Nettoyage par ultrasons et nettoyage électrolytique

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Nettoyage par ultrasons et nettoyage électrolytique

Les demandes de processus de nettoyage dans l'industrie du fil sont en constante augmentation en parallèle avec les exigences de qualité croissantes. Le nettoyage consiste à éliminer les contaminants présents à la surface du fil mais non liés chimiquement à celui-ci. Le nettoyage est utilisé pour l'acier inoxydable, l'acier à faible et haute teneur en carbone, les alliages d'aluminium, le fil de cuivre, pour éliminer les résidus de lubrifiant de calcium et de stéarate de sodium après le processus de tréfilage à sec, ou l'huile lubrifiante d'une machine de tréfileuse humide ou d'un processus de lamination, etc.

Deux types de technologies sont habituellement proposées à cet effet : le nettoyage par ultrasons et le nettoyage électrolytique. Les deux présentent des avantages et doivent être choisis avec soin en fonction du type de fil et du type de produits à retirer du fil. Comparons brièvement les deux technologies.

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Les transducteurs sont constitués d’éléments PZT (Pb-Zr-Ti) qui convertissent l’énergie électrique en vibrations mécaniques par action piézoélectrique. Les transducteurs sont installés à l’intérieur d’un caisson étanche en inox immergé dans le bain de nettoyage et situé quelques centimètres en dessous du passage du fil. Un câble étanche relie le transducteur au générateur.

The cleaning solutions used in the ultrasonic cleaning lines must cautiously be selected and take into consideration the type of wire and application. Generally speaking, for the great majority of applications in the wire industry, alkaline solutions are favoured to remove oily matter while phosphoric acid-based solutions are preferred to remove stearate soaps.

The working temperature has a profound effect on the effectiveness of ultrasonic cleaning. Usually, higher temperatures result in higher cavitation intensity and better cleaning. However, should the solution temperature get to close to the boiling point of the solution, the liquid will boil in the negative pressure areas of the sound waves, thus reducing or eliminating the cavitation effect. We usually work around 60°C (140°F), which offers an excellent compromise.

Dans le processus électrolytique, le fil traverse un électrolyte dans une zone de traitement divisée en différentes chambres. Des électrodes sont situées dans chaque chambre et les électrodes adjacentes sont connectées aux pôles opposés d’une source d’alimentation en courant continu. Le courant électrique passe constamment entre les électrodes des chambres adjacentes à travers l’électrolyte et le fil lorsque ce dernier traverse les chambres de la zone de traitement. De cette façon, le fil est alternativement polarisé négativement et positivement lorsqu’il traverse les zones de traitement. La migration des ions de l’électrolyte résultant de la polarisation va permettre à certaines réactions chimiques de se produire rapidement à la surface du fil, comme la formation de bulles d’hydrogène ou d’oxygène. Les bulles ainsi créées à la surface du fil vont éliminer par effet mécanique les saletés présentes sur le fil.

Le processus est réalisé avec l’utilisation de solutions chimiques, acides ou alcalines, et le passage de courant électrique, ce dernier composant étant très important car il permet d’optimiser et d’accélérer le processus en réduisant la longueur de la section de processus.
En présence de courant électrique, le fil peut agir comme une cathode ou une anode.
Le processus électrolytique génère une chaleur très élevée, c’est pourquoi le bain de travail doit généralement être refroidi. Sa conductivité est augmentée en ajoutant des additifs spéciaux et en augmentant la température qui ne peut pas être trop proche du point d’ébullition pour éviter la création de bulles qui pourraient réduire la conductivité. La température de travail varie généralement entre 40°C (104°F) et 60°C (140°F).

Very often, the electrolytic process is more aggressive than ultrasonic cleaning with a risk of acid solutions dissolving the iron surface content of the wire. In the specific case of cleaning stainless steel wire before annealing, it has been demonstrated that a combined system using first a short electrolytic cleaning followed with an ultrasonic cleaning produces the best results as it utilizes the advantages of both systems.
For construction materials, Sirio Wire recommends that the tanks should be made of polypropylene with one reservoir and one overflow bath to avoid any inflexion of the wire. One vertical pump transfers the solution from the reservoir to the overflow bath. To avoid any down time, we suggest that a standby pump should be installed.
After the cleaning operation, it is essential to thoroughly rinse the wire to remove any chemical residual. Sirio Wire has developed a special system working with pressurized water that allows the best rinsing effect.
All Sirio Wire equipment is fitted with a special mechanical drop trap and very effective air wiping devices to limit the liquid drag out to an absolute minimum.