Les équipements de revêtement constituent un élément indispensable des systèmes de production industrielle modernes. Ils sont largement utilisés dans des secteurs tels que l'automobile, l'électroménager, la quincaillerie, la construction navale, les engins de chantier, l'ameublement et le transport ferroviaire. Leur fonction principale est d'appliquer des revêtements uniformes sur la surface des pièces afin de former des revêtements protecteurs, esthétiques et fonctionnels. Compte tenu des conditions de travail complexes du processus de revêtement, qui impliquent des flux d'air, des liquides, des poudres, des réactions chimiques, un séchage à haute température et des substances corrosives, les matériaux utilisés pour la fabrication des équipements de revêtement doivent être fiables et adaptables afin de garantir un fonctionnement stable et durable, des revêtements de haute qualité et une sécurité d'utilisation optimale.
Le choix judicieux des matériaux pour les équipements de revêtement exige des ingénieurs une parfaite compréhension des caractéristiques de performance des différents matériaux et une évaluation approfondie fondée sur l'environnement d'exploitation de l'équipement, les exigences du procédé et les principes économiques. Les fabricants de lignes de production de revêtement analysent les charges et les besoins en matériaux des composants courants en fonction de la structure fonctionnelle de l'équipement, étudient l'applicabilité de différents matériaux, leurs avantages et inconvénients, et proposent des stratégies globales et des pistes de développement pour la sélection des matériaux.
I. Structure de base et composants clés des équipements de revêtement
Un équipement de revêtement comprend généralement un système de prétraitement, un système d'alimentation en revêtement, des dispositifs de pulvérisation, un système de convoyage, un système de séchage, un système de récupération, un système de ventilation et d'extraction, et un système de contrôle. Sa structure est complexe et son environnement d'exploitation est varié. Chaque système remplit des fonctions différentes et requiert des matériaux spécifiques.
Le système de prétraitement implique des températures élevées, une humidité élevée et des produits chimiques fortement corrosifs.
Le système de pulvérisation comporte des risques liés à un flux d'air à grande vitesse, à des charges électrostatiques à haute tension et à des décharges électriques.
Le système de convoyage doit supporter le poids des pièces à usiner et fonctionner pendant de longues périodes.
Les équipements de séchage impliquent des problèmes de chauffage à haute température et de dilatation thermique.
Le système de ventilation nécessite des tuyaux et des structures de ventilateurs résistants à la corrosion et au vieillissement.
Le système de traitement des gaz résiduaires et de récupération des revêtements doit pouvoir traiter les gaz et les poussières inflammables, explosifs ou hautement corrosifs.
Par conséquent, le choix des matériaux doit être adapté aux conditions de travail spécifiques de chaque domaine fonctionnel, sans adopter une approche unique et universelle.
II. Principes de base pour la sélection des matériaux dans les équipements de revêtement
Lors du choix des matériaux pour les différentes pièces, les principes de base suivants doivent être respectés :
1Prioriser la résistance à la corrosion
Étant donné que le procédé 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 présenter une excellente résistance à la corrosion chimique afin de prévenir la rouille, la perforation et la dégradation structurelle.
2Résistance aux hautes températures ou stabilité thermique
Les composants fonctionnant dans des chambres de séchage à haute température ou des fours de frittage doivent présenter une résistance aux hautes températures, un bon coefficient de dilatation thermique et une résistance au vieillissement thermique pour faire face aux variations de température et aux chocs thermiques.
3Résistance et rigidité mécaniques
Les éléments porteurs structurels, les systèmes de levage, les rails et les convoyeurs doivent présenter une résistance et une tenue 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 autres polluants ; les matériaux doivent donc présenter une surface lisse, une bonne résistance à l'adhérence et des propriétés de nettoyage faciles afin de faciliter la maintenance.
5Bonne aptitude au traitement et à l'assemblage
Les matériaux doivent être faciles à couper, à souder, à plier, à estamper ou à soumettre à d'autres traitements mécaniques, afin de s'adapter à la fabrication et à l'assemblage de structures d'équipements complexes.
6Résistance à l'usure et longévité
Les composants qui fonctionnent fréquemment ou qui sont en contact par friction doivent présenter une bonne résistance à l'usure afin de prolonger leur durée de vie et de réduire la fréquence de maintenance.
7.Exigences en matière d'isolation ou de conductivité électrique
Pour les équipements de pulvérisation électrostatique, les matériaux doivent présenter de bonnes propriétés d'isolation électrique ; tandis que les dispositifs de protection contre la mise à la terre nécessitent des matériaux à bonne conductivité électrique.
III. Analyse du choix des matériaux pour les composants clés des équipements de revêtement
1. Système de prétraitement (dégraissage, élimination de la rouille, phosphatation, etc.)
Le système de prétraitement nécessite souvent un traitement chimique des surfaces des pièces à usiner avec des liquides acides ou alcalins à haute température. Ce milieu est extrêmement corrosif, ce qui rend le choix des matériaux particulièrement crucial.
Recommandations concernant les matériaux :
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 alcalis et une bonne résistance à la corrosion.
Plaques d'acier revêtues de plastique (PP, PVC, PE, etc.) : Adaptées aux environnements très acides, elles présentent un coût relativement faible et une excellente résistance à la corrosion. Alliage de titane ou PRV : Performantes dans les environnements très corrosifs et à haute température, elles sont cependant plus coûteuses.
2. Système de pulvérisation (pistolets de pulvérisation automatiques, cabines de pulvérisation)
L'élément clé d'un 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 concernant les matériaux :
Alliage d'aluminium ou acier inoxydable : utilisés pour les boîtiers de pistolets à peinture et les canaux internes, offrant une bonne résistance à la corrosion et une grande légèreté.
Plastiques techniques (ex. : POM, PTFE) : utilisés pour le revêtement des composants d’écoulement afin d’éviter l’agglomération et le colmatage de la peinture. Matériaux composites antistatiques : utilisés pour les parois de la cabine de peinture afin d’empêcher l’accumulation d’électricité statique susceptible de provoquer des étincelles et des explosions.
3. Système de convoyage (rails, systèmes de suspension, chaînes) Les lignes de revêtement utilisent souvent des convoyeurs à chaîne ou des convoyeurs à rouleaux au sol, qui supportent des charges lourdes et fonctionnent pendant de longues périodes.
Recommandations concernant les matériaux :
Acier allié ou acier traité thermiquement : utilisé pour les pignons, les chaînes et les chenilles à haute résistance et excellente résistance à l’usure.
Acier faiblement allié résistant à l'usure : Convient aux zones soumises à une forte usure, telles que les voies de virage ou les sections inclinées.
Patins en plastique technique haute résistance : utilisés dans les systèmes de réduction de friction et d’amortissement 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 concernant les matériaux : Acier inoxydable résistant à la chaleur (par exemple, 310S) :
Résiste aux hautes températures sans se déformer ni s'oxyder.
Acier au carbone + revêtements haute température : Convient aux tunnels de séchage à température moyenne à basse, économique mais avec une durée de vie légèrement plus courte.
Couche d'isolation en fibres réfractaires : 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'échappement
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 concernant les matériaux :
Conduits en PVC ou PP : résistants à la corrosion par les 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 pour peinture.
Roues 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
Lors des procédés 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 concernant les matériaux :
Acier au carbone avec revêtement par pulvérisation et revêtement anticorrosion : utilisé pour les bacs de récupération et les salles de dépoussiérage, solution économique. Coques de filtre en acier inoxydable : adaptées aux environnements à forte concentration 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 poussières : Évitez les matériaux sujets à l'accumulation ou à l'inflammation de poussières, en particulier dans les espaces clos.
Contrôle strict des émissions de COV : le choix des matériaux doit prendre en compte la durabilité environnementale et éviter la pollution secondaire.
Humidité élevée ou gaz corrosifs : utilisez des matériaux anti-oxydants, anti-corrosion et résistants aux intempéries pour réduire la fréquence d’entretien des équipements.
Lors de la conception, les fabricants de lignes de production de revêtements doivent prendre en compte simultanément 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 d'entretien dans le choix des matériaux
Dans la fabrication d'équipements de revêtement, toutes les pièces ne nécessitent pas de matériaux haut de gamme coûteux. Une configuration rationnelle du gradient de matériaux est essentielle pour maîtriser les coûts et garantir les performances.
Pour les zones non critiques, on peut opter pour de l'acier au carbone économique ou des plastiques ordinaires.
Dans les zones hautement corrosives ou à haute température, il convient d'utiliser des matériaux fiables, résistants à la corrosion et aux hautes températures.
Pour les pièces fréquemment usées, des composants résistants à l'usure et remplaçables peuvent être utilisés afin d'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 de développement et orientations en matière d'innovation matérielle
Avec les progrès de l'automatisation industrielle, des réglementations environnementales et de la fabrication durable, le choix des matériaux pour les équipements de revêtement est confronté 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 la norme.
Matériaux composites haute performance
L'utilisation de plastiques renforcés de fibres de verre, de composites en fibres de carbone et autres matériaux permettra d'obtenir une amélioration synergique de l'allègement, de la résistance à la corrosion et de la solidité structurelle.
Applications des matériaux intelligents
«Matériaux intelligents«Les fonctions de détection de température, d'induction électrique et d'auto-réparation seront progressivement appliquées aux équipements de revêtement afin d'améliorer les niveaux d'automatisation et les capacités de prédiction des pannes.
Optimisation des technologies de revêtement et de l'ingénierie des surfaces
Le rechargement laser, la projection plasma et d'autres technologies permettront d'améliorer les performances de surface des matériaux ordinaires, réduisant ainsi les coûts des matériaux tout en prolongeant leur durée de vie.
Date de publication : 15 septembre 2025
