Aspiration et briquetage de copeaux métalliques

1. Informations générales

Dans de nombreux processus d'usinage, l'accumulation et la manutention des copeaux posent un problème pour le déroulement du processus. Le problème peut affecter le captage et l'évacuation des copeaux pendant l'usinage ainsi que le traitement de la quantité de copeaux dans la zone de production.

Pour ces tâches, SPÄNEX propose des solutions complètes et individuelles pour l'aspiration, le transport et la séparation ainsi que le compactage des copeaux par des presses à briquettes.

SPÄNEX fabrique, fournit et assemble des systèmes d'aspiration avec et sans presses à briquettes, qui sont utilisés en particulier pour l'usinage à sec et la technologie lubrification minimale. Les copeaux qui en résultent sont collectés par des capots d'aspiration placées à proximité de l'outil en relation avec le débit d'air effectif et acheminés vers le système de filtration par l'intermédiaire du système de tuyauterie raccordé. La technique d'aspiration crée ainsi les conditions préalables et la sécurité du processus pour réaliser les avantages bien connus de ces procédés de fabrication.

2. Comparaison des systèmes d'aspiration

Selon le cas, des systèmes décentralisés ou centralisés sont utilisés. Dans un système décentralisé, un dépoussiéreur est attribué à chaque machine individuelle (fig. 1). Les copeaux qui en résultent sont généralement recueillis dans un conteneur et sont éliminés.

Dans le cas d'installations d'aspiration centralisées, plusieurs machines sont reliées par un système de tuyauterie à un grand dépoussiéreur (fig. 2) ou à un système de filtration centralisé (fig. 3). Les copeaux extraits sont collectés en plusieurs tonnes ou dans un conteneur qui fait partie du grand dépoussiéreur ou du système de filtration.

Les systèmes d'aspiration décentralisés se caractérisent par les avantages suivants

  • Adaptation directe de la puissance d'aspiration à la machine raccordée, 
  • grande flexibilité,
  • routes de tuyauterie courtes avec de faibles pertes de charge,
  • faible effort d'installation,
  • kein umfangreiches Rohrleitungssystem (z. B. bei Kranbetrieb) in der Fertigungsstelle.

Les points suivants plaident en faveur des systèmes centraux d'extraction :

  • Coûts d'investissement réduits pour plusieurs machines de traitement,
  • séparation centrale et stockage en tampon des copeaux générés pendant le traitement,
  • solution technique simple pour la recirculation/évacuation de l'air et/ou simple intégration dans un système d'alimentation d'air frais central pour la ventilation du bâtiment, ,
  • installation extérieure de l'unité de filtration. 

3. Briquetage

Les procédés d'usinage produisent des copeaux (fig. 4) qui sont recyclés ou éliminés. Pour de nombreuses applications, le briquetage est une solution convaincante avec des avantages remarquables

  • réduction du volume jusqu'à 50 % (fig. 5), 
  • une meilleure manipulation des briquettes,
  • récupération des huiles de coupe et des lubrifiants de refroidissement,
  • faibles pertes de la refonte.

Les copeaux en aluminium, laiton, cuivre, magnésium, fonte, acier, etc. peuvent être briquettés.

Les propriétés de la matière première sont multiples. Habituellement, un essai de compactage est nécessaire pour être en mesure de faire des déclarations concrètes sur la qualité réalisable des briquettes et la préparation éventuellement nécessaire des copeaux. A cet effet, des essais de compactage sont réalisées gratuitement avec les matériaux d'origine fournis par le client et toutes les données importantes pour la conception et la construction de la machine sont déterminées. 

L'éventail des performances des presses permet une adaptation optimale aux exigences respectives. Selon le type de copeaux, des machines avec des débits de 50 à 2500 kg/h sont disponibles (fig. 6).

4. Des solutions pratiques

Exemple 1 - aspiration décentralisée des copeaux d'aluminium

Les profilés extrudés en aluminium (scies circulaires et fraiseuses) sont usinés sur les machines du client. Pour l'aspiration des différentes lignes de production, 3 grands dépoussiéreurs (fig. 7 - 2 appareils) avec pré-séparateur, filtre, ventilateur intégré, réservoir avec dispositif de décharge et système de contrôle complet ont été livrés.

Les dépoussiéreurs sont disposés sur des châssis. Les copeaux d'aluminium stockés dans les conteneurs des dépoussiéreurs sont transférés sur une bande transporteuse par des vannes coulissantes. La bande transporteuse collecte les 3 points de décharge des dépoussiéreurs et transporte les copeaux d'aluminium collectés vers un conteneur central. Avec l'aspiration des copeaux, non seulement la productivité, mais aussi les conditions de travail du personnel utilisateur ont été améliorées de manière décisive. La capacité de l'installation d'aspiration est de 18.000 m³/h.

Exemple 2 - aspiration centralisée des copeaux d'aluminium

Chez un fabricant renommé de volets roulants, de stores, de grilles moustiquaires et de volets de fenêtres, les copeaux de sciure, de perçage et de fraisage sont extraits par un système central.

Les machines individuelles sont reliées par un système de tuyauterie au système de filtration (fig. 8), qui se trouve à l'extérieur du bâtiment. Le système de filtration est équipé de sacs filtrants à charge extérieur qui sont nettoyés à l'air comprimé (système à jet pulsé). Le ventilateur d'aspiration est placé du côté de l'air propre et est intégré dans ce système sous l'unité de filtration, résistant aux intempéries. Pour un fonctionnement économe en énergie, la puissance d'aspiration est réglée en fonction des besoins au moyen d'un régulateur de vitesse.

L'air extrait et nettoyé est conduit par une unité d'alimentation d'air frais qui contient un échangeur de chaleur pour la récupération de chaleur. L'air frais aspiré est ainsi préchauffé et amené à la température de soufflage souhaitée via un réchauffeur.

Les copeaux séparés dans l'unité de filtration sont transférés dans un conteneur par un système de déchargement et de convoyage mécanique.

La capacité de l'unité d'aspiration est de 35.000 m³/h. 

Exemple 3 - Briquetage de copeaux d'acier

Un fabricant de vis bien connu produit de grandes quantités de copeaux d'acier. La manipulation de ces quantités de copeaux a entraîné des obstructions dans les processus de production. En outre, il y avait un intérêt économique à récupérer l'huile de coupe de haute qualité qui adhérait aux copeaux.

Une fois le problème identifié sur place et convenu avec le client, une station d'élimination centrale composée d'un conteneur avec dispositif d'évacuation des copeaux, d'un broyeur en aval et d'une presse à briquettes avec un débit de 100 kg/h a été fournie (fig. 9).

Les copeaux résultants sont collectés dans des conteneurs basculants sur les machines et basculés directement dans le conteneur de chargement à l'aide d'un chariot élévateur à fourche. Les copeaux sont ensuite amenés à la presse à briquettes via le broyeur et comprimés à une pression de 3,500 bars. L'huile de coupe coûteuse est récupérée. La station d'élimination a non seulement atteint les objectifs fixés, mais les briquettes ont également généré un chiffre d'affaires plus élevé, ce qui s'est traduit par un avantage économique supplémentaire.

Exemple 4 – Aspiration de copeaux de fonte grise

Lors de l'usinage de pièces en fonte grise, de la poussière de graphite est produite en plus des copeaux. Le système d'aspiration recueille et sépare les copeaux et la poussière de graphite par l'intermédiaire d'un système d'aspiration avec un grand dépoussiéreur.

Le dépoussiéreur et le conteneur à copeaux n'avaient pas besoin d'être placés directement à côté de la machine, mais pouvaient être installés dans le hall à un endroit désigné grâce au transport pneumatique via une tuyauterie. Sous le dépoussiéreur, un conteneur à copeaux est installé pour contenir le mélange résultant de copeaux de fonte grise et de poussière de graphite. L'utilisation du système d'aspiration a permis non seulement d'augmenter la disponibilité du centre d'usinage, mais aussi de réduire considérablement les largeurs de nettoyage habituelles.

La capacité de l'unité d'aspiration est de 6.000 m³/h.

Exemple 5 – aspiration de copeaux d'aluminium et de fonte grise

Lors de la fabrication de pièces de circuit en fonte grise et en aluminium (application de la technologie de la lubrification minimale), les copeaux sont extraits par 5 grands dépoussiéreurs.

Tout d'abord, la taille et la disposition des capots d'aspiration ainsi que la quantité d'air d'aspiration requise d'une machine ont été déterminées avec une installation pilote afin d'obtenir les meilleures conditions pour une collecte optimale et un fonctionnement éconergétique. De plus, les performances d'aspiration des dépoussiéreurs ont été adaptées aux exigences respectives en contrôlant la vitesse du ventilateur.

Déjà pendant les essais, les attentes concernant l'évacuation des copeaux et la dépollution de l'air ont été dépassées, de sorte que l'installation complète composée de 5 dépoussiéreurs équipés de convertisseurs de fréquence, le système de tuyauterie avec les capots d'aspiration ainsi que le circuit électrique complet avec contrôle ont pu être livrés.

Grâce à la très bonne collecte des copeaux, la quantité d'émulsion de lubrifiant réfrigérant utilisée a pu être considérablement réduite, ce qui a entraîné une économie supplémentaire considérable.

Les dépoussiéreurs sont disposés sur des châssis. Les copeaux séparés sont acheminés par des écluses à roue cellulaire dans les conteneurs disposés en dessous.

La capacité de l'unité d'aspiration est de 30.000 m³/h.

5. Résumé

En résumé, on peut dire qu'il existe des solutions globales économiquement intéressantes pour la collection, la séparation et le recyclage des copeaux adaptés au traitement des métaux.

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