L’IMPORTANCE DU BON CONDITIONNEMENT DES FLUIDES

Un bon entretien est crucial pour une plus longue tenue

Les fluides d’usinage des métaux sont essentiels pour réaliser la bonne qualité de produit pendant l’usinage avec une durée de traitement minimale. Nul besoin d’encore vous le préciser. Comme ces fluides se dégradent dans le temps à cause de divers facteurs, il est toutefois nécessaire de bien les entretenir. Mesurer régu­lièrement – parfois même chaque jour! – les paramètres pertinents et savoir ce que vous devez faire ensuite en fonction de la valeur mesurée, induit notamment une plus longue tenue du fluide et de l’outil.

Ing. M. de Wit-Blok - 8 novembre 2019

La plupart des fluides d’usinage des métaux sont des produits pour lesquels différents éléments sont dissous dans l’eau. Primo, bien entendu, l’huile – minérale ou synthétique – et par ailleurs différents additifs afin d’atteindre les bonnes propriétés. On songe aux additifs de lubrification, émulsifiants, produits antimousse, produits anticorrosion, additifs qui combattent la croissance des micro-organismes et additifs pour une bonne action nettoyante.

DEGRADATION DES FLUIDES DE REFROIDISSEMENT

Précisément parce que la fonction des fluides d’usinage des métaux est si cruciale pour le produit fini (et c’est ce qui importe finalement), il est très important d’en préserver au mieux la bonne composition. Et à tout le moins parce que la législation et la réglementation imposent d’utiliser de moins en moins de substances qui contribuent à la biostabilité du produit, ce qui rend un bon entretien encore plus important. A défaut, la qualité du fluide d’usinage des métaux diminuera relativement vite, avec des conséquences radicales pour la tenue et la consommation du fluide d’usinage des métaux, l’efficacité du processus de production, la qualité du produit, la tenue de l’outil, la machine elle-même et la santé des collaborateurs; cette dernière surtout à l’égard des voies respiratoires et de la peau.

La bonne proportion

Un élément important qui peut altérer la qualité d’un fluide d’usinage des métaux, est l’évaporation de l’eau, qui modifie le rapport entre l’eau et l’huile. Une trop faible concentration d’eau cause des problèmes de mousse, un moins bon refroidissement (plus grande usure de l’outil) et l’irritation de la peau, tandis qu’un excès d’eau contribue à la croissance microbiologique, à une plus faible stabilité de coupe, à une plus mauvaise prestation de coupe et à des problèmes de corrosion. De plus, les minéraux ne s’évaporent pas et l’ajout d’eau augmentera la concentration des minéraux, ce qui peut causer des problèmes tels que la corrosion, la saponification et le dépôt calcaire.

Les fluides d’usinage des métaux peuvent aussi se dégrader par l’utilisation d’une eau incorrecte, et surtout en termes de dureté. Lorsque la dureté de l’eau est inférieure à ce que le produit exige, l’émulsion peut mousser; si la dureté de l’eau est trop élevée, l’émulsion ne reste pas stable ou peut même cailler, ce qui peut résulter dans des dépôts gras, une pollution de la machine et des taches sur le produit.

Diminution des matières

De nombreux additifs dans les fluides d’usinage des métaux sont en définitive ‘épuisés’ ou usés. Dans le cadre de la lubrification, les polymères s’usent surtout par l’utilisation, mais les produits anticorrosion qui se lient au métal, disparaissent aussi au final. Les conservateurs sont consommés du fait que la pollution, telle que les bactéries, moisissures et levures, pénètre dans le bain. Pour préserver le bon fonctionnement, ces additifs seront régulièrement complétés.

Pollution

La pollution du fluide d’usinage des métaux est une cause importante de dégradation. On distingue la pollution par les fuites d’huile, les copeaux et les bactéries ou les moisissures. Si l’on regarde les fuites d’huile, celles-ci résultent notamment de l’huile hydraulique ou de l’huile de glissière. Cette huile influence la proportion du concentré et de l’eau. Les copeaux provenant du processus d’usinage sont pratiquement inévitables et entrent dans la machine et le fluide d’usinage des métaux. Dans l‘usinage des différents métaux (par exemple cuivre, aluminium, inox et acier), il se crée des différences de potentiel à cause des copeaux (petites batteries). Le métal moins noble est sacrifié et se dissout, ce qui peut créer une corrosion perforante. Lorsque les tout petits copeaux ne sont pas évacués, il se crée ce qu’on appelle une boue d’usinage. Cette boue se précipite dans le bain et forme une couche sur le fond où le risque de croissance des bactéries et de formation de rouille augmente. Une dernière source de pollution est l’homme lui-même. Les collaborateurs d’entretien connaissent l’histoire de la pollution des fluides d’usinage des métaux par le café, des petits pains, des chiffons, l’urine (!) et même des pelures d’orange.

Stress

Pour terminer, nous citons le terme de ‘stress’ comme cause de dégradation. Tout comme dans les installations hydrauliques, le désir de con­struire des machines de plus en plus compactes a induit des réservoirs de fluide sans cesse plus petits. Ceci signifie que le milieu en question n’a pas assez de temps pour se reposer et se refroidir. Ceci fait grimper les températures, et donc le risque de corrosion, de croissance des bactéries et de formation de mousse. Un même effet se crée par des vitesses de fluide et des pressions élevées qui sont nécessaires pour lubrifier à travers l’outil.

CONDITIONNEMENT

Afin de conserver la qualité du fluide d’usinage des métaux, il est nécessaire de surveiller régu­lièrement les effets précités. Ceci se fait par la mesure de différents paramètres, pour lesquels divers instruments et méthodes sont disponibles. Pour surveiller le rapport entre l’huile et l’eau, un réfractomètre manuel, un réfractomètre digital, un titrage chimique ou des bandes de test sont par exemple disponibles. L’analyse dans un laboratoire fait aussi partie des possibilités.

Taux d’acidité

Un second paramètre important à surveiller est le taux d’acidité qui se mesure aisément avec un papier de tournesol (bandelette pH) ou de façon automatique. La plupart des fluides d’usinage des métaux miscibles à l’eau ont un taux d’acidité qui varie de 8,5 à 9,4. Cependant, il existe aussi des fluides d’usinage des métaux entièrement synthétiques ayant un pH de 7,0-7,5. Avant de tirer une conclusion relative à la valeur, il est donc important de savoir ce qu’elle doit être par fluide d’usinage des métaux. Un pH en baisse peut être une indication pour différents problèmes, tels que la rancidité (l’acidification du fluide par exemple à cause de la présence de bactéries), la formation de rouille et l’instabilité. Un fluide qui devient plus acide, se reconnaît aussi à la mauvaise odeur. Par contre, un pH élevé peut affecter la douceur du fluide et être agressif, en outre, pour les non-ferreux. Un tel pH élevé (alcalin) est souvent la conséquence de l’utilisation de détergents.

Boue d’usinage

Les copeaux, petits et grands, peuvent être éliminés du fluide d’usinage des métaux par la filtration. Le pourcentage de constituants solides dans le fluide pourrait atteindre au maximum 0,1%. Des valeurs plus élevées sont couramment une indication de filtration insuffisante ou de difficultés avec le système de filtre. La quantité de copeaux se mesure en laissant le fluide se décanter ou centrifuger.

Huile étrangère

La quantité d’huile ‘étrangère’ qui peut être présente dans un fluide d’usinage des métaux, dépend du type de produit utilisé en combinaison avec l’application. Lorsque le pourcentage admis est connu, il est fréquent que l’utili­sateur ne puisse pas le contrôler facilement manuellement. Aussi cela se fait le plus souvent dans le laboratoire. L’élimination est possible avec un band skimmer (plusieurs exécutions sont disponibles) et c’est la méthode la plus utilisée quand l’huile est au repos.

Bactéries et micro-organismes

La présence totale de micro-organismes est rela­tivement facile à déterminer au moyen de plaquettes ou milieux de culture et encore plus facilement par l’odorat. Les bactéries donnent une forte odeur désagréable à l’huile. La plupart des fluides d’usinage des métaux tolèrent une présence de 100.000 micro-organismes par ml. Des moisissures peuvent aussi entraîner un fort dégagement d’odeur et peuvent être mesurées via un ’comptage des champignons’. Bien que les moisissures influencent négativement les con­ditions d’usinage, elles ne sont pas faciles à mesurer via les fluides d’usinage des métaux eux-mêmes, étant donné qu’elles adhèrent surtout aux différentes surfaces dans un système.

Conductibilité

Pour terminer, la conductivité est une indication de la teneur en minéraux dissous et autres matériaux dans le fluide d’usinage des métaux. Par exemple, le calcium, le magnésium, le sodium et différentes sortes de chlorures. Avec le temps, la conductivité augmentera, la vitesse de l’augmentation étant notamment dépendante du type et de la qualité de l’eau ainsi que d’une éventuelle pollution par d’autres matériaux tels que des huiles étrangères. Une grande conductivité peut entraîner des dépôts non solubles, un mix instable et un plus faible rendement, et doit donc être surveillée. Ici aussi, la règle veut que l’on doit certainement savoir au préalable quelle est la valeur de conductibilité souhaitée avant de pouvoir tirer des conclusions sur la valeur de mesure.

UN BON ENTRETIEN

Pour terminer, un ‘bon entretien’ contribue à un bon conditionnement des fluides d’usinage des métaux. Ceci signifie l’élimination des copeaux et de l’huile de fuite, le nettoyage qualitatif et complet à intervalles réguliers de la machine, l’utilisation d’une bonne unité de filtration (et le contrôle régulier des éléments du filtre) et la garantie d’une circulation suffisante du fluide. Cette dernière est aussi importante quand la machine n’est pas utilisée.

De surcroît, le département maintenance doit préserver le niveau de l’émission dans le réservoir. Une quantité de fluide insuffisante signifie que le fluide a (encore) moins l’occasion de se reposer. Et pour terminer, utilisez toujours un nettoyant système pour nettoyer la machine. Et non pas un nettoyant ou un produit de rinçage industriels. En effet, ceux-ci ne tuent pas les bactéries dans les conduites, ce qui fait que la machine peut rencontrer directement des pro­blèmes au remplissage.