Sélection des matériaux pour les équipements de revêtement

Les équipements de revêtement sont un élément indispensable et essentiel des systèmes de fabrication industrielle modernes. Ils sont largement utilisés dans des secteurs tels que l'automobile, l'électroménager, la quincaillerie, la construction navale, les machines d'ingénierie, l'ameublement et le transport ferroviaire. Leur fonction principale est d'appliquer des revêtements uniformément sur la surface des pièces pour former des revêtements protecteurs, esthétiques et fonctionnels. En raison des conditions de travail complexes du procédé de revêtement, impliquant flux d'air, liquides, poudres, réactions chimiques, séchage à haute température et substances corrosives, les matériaux utilisés pour la fabrication des équipements de revêtement doivent être fiables et adaptables afin de garantir un fonctionnement stable à long terme, des revêtements de haute qualité et une sécurité opérationnelle optimale.

Le choix judicieux des matériaux pour les équipements de revêtement exige des ingénieurs une compréhension approfondie des caractéristiques de performance des différents matériaux et une prise de décision éclairée en fonction de l'environnement d'exploitation, des exigences du procédé et des principes économiques de l'équipement. Les fabricants de lignes de production de revêtement analyseront la charge et les exigences en matériaux des composants courants en fonction de la structure fonctionnelle de l'équipement, exploreront l'applicabilité des différents matériaux, leurs avantages et inconvénients, et proposeront des stratégies globales et des tendances de développement pour le choix des matériaux.

I. Structure de base et composants clés de l'équipement de revêtement

Les équipements de revêtement comprennent généralement un système de prétraitement, un système d'alimentation en revêtement, des dispositifs de pulvérisation, un système de convoyage, un équipement de séchage, un système de récupération, un système de ventilation et d'évacuation, et un système de contrôle. Leur structure est complexe et leur environnement de fonctionnement est varié. Chaque système remplit des fonctions différentes, nécessitant des matériaux différents.

Le système de prétraitement implique une température élevée, une humidité élevée et des produits chimiques fortement corrosifs.

Le système de pulvérisation implique un flux d'air à grande vitesse, des décharges électrostatiques à haute tension et des risques de décharge électrique.

Le système de convoyage doit supporter le poids des pièces et fonctionner pendant de longues périodes.

Les équipements de séchage impliquent un chauffage à haute température et des problèmes de dilatation thermique.

Le système de ventilation nécessite des tuyaux et des structures de ventilateur résistants à la corrosion et au vieillissement.

Le système de traitement des gaz résiduaires et de récupération des revêtements doit gérer des gaz et des poussières inflammables, explosifs ou hautement corrosifs.

Par conséquent, le choix des matériaux doit s’adapter aux conditions de travail spécifiques de chaque domaine fonctionnel, sans approche unique.

II. Principes fondamentaux de la sélection des matériaux pour les équipements de revêtement

Lors de la sélection des matériaux pour différentes pièces, les principes de base suivants doivent être respectés :

1.Prioriser la résistance à la corrosion

Étant donné que le processus de revêtement implique fréquemment des milieux corrosifs tels que des solutions acides et alcalines, des solvants organiques, des revêtements et des agents de nettoyage, le matériau doit avoir une excellente résistance à la corrosion chimique pour éviter la rouille, la perforation et la dégradation structurelle.

2.Résistance à haute température ou stabilité thermique

Les composants fonctionnant dans des chambres de séchage à haute température ou des fours de frittage doivent avoir une résistance à haute température, une bonne adaptation du coefficient de dilatation thermique et une résistance au vieillissement thermique pour faire face aux changements de température et aux chocs thermiques.

3.Résistance mécanique et rigidité

Les pièces porteuses structurelles, les systèmes de levage, les chenilles et les convoyeurs doivent avoir une résistance et une résistance à la fatigue suffisantes pour garantir un fonctionnement stable sans déformation.

4.Surface lisse et nettoyage facile

Les équipements de revêtement sont sujets à la contamination par les revêtements, la poussière et d'autres polluants. Les matériaux doivent donc avoir une surface lisse, une bonne résistance à l'adhérence et des propriétés de nettoyage faciles pour faciliter l'entretien.

5.Bonne aptitude au traitement et à l'assemblage

Les matériaux doivent être faciles à couper, souder, plier, estamper ou subir d’autres traitements mécaniques, s’adaptant à la fabrication et à l’assemblage de structures d’équipement complexes.

6.Résistance à l'usure et longévité

Les composants qui fonctionnent fréquemment ou qui ont un contact de frottement doivent avoir une bonne résistance à l'usure pour prolonger la durée de vie et réduire la fréquence de maintenance.

7.Exigences en matière d'isolation électrique ou de conductivité

Pour les équipements de pulvérisation électrostatique, les matériaux doivent avoir de bonnes propriétés d'isolation électrique ; tandis que les dispositifs de protection de mise à la terre nécessitent des matériaux avec une bonne conductivité électrique.

III. Analyse du choix des matériaux pour les composants clés des équipements de revêtement

1. Système de prétraitement (dégraissage, dérouillage, phosphatation, etc.)

Le système de prétraitement nécessite souvent un traitement chimique des surfaces des pièces avec des liquides acides ou alcalins à haute température. Cet environnement est hautement corrosif, ce qui rend le choix des matériaux particulièrement crucial.

Recommandations matérielles :

Acier inoxydable 304/316 : Couramment utilisé pour la phosphatation et le dégraissage des réservoirs et des tuyaux, avec une bonne résistance aux acides et aux alcalins et une bonne résistance à la corrosion.

Plaques d'acier revêtues de plastique (PP, PVC, PE, etc.) : Adaptées aux environnements très acides, elles offrent un coût relativement faible et une forte résistance à la corrosion. Alliage de titane ou PRV : Adaptées aux environnements très corrosifs et à haute température, mais à un coût plus élevé.

2. Système de pulvérisation (pistolets de pulvérisation automatiques, cabines de pulvérisation)

La clé de l’équipement de pulvérisation est l’atomisation du revêtement, le contrôle du débit et la prévention de l’accumulation de peinture et des risques de décharge électrostatique.

Recommandations matérielles :

Alliage d'aluminium ou acier inoxydable : utilisé pour les boîtiers de pistolets de pulvérisation et les canaux internes, offrant une bonne résistance à la corrosion et des propriétés légères.

Plastiques techniques (POM, PTFE, etc.) : Utilisés pour le revêtement des composants d'écoulement afin d'éviter l'agglutination et le colmatage de la peinture. Matériaux composites antistatiques : Utilisés pour les parois des cabines de pulvérisation afin d'éviter l'accumulation d'électricité statique susceptible de provoquer des étincelles et des explosions.

3. Système de convoyeur (pistes, systèmes de suspension, chaînes) Les lignes de revêtement utilisent souvent des convoyeurs à chaîne ou des convoyeurs à rouleaux au sol, qui supportent de lourdes charges et fonctionnent pendant des périodes prolongées.

Recommandations matérielles :

Acier allié ou acier traité thermiquement : utilisé pour les pignons, les chaînes et les chenilles avec une résistance élevée et une excellente résistance à l'usure.

Acier faiblement allié résistant à l'usure : Convient aux zones à forte usure, telles que les voies de virage ou les sections inclinées.

Curseurs en plastique technique haute résistance : utilisés dans les systèmes de réduction de la friction et de mise en mémoire tampon pour réduire le bruit et améliorer le bon fonctionnement.

4. Équipement de séchage (four à air chaud, boîtes de séchage) La zone de séchage nécessite un fonctionnement continu à des températures allant de 150 °C à 300 °C, voire plus, avec des exigences élevées en matière de stabilité thermique du métal.

Recommandations relatives aux matériaux : Acier inoxydable résistant à la chaleur (par exemple, 310S) :

Peut résister à des températures élevées sans déformation ni oxydation.

Acier au carbone + revêtements haute température : Convient aux tunnels de séchage à moyenne et basse température, rentable mais avec une durée de vie légèrement plus courte.

Couche d'isolation en fibre réfractaire : utilisée pour l'isolation des murs intérieurs afin de réduire les pertes de chaleur et d'améliorer l'efficacité énergétique.

5. Système de ventilation et d'évacuation

Utilisé pour contrôler le flux d'air, empêcher la propagation de substances toxiques et nocives et assurer un atelier propre et la sécurité des travailleurs.

Recommandations matérielles :

Conduits en PVC ou PP : Résistants à la corrosion des gaz acides et alcalins, couramment utilisés pour l'évacuation des brouillards acides et alcalins.

Conduits en acier inoxydable : utilisés pour le transport de gaz à haute température ou contenant des solvants de peinture.

Turbines de ventilateur en fibre de verre : légères, résistantes à la corrosion et adaptées aux environnements de revêtement chimique.

6.Dispositifs de récupération et de traitement des gaz résiduaires

Au cours des processus de revêtement en poudre et de revêtement à base de solvants, de la poussière et des composés organiques volatils (COV) sont générés, nécessitant une récupération et une purification.

Recommandations matérielles :

Acier au carbone avec revêtement par pulvérisation et revêtement anticorrosion : Convient aux bacs de récupération et aux salles de dépoussiérage, pour un excellent rapport qualité-prix. Boîtiers filtrants en acier inoxydable : Convient aux environnements à fortes concentrations de solvants et à forte corrosion organique.

Bacs à charbon actif et dispositifs de combustion catalytique : impliquent des réactions à haute température et nécessitent des métaux ou des céramiques résistants aux hautes températures.

IV. Facteurs environnementaux et de sécurité dans le choix des matériaux

Les ateliers de revêtement sont souvent confrontés aux risques suivants :

Inflammabilité et explosion des solvants organiques : les matériaux doivent avoir des propriétés antistatiques et anti-étincelles, avec des connexions de mise à la terre fiables.

Risques d’explosion de poussière : Évitez les matériaux susceptibles d’accumuler ou d’enflammer la poussière, en particulier dans les espaces clos.

Contrôle strict des émissions de COV : la sélection des matériaux doit tenir compte de la durabilité environnementale et éviter la pollution secondaire.

Humidité élevée ou gaz corrosifs : utilisez des matériaux antioxydants, anticorrosion et résistants aux intempéries pour réduire la fréquence de maintenance de l'équipement.

Lors de la conception, les fabricants de lignes de production de revêtement doivent prendre en compte le choix des matériaux, la conception structurelle, les normes de sécurité et les conditions de fonctionnement afin d'éviter les remplacements fréquents et les risques pour la sécurité.

V. Considérations économiques et de maintenance dans le choix des matériaux

Lors de la fabrication d'équipements de revêtement, toutes les pièces ne nécessitent pas de matériaux haute performance coûteux. Une configuration rationnelle du gradient de matériaux est essentielle pour maîtriser les coûts et garantir les performances :

Pour les zones non critiques, il est possible de choisir de l'acier au carbone économique ou des plastiques ordinaires.

Pour les zones hautement corrosives ou à haute température, des matériaux fiables, résistants à la corrosion et aux hautes températures doivent être utilisés.

Pour les pièces fréquemment usées, des composants résistants à l'usure remplaçables peuvent être utilisés pour améliorer l'efficacité de la maintenance.

Les technologies de traitement de surface (telles que la pulvérisation, les revêtements anticorrosion, la galvanoplastie, l'oxydation, etc.) améliorent considérablement les performances des matériaux ordinaires et peuvent remplacer certaines matières premières coûteuses.

VI. Tendances futures du développement et orientations de l'innovation matérielle

Avec les progrès de l'automatisation industrielle, des réglementations environnementales et de la fabrication durable, la sélection des matériaux pour les équipements de revêtement est confrontée à de nouveaux défis :

Matériaux verts et respectueux de l'environnement

De nouveaux métaux et non-métaux à faibles émissions de COV, recyclables et non toxiques deviendront courants.

Matériaux composites hautes performances

L’utilisation de plastiques renforcés de fibre de verre, de composites en fibre de carbone et d’autres matériaux permettra d’obtenir une amélioration synergique de l’allègement, de la résistance à la corrosion et de la résistance structurelle.

Applications de matériaux intelligents

«Matériaux intelligents”avec détection de température, induction électrique et fonctions d'auto-réparation seront progressivement appliquées aux équipements de revêtement pour améliorer les niveaux d'automatisation et les capacités de prédiction des défauts.

Optimisation de la technologie de revêtement et de l'ingénierie de surface

Le revêtement laser, la pulvérisation plasma et d’autres technologies amélioreront les performances de surface des matériaux ordinaires, réduisant ainsi les coûts des matériaux tout en prolongeant la durée de vie.