Pour accélérer votre projet, vous pouvez étiqueter les piles de laminage avec des détails tels que tolérance, matériel, finition de la surface, la nécessité ou non d'une isolation oxydée, quantitéet bien d'autres choses encore.
Avant toute chose, si vous êtes pressé, voici la carte des décisions fondamentales :
| Classe de revêtement | Composition | Sécurité du recuit ? | Méthode de nettoyage recommandée | Ce qu'il faut éviter |
|---|---|---|---|---|
| C-0 | Oxyde naturel de broyage | Oui | Dégraissage alcalin doux ou à la vapeur | Abrasifs puissants |
| C-1 | Bleu vapeur / oxyde de chaleur | Limitée | Eaux faiblement alcalines (pH < 10) | Trempage prolongé dans l'eau chaude |
| C-2 | Film de verre au silicate de magnésium | Oui | La plupart des solvants et des alcalins légers | Abrasion |
| C-3 | Émail / vernis organique | Non | Dégraissage à la vapeur ; solvant doux | Alcalinité à pH élevé, trempage à chaud |
| C-4 | Phosphate inorganique | Oui | Alcaline aqueuse (pH < 12, < 70°C) | Immersion prolongée à pH élevé |
| C-5 | Inorganique + charge céramique | Oui (jusqu'à ~815°C) | Dégraissage alcalin aqueux ou à la vapeur | Abrasion agressive |
| C-6 | Charges organiques et inorganiques | Certains grades | Dégraissage à la vapeur ; légèrement alcalin (pH < 10) | Alcaline à pH élevé |
La règle non négociable : identifiez d'abord votre classe de revêtement. Tout le reste - méthode, température, pH, temps de contact - découle de ce seul point de données. Si vous ne disposez pas de ces informations, demandez-les à votre fournisseur d'acier avant de concevoir un processus de nettoyage.
Les matrices d'emboutissage doivent être lubrifiées. Ce n'est pas négociable : sans lubrification, l'usure des matrices s'accélère, le grippage se produit et la précision dimensionnelle se dégrade tout au long du cycle de production. Le lubrifiant appliqué est généralement une huile minérale légère ou un fluide d'emboutissage spécifique, introduit dans la bande avant l'alimentation de la presse ou pulvérisé directement sur la face de l'outil.
Après l'estampage, cette huile ne reste pas simplement sur les surfaces exposées. Elle s'infiltre dans les espaces d'interface entre les tôles empilées par capillarité. Dans une pile pressée, ces interstices - qui ne font parfois que quelques dizaines de microns de large - agissent comme des réservoirs. Les méthodes standard de nettoyage des surfaces ne les atteignent pas.
Les modes de défaillance qui suivent sont distincts et méritent d'être nommés individuellement, car chacun d'entre eux a une chronologie différente :
La connaissance du type d'huile de vos laminés conditionne le choix de la méthode tout autant que la connaissance de la classe de revêtement. Ces derniers se comportent différemment lors du nettoyage, et certaines méthodes qui fonctionnent sur un type d'huile échouent sur un autre.
Fluides de coupe à base d'huile minérale ne sont pas saponifiables, c'est-à-dire qu'ils ne réagissent pas avec l'alcali pour former du savon. Dans les systèmes aqueux, l'élimination dépend entièrement de l'émulsification. Le dégraissage à la vapeur les élimine facilement car la plupart des huiles minérales se dissolvent dans les solvants fluorés ou à base d'alcools modifiés.
Fluides d'emboutissage extrême-pression (EP) sulfurés ou chlorés sont utilisés pour les aciers plus durs et les matrices à tolérances plus étroites. Ils sont plus difficiles à enlever et peuvent laisser des résidus qui résistent à un simple lavage au solvant. Les systèmes alcalins dotés d'émulsifiants adaptés donnent de meilleurs résultats que les solvants seuls.
Huiles antirouille Les vernis appliqués après l'estampage pour la protection du transit sont généralement à couche mince et à faible viscosité. Ils sont généralement plus faciles à enlever que les fluides de marquage, mais comme ils sont conçus pour adhérer aux surfaces métalliques, certaines formulations sont plus tenaces que ne le laisse supposer l'épaisseur de leur film.
Si vos laminés ont été estampillés dans une installation, expédiés avec un produit antirouille et nettoyés dans une autre installation avant d'être traités en aval, il se peut que deux types d'huile différents soient présents simultanément. Testez votre processus de nettoyage par rapport à la combinaison réelle, et non par rapport à des huiles individuelles isolées.
Le système de classification ASTM A976 définit les revêtements isolants interlaminaires de C-0 à C-6. Ils ne tolèrent pas tous la même chimie de nettoyage, et les distinctions sont importantes.
Les revêtements C-3 sont organiques. Le liant est une résine - un émail ou un vernis. Des solutions alcalines fortes à des températures élevées attaquent ce liant de la même manière qu'elles attaquent n'importe quel polymère organique. Il ne s'agit pas d'une dégradation marginale, mais d'une défaillance systématique de la couche d'isolation. Un laminé revêtu de C-3 et soumis à un lavage par pulvérisation à haute teneur en pH sortira avec une résistance interlaminaire nettement inférieure à celle qu'il avait à l'entrée.
Les revêtements C-4 et C-5 sont inorganiques., Ils sont basés sur la chimie des phosphates. Ils tolèrent beaucoup mieux les conditions alcalines modérées que les C-3. Ils ne sont pas indestructibles - une exposition prolongée à un pH élevé à une température élevée les dégrade également - mais la fenêtre de travail est nettement plus large.
Film de verre C-2 (silicate de magnésium, utilisé principalement sur l'acier à grains orientés pour les noyaux enroulés) est essentiellement inerte à la chimie aqueuse. Son problème en production est d'ordre mécanique - il est abrasif et cassant, et non chimiquement sensible.
C-0 et C-1 sont à base d'oxyde, minces, et tolèrent généralement un nettoyage aqueux doux. La fenêtre d'exposition importe plus que le type de chimie.
Le nettoyage des surfaces extérieures d'une pile de laminés est simple. Ce qui est difficile, c'est l'huile piégée dans les espaces interlaminaires - qu'elle ait été introduite après l'empilage ou qu'elle ait été présente sur des laminés individuels avant l'assemblage.
Le nettoyage aqueux dépend de la pénétration de l'agent de surface et de l'action hydraulique. Dans les espaces interlaminaires étroits - 0,3 mm à 0,5 mm est courant pour les épaisseurs de laminage moteur standard - les fluides à base d'eau résistent à une pénétration complète. Plus grave encore, après le cycle de lavage, l'eau qui a pénétré dans ces interstices ne s'écoule pas et ne sèche pas rapidement. L'humidité piégée sur les bords en acier au silicium nu crée un risque de corrosion qui remplace le problème d'huile par un problème de rouille.
Les méthodes à base de solvants ont l'avantage ici car les solvants de nettoyage modernes ont généralement une tension superficielle inférieure à celle de l'eau. Ils pénètrent plus efficacement dans les interstices fins et, s'ils sont bien choisis, s'évaporent sans laisser de résidus ni favoriser l'oxydation.
C'est pourquoi le dégraissage à la vapeur est la méthode industrielle préférée pour les piles de laminage entièrement assemblées où l'huile interlaminaire est la principale contamination.
Le dégraissage à la vapeur utilise la vapeur de solvant qui se condense sur une pièce plus froide pour rincer continuellement la pièce avec du solvant frais et non contaminé. La vapeur condensée étant toujours propre, elle ne redépose pas de contamination. Le processus s'arrête de lui-même une fois que la pièce s'équilibre à la température de la vapeur.
Pour les piles de laminage, l'avantage décisif est la pénétration. La vapeur de solvant se condense dans les espaces interlaminaires et évacue l'huile par dissolution et drainage par gravité. La rotation mécanique pendant le cycle améliore la couverture de manière uniforme.
Les systèmes modernes de dégraissage à la vapeur en circuit fermé utilisent de l'alcool modifié, de l'hydrofluoroéther (HFE) ou des formulations similaires, et non les anciens solvants chlorés. Ceux-ci sont compatibles avec toutes les classes de revêtements ASTM A976. Ils n'attaquent pas les résines organiques aux températures de fonctionnement et ne laissent aucun résidu aqueux.
Convient le mieux à : Piles pré-assemblées avec huile interlaminaire ; nettoyage avant l'application d'une couche d'EP ou d'un vernis ; applications où aucun résidu d'humidité n'est requis.
Contrainte pratique : Le coût de l'équipement est plus élevé que celui du lavage par pulvérisation. Le débit est orienté vers le traitement par lots. La conformité réglementaire pour l'utilisation de solvants s'applique.
Le nettoyage alcalin élimine les huiles par deux mécanismes : la saponification (conversion des huiles à base d'ester en savons solubles dans l'eau) et l'émulsification (dispersion des huiles non saponifiables dans la phase aqueuse). Il est compatible avec la production en chaîne et rentable à grande échelle.
Le risque des laminés enduits est l'agressivité de la chimie. Comme cadre de travail :
L'étape du séchage est celle où de nombreuses opérations échouent, même si la chimie du lavage est correcte. Les piles de laminage chaudes et humides laissées dans une file d'attente après le lavage se corroderont sur les bords en acier exposés. Le séchage à l'air pulsé en ligne ou au four à basse température doit suivre immédiatement l'étape du rinçage - il ne s'agit pas d'un processus distinct, mais d'une partie du cycle de nettoyage.
Convient le mieux à : Lamelles individuelles avant empilage ; matériaux revêtus C-4 et C-5 ; opérations d'estampage et de nettoyage en ligne à haut volume.
Contrainte pratique : Mauvaise pénétration dans les espaces interlaminaires sur les piles assemblées. Le séchage doit être immédiat et contrôlé.
Le nettoyage par ultrasons fait appel à la cavitation - la formation et l'implosion de bulles microscopiques sous l'effet d'une énergie acoustique à haute fréquence - pour déloger la contamination des surfaces et, dans une certaine mesure, des espaces étroits. L'énergie de la cavitation se propage dans la pile et fournit une assistance mécanique qui fait défaut à l'immersion passive.
Le choix de la fréquence et de la puissance est très important pour les laminés revêtus :
Pour les laminés revêtus, la configuration recommandée consiste à utiliser des ultrasons à haute fréquence et à puissance modérée dans un solvant doux ou un milieu aqueux à faible pH, avec des cycles courts.
Convient le mieux à : Piles assemblées dans le cadre d'un traitement par lots ; prototypes ou petites séries ; lorsque l'équipement de dégraissage à la vapeur n'est pas disponible.
Attention : Ne pas utiliser d'ultrasons à haute puissance et à basse fréquence sur les laminés revêtus de C-3 lors de cycles prolongés.
Le dégraissage électrolytique place les pièces dans un électrolyte alcalin et applique un courant continu. L'électrolyse génère de l'oxygène et de l'hydrogène à la surface de la pièce, et l'action des bulles soulève mécaniquement les films d'huile. Le nettoyage de surface est plus agressif que le trempage alcalin passif.
Pour les laminés, ses limites sont spécifiques. La chimie du bain alcalin comporte les mêmes risques pour le revêtement que le nettoyage alcalin standard - et le courant électrique peut passer préférentiellement par les points de contact métalliques entre les couches de stratifié, ce qui produit un traitement inégal. La génération de bulles est fondamentalement un phénomène de surface et n'aide pas à nettoyer les espaces interlaminaires.
Convient le mieux à : Préparation de la surface de pré-placage sur les matériaux revêtus de C-4 ou C-5 où les films d'huile de surface sont le principal problème.
Déconseillé pour : Lamelles revêtues de C-3 ; piles assemblées avec contamination interlaminaire par l'huile.
La solution technique la plus propre au problème de la pénétration interlaminaire consiste à nettoyer les laminés individuels avant de les empiler. Si les tôles estampées sont dégraissées avant l'assemblage, l'empilage commence sans contamination piégée et tout nettoyage de surface ultérieur est une opération de maintenance plutôt qu'une opération d'assainissement.
L'obstacle pratique est la corrosion. L'acier au silicium propre s'oxyde rapidement dans les environnements humides. Si les tôles sont nettoyées puis stockées ou expédiées avant d'être empilées, elles ont besoin d'un nouveau traitement protecteur - un antirouille en couche mince appliqué à faible volume après le nettoyage. Cela crée un problème de contamination contrôlée et légère plutôt que lourde, et l'antirouille peut être choisi en fonction de sa compatibilité avec le processus en aval.
Dans les installations où l'estampage et l'empilage ont lieu dans le même bâtiment, le nettoyage avant empilage est souvent l'approche la plus judicieuse d'un point de vue technique, même s'il nécessite une étape supplémentaire du processus.
Si le processus comprend un recuit de détente - fréquent avec les aciers au silicium revêtus C-4 et C-5 où le poinçonnage a dégradé les propriétés magnétiques - la séquence de nettoyage n'est pas interchangeable avec la séquence de recuit.
Le nettoyage avant le recuit permet d'éliminer l'huile qui, sinon, se carboniserait dans le four. L'acier propre exposé à une atmosphère de recuit contrôlé légèrement oxydante peut créer ou restaurer une couche d'oxyde naturelle, ajoutant une isolation interlaminaire de base sur les surfaces où le revêtement d'origine était mince.
Le nettoyage après le recuit est moins efficace : l'huile peut avoir partiellement migré ou s'être polymérisée pendant le chauffage, et le nettoyage après le recuit risque de perturber une surface d'oxyde fraîchement formée. La séquence acceptée est la suivante : nettoyer d'abord, puis recuire.
| Erreur | Conséquence | Action corrective |
|---|---|---|
| Lavage alcalin à haute teneur en pH sur des laminés revêtus de C-3 | Dégradation du liant organique ; baisse de la résistance interlaminaire ; augmentation des pertes par courants de Foucault | Maintenir le pH inférieur à 10 pour le C-3 ; utiliser un dégraissage à la vapeur ou un solvant doux. |
| Suppression du séchage immédiat après un lavage aqueux | La corrosion se forme sur les arêtes et les surfaces internes de l'acier nu | Mettre en place un séchage à air pulsé en ligne dans les 2 à 3 minutes suivant le rinçage final. |
| Assemblage des piles avant le nettoyage en présence d'huile interlaminaire | Les lacunes piègent le pétrole ; les méthodes de surface ne peuvent pas l'atteindre | Nettoyer les laminés individuellement avant de les empiler, ou utiliser un dégraissage à la vapeur sur la pile assemblée. |
| Trempage prolongé dans un bain alcalin | Même les revêtements C-4 se ramollissent ou perdent leur adhérence en cas d'exposition prolongée. | Limiter le temps de contact ; utiliser l'agitation mécanique au lieu d'un trempage plus long. |
| Ultrasons à haute puissance et à basse fréquence sur des revêtements organiques minces | L'érosion par cavitation endommage la surface du revêtement | Utiliser 80-120 kHz à puissance réduite ; limiter la durée du cycle |
| Pas de protection contre la corrosion après le nettoyage | L'acier au silicium s'oxyde ; la rouille perturbe l'isolation et crée des ponts de séparation. | Appliquer un produit antirouille en couche mince ; passer rapidement au processus en aval. |
| Eau de rinçage contaminée par des minéraux | Les dépôts minéraux sur les surfaces interfèrent avec l'adhérence du revêtement en aval. | Utiliser de l'eau de rinçage déminéralisée ; remplacer le bain de lavage selon un calendrier défini. |
| Combinaison d'huiles de nettoyage non testée ensemble | Une chimie élimine l'huile d'estampage mais pas l'antirouille, ou vice versa. | Tester le processus de nettoyage par rapport à la contamination combinée réelle, et non par rapport à des huiles isolées. |
L'essuyage de la surface permet d'éliminer ce qui est accessible. L'huile qui s'est infiltrée dans les espaces interlaminaires n'est pas éliminée par l'essuyage. Si les processus en aval - revêtement EP, imprégnation de vernis, recuit - exigent des surfaces internes propres, et c'est le cas, l'essuyage de surface seul n'est pas une solution complète pour les piles assemblées. Il faut soit nettoyer les tôles avant l'empilage, soit utiliser un dégraissage à la vapeur après l'assemblage.
Dégraissage à la vapeur. Les formulations modernes de solvants utilisées dans les systèmes en circuit fermé n'attaquent pas les revêtements organiques aux températures de fonctionnement et ne laissent pas de résidus d'humidité. Si un nettoyage aqueux est nécessaire pour des raisons de processus ou de coût : pH inférieur à 10, température inférieure à 50°C, temps de contact inférieur à deux minutes, rincer à l'eau déminéralisée, sécher immédiatement.
La gravité dépend de ce qui suit. Si les laminés sont soumis à un recuit de détente, l'huile interlaminaire se carbonise, ce qui pose toujours un problème. Si elles sont imprégnées de vernis, l'huile résiduelle réduit la pénétration et l'adhérence. S'ils passent à l'assemblage final sans aucune de ces étapes, l'huile résiduelle fine peut ne pas provoquer de défaillance immédiate, mais elle peut migrer avec le temps et contaminer les matériaux d'isolation du bobinage. Le mode de défaillance est simplement plus lent.
Appliquez un antirouille en couche mince immédiatement après le nettoyage, avant l'exposition à l'air ambiant. Sélectionnez une formulation compatible avec votre processus en aval - certaines sont conçues pour être déplacées par le vernis, d'autres pour brûler proprement pendant le recuit. Si le temps de stockage dépasse 24 à 48 heures dans des conditions humides, un emballage scellé avec un déshydratant est approprié.
La pulvérisation à haute pression est efficace sur les surfaces planes et les géométries ouvertes. Dans les espaces interlaminaires étroits, la géométrie de l'espace résiste à la pénétration hydraulique - le fluide entrant d'un côté ne pousse pas de manière fiable l'huile hors de l'autre. Plus important encore, après une pulvérisation à haute pression, l'eau piégée dans ces mêmes interstices résiste au drainage et au séchage, remplaçant un problème de contamination par l'huile par un risque de corrosion. Les méthodes à la vapeur et aux solvants fonctionnent dans les géométries étroites parce qu'elles ne laissent pas d'eau derrière elles.
Un nettoyage contrôlé - dans le cadre des paramètres de la méthode appropriés à la classe de revêtement - n'affecte pas le facteur d'empilement. Un nettoyage alcalin agressif qui ramollit ou gonfle un revêtement organique peut rendre la couche d'isolation inégale, augmentant légèrement l'épaisseur de la couche non magnétique et réduisant la section active de l'acier. Pour les applications où le facteur d'empilage est étroitement spécifié, vérifier l'intégrité du revêtement après le nettoyage avant l'assemblage final.
Mesurer la résistance interlaminaire à l'aide d'un mégohmmètre entre les couches de stratification adjacentes. Le minimum acceptable varie selon la classe de revêtement, mais des valeurs inférieures à 1 MΩ par paire de couches indiquent généralement une dégradation de l'isolation. Visuellement, les revêtements phosphatés endommagés perdent leur texture grise mate caractéristique ; les revêtements organiques endommagés peuvent présenter un voile, des cloques ou une délamination sur les bords.
Nettoyer les différentes tôles après l'estampage et avant l'empilage. Appliquer un produit antirouille en couche mince, compatible avec le procédé, immédiatement après le nettoyage. Empiler dans la même équipe si possible, ou dans les 24 heures dans un environnement à humidité contrôlée. Cette méthode permet d'éviter totalement le problème de la pénétration interlaminaire et donne aux processus en aval la surface propre dont ils ont besoin sans nécessiter d'équipement de dégraissage à la vapeur sur les piles assemblées.
Pour accélérer votre projet, vous pouvez étiqueter les piles de laminage avec des détails tels que tolérance, matériel, finition de la surface, la nécessité ou non d'une isolation oxydée, quantitéet bien d'autres choses encore.
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