particules peuvent être difficiles à éliminer dans leur intégralité, en particulier lorsqu'elles adhèrent à des résidus graisseux ou huileux. Sans traitement, ces particules peuvent se lier aux surfaces lors des processus de finition ultérieurs, entraînant ainsi des problèmes d'adhérence et une dégradation de la qualité de la surface.

Chaque type de contaminant nécessite une approche spécifique pour être correctement éliminé. Il est donc indispensable de connaître la nature des contaminants présents sur les surfaces pour pouvoir choisir le produit et le procédé de nettoyage adaptés.

Question 2 : Quel est le procédé de nettoyage le plus approprié ?

Une fois les contaminants identifiés, les fabricants doivent choisir un procédé de nettoyage adapté à leurs besoins opérationnels.

Le dégraissage à la vapeur (en anglais : vapor degreasing) est une option très prisée en raison de son efficacité, de sa régularité et de sa capacité à traiter des volumes importants. Ce système en circuit fermé utilise des vapeurs de solvants pour dissoudre les contaminants, ce qui évite d'avoir à récurer ou rincer vigoureusement en plus de réduire la quantité de déchets.

Les facteurs importants à prendre en compte pour déterminer si le dégraissage à la vapeur est une solution appropriée comprennent :

• La géométrie des pièces. Les pièces aux formes complexes, présentant des trous borgnes ou une géométrie complexe peuvent nécessiter des procédés de nettoyage plus avancés afin de garantir l'élimination complète des contaminants. Le dégraissage à la vapeur permet de pénétrer dans les espaces restreints et de nettoyer les surfaces difficiles à atteindre au moyen de méthodes manuelles.
• Les normes de nettoyage. En fonction du secteur d'activité et de l'utilisation qui sera faite des pièces, les fabricants peuvent être tenus de respecter des normes de nettoyage strictes. Les dispositifs médicaux ou les composants destinés au secteur aéronautique et spatial, par exemple, exigent des surfaces d'une propreté irréprochable afin d'éviter toute contamination ou tout dysfonctionnement lors de leur utilisation. Le dégraissage à la vapeur permet d'atteindre le niveau de propreté requis sans endommager les pièces.
• Coûts et considérations environnementales. Bien qu'un nettoyage en profondeur soit essentiel, les fabricants doivent également tenir compte des coûts et de l'impact environnemental liés à leurs procédés de nettoyage. Le dégraissage à la vapeur, en particulier lorsqu'il est associé à des systèmes sophistiqués de récupération des solvants, peut constituer une option écologique, dans la mesure où il minimise l'utilisation de solvants et la production de déchets.

Le choix d'un procédé de nettoyage qui offre un bon équilibre entre efficacité, rentabilité et durabilité est la clé d'un succès à long terme.

Question 3 : Quel fluide de nettoyage est le plus efficace ?

L'étape suivante consiste à choisir le fluide de nettoyage approprié. Ce choix dépend de la nature des contaminants et du matériau à nettoyer.

Il existe trois grandes catégories de fluides de nettoyage qui sont utilisés dans les procédés de dégraissage à la vapeur :

Fluides de nettoyage mono-solvant. Les systèmes mono-solvant utilisent un seul solvant pour le nettoyage. Ceux-ci sont idéaux pour les contaminants relativement simples tels que les huiles légères et les particules. Les fluides mono-solvant sont faciles à utiliser et peu coûteux, ce qui en fait un choix très prisé par les fabricants ayant des besoins de nettoyage réguliers. Ces fluides peuvent toutefois s'avérer moins efficaces face aux contaminants plus complexes ou tenaces, en particulier lorsqu'une même surface présente à la fois des contaminants polaires et des contaminants non polaires. Les fluides de nettoyage mono-solvant donnent toutefois de bons résultats pour un dégraissage de base et l'élimination des particules.

Fluides de nettoyage co-solvants. Les systèmes co-solvants combinent deux solvants : l'un pour le nettoyage et l'autre pour le rinçage. Le premier solvant s'attaque généralement aux contaminants non polaires tels que les huiles et les graisses, tandis que le second élimine les éventuels résidus, laissant les surfaces parfaitement propres. Lorsque l'on a affaire à des contaminants plus complexes, cette approche combinée est plus efficace que le nettoyage avec un fluide de nettoyage mono-solvant. La flexibilité des systèmes co-solvants les rend particulièrement adaptés dans le domaine de la fabrication de précision, où la propreté est essentielle pour les processus en aval tels que le revêtement, le collage ou la peinture.

Fluides de nettoyages bi-solvants. Les systèmes bi-solvants sont composés de deux solvants distincts qui sont utilisés séparément pendant les opérations de nettoyage et de rinçage. Le premier solvant élimine les contaminants tenaces ou complexes et le second est utilisé pour effectuer un deuxième nettoyage, puis le rinçage de la pièce. Ce procédé est particulièrement utile pour éliminer les contaminants tenaces impossibles à nettoyer efficacement à l'aide d'un seul solvant. Les systèmes bi-solvants assurent un nettoyage très efficace pour les fabricants qui doivent éliminer des contaminants polaires et non polaires sur les mêmes surfaces.

L'importance des essais et de la collaboration

Les procédés de nettoyage ne sont pas des solutions universelles. Pour pouvoir mettre en place une solution adéquate, il est donc nécessaire de procéder à des essais approfondis permettant de vérifier l'efficacité du procédé de nettoyage et de s'assurer que ce dernier produit les résultats escomptés. Les fabricants doivent évaluer différents fluides et procédés de nettoyage sur leurs échantillons de pièces et de contaminants afin de déterminer leur efficacité.

En collaborant avec des fournisseurs spécialisés dans les fluides de nettoyage, les fabricants peuvent trouver les solutions les mieux adaptées à leurs besoins spécifiques. Ces partenaires peuvent en effet leur fournir des informations très précieuses sur les toutes dernières techniques de nettoyage, les aider à relever les défis auxquels ils sont confrontés et formuler des recommandations à leur intention dans une optique d'amélioration continue.

Dans la filière métallurgique, le perfectionnement du nettoyage des surfaces est essentiel pour garantir la qualité et la régularité des processus de finition. En posant les bonnes questions (en vue d'identifier les contaminants, de déterminer le procédé de nettoyage le plus approprié et de sélectionner le fluide de nettoyage le plus efficace), les fabricants peuvent élaborer une stratégie de nettoyage efficace qui leur permettra d'améliorer leur niveau de performance, de réduire le volume de déchets qu'ils produisent et d'obtenir des produits durables et exempts de défauts.

Le choix du fluide de nettoyage approprié pour effectuer le dégraissage à la vapeur et l'évaluation approfondie du procédé sont des éléments essentiels pour obtenir des résultats optimaux. La collaboration avec des experts de l'industrie peut aider les fabricants à garder une longueur d'avance face à l'évolution constante des défis rencontrés dans le domaine du nettoyage, de manière à ce que leurs procédés de nettoyage contribuent à la fois à améliorer la qualité des produits et à garantir le succès opérationnel.