Les émulsions de lubrifiant réfrigérant jouent un rôle essentiel dans le tréfilage et d’autres procédés de formage des métaux. Aux vitesses de tréfilage et aux taux d’allongement élevés utilisés dans la production de câbles et de fils, des frottements importants se produisent entre le fil et les outils de tréfilage. Une lubrification efficace réduit ces frottements, tandis que le refroidissement évacue la chaleur générée et contribue à maintenir des conditions de procédé stables ainsi qu’une qualité constante du fil. C’est pourquoi la surveillance de la concentration du liquide de refroidissement lors du tréfilage est importante afin de maintenir l’émulsion dans sa plage de fonctionnement définie. Les émulsions de lubrifiant réfrigérant sont généralement constituées principalement d’eau combinée à une huile lubrifiante, des émulsifiants, des solvants tels que des alcools, des agents antimousse, des bactéricides et d’autres additifs. Selon l’application, les concentrations typiques dans les procédés de tréfilage se situent approximativement entre 2 et 10 %. Même des écarts relativement faibles par rapport à la concentration cible peuvent avoir une incidence sur les performances de lubrification, l’efficacité du refroidissement, la durée de vie des outils, la qualité du produit et les coûts d’exploitation. Une surveillance continue du procédé et une vérification fiable en laboratoire constituent donc une base importante pour une production de fils efficace et reproductible.

Pourquoi la concentration du liquide de refroidissement est-elle importante lors du tréfilage ?

La concentration du liquide de refroidissement influence directement l’équilibre entre la lubrification et le refroidissement pendant le tréfilage. Si la concentration est trop faible, les performances de lubrification peuvent diminuer, ce qui peut entraîner une usure accrue des outils et des défauts de surface sur le fil produit. Si la concentration est trop élevée, une quantité de concentré supérieure à celle réellement nécessaire peut être consommée, ce qui augmente les coûts d’exploitation et de production. Les variations de la concentration du liquide de refroidissement peuvent donc entraîner :

• Une réduction des performances de lubrification ou de refroidissement
• Une usure accrue des outils de tréfilage
• Des défauts de surface et une qualité irrégulière du fil
• Une consommation excessive de lubrifiants réfrigérants
• Des coûts de production plus élevés
• Des conditions de procédé moins stables
• Des besoins accrus en contrôle manuel du procédé

Une mesure fiable de la concentration du liquide de refroidissement permet aux opérateurs d’identifier ces variations à un stade précoce et d’ajuster l’émulsion en conséquence.

Pourquoi la concentration du liquide de refroidissement varie-t-elle pendant le tréfilage ?

Pendant le fonctionnement, la composition du liquide de refroidissement ne reste pas constante. Les pertes par entraînement, l’évaporation de l’eau et les pertes d’huile peuvent modifier la concentration de l’émulsion. Une surveillance régulière est donc nécessaire afin de détecter les écarts et de rétablir les conditions de procédé requises.

Comment mesurer la concentration du liquide de refroidissement à l’aide d’un réfractomètre ?

La réfractométrie est une méthode largement utilisée pour déterminer la concentration des émulsions de lubrifiant réfrigérant. L’indice de réfraction de l’émulsion est mesuré et peut être exprimé sous forme de valeur Brix. Cette valeur est ensuite multipliée par un facteur de réfractomètre spécifique au liquide de refroidissement afin de déterminer sa concentration réelle. Traditionnellement, cette mesure est souvent effectuée à l’aide de réfractomètres portatifs. Bien qu’ils soient adaptés aux contrôles de base, les mesures manuelles présentent plusieurs limites. Elles nécessitent un prélèvement d’échantillon ainsi que l’intervention d’un opérateur et peuvent être influencées par les variations de température ou une forte turbidité du liquide de refroidissement. Les particules métalliques, les produits d’abrasion et la contamination microbienne peuvent également perturber les mesures conventionnelles. En particulier dans le cas d’émulsions fortement concentrées ou fortement contaminées, les mesures réalisées avec des réfractomètres portatifs peuvent donc ne fournir qu’une estimation approximative de la concentration réelle.

Comment les réfractomètres de laboratoire mesurent-ils la concentration du liquide de refroidissement ?

Les réfractomètres de laboratoire constituent une méthode de référence précise pour vérifier la concentration du liquide de refroidissement et assurer le contrôle qualité de routine. Par rapport aux mesures réalisées avec des appareils portatifs, les réfractomètres de laboratoire autonomes offrent une précision supérieure, tandis que les conditions contrôlées du laboratoire réduisent l’influence de facteurs tels que les fluctuations de température et la lecture subjective de l’échelle. Les réfractomètres de laboratoire SCHMIDT + HAENSCH peuvent notamment être utilisés pour :

• La préparation et la vérification d’émulsions de lubrifiant réfrigérant fraîches
• Les contrôles de concentration de routine pendant la production
• La validation des mesures en ligne
• L’analyse des écarts de concentration du liquide de refroidissement
• L’assurance qualité et la documentation du procédé

La mesure à température contrôlée est particulièrement utile, car elle permet d’analyser les échantillons dans des conditions définies. Les réfractomètres de laboratoire fournissent ainsi des données de référence fiables pour évaluer l’état du liquide de refroidissement et vérifier que la plage de concentration requise est respectée.

Comment surveiller en continu la concentration du liquide de refroidissement pendant le tréfilage ?

Alors que les mesures en laboratoire permettent une vérification précise, le tréfilage est un procédé continu au cours duquel la concentration du liquide de refroidissement peut varier pendant le fonctionnement. La réfractométrie en ligne permet de surveiller directement ces variations dans le liquide de refroidissement en circulation, sans dépendre uniquement de prélèvements manuels périodiques. Le capteur de concentration en ligne SCHMIDT + HAENSCH iCS² CL pour lubrifiants réfrigérants mesure l’indice de réfraction directement dans le flux de procédé et fournit en continu des informations sur la concentration du liquide de refroidissement dans les conditions réelles de fonctionnement. Spécialement conçu pour les conditions exigeantes de l’usinage des métaux, l’iCS² CL présente une grande résistance à la contamination. Même dans des conditions de procédé fortement contaminées, son système de mesure robuste permet une surveillance fiable de la concentration. Le capteur est également conçu pour fonctionner sans maintenance, ce qui contribue à réduire les besoins d’entretien et à assurer une disponibilité élevée de l’installation. La mesure continue permet de détecter les écarts dès leur apparition afin que la composition du liquide de refroidissement puisse être corrigée avant que les variations de concentration n’affectent de manière significative la lubrification, le refroidissement ou la qualité du fil. Pour les applications nécessitant une plage de température plus étendue, le réfractomètre de process en ligne iPR C² peut être utilisé comme solution alternative.

Où installer un réfractomètre en ligne dans un procédé de tréfilage ?

Selon la configuration de l’installation de production, les réfractomètres en ligne peuvent être intégrés à différents endroits du système de refroidissement, notamment :

• Directement dans le circuit de circulation du liquide de refroidissement
• Dans la conduite principale du procédé
• Dans une conduite de dérivation pour une intégration flexible
• À des points de surveillance sélectionnés au sein du système de traitement du liquide de refroidissement

Une installation en dérivation peut offrir une flexibilité supplémentaire lors de l’intégration du système de mesure dans une ligne de production existante. Les boîtiers VARINLINE® avec différents raccords et diamètres permettent d’adapter le système de mesure aux différentes conditions d’installation.

Comment contrôler automatiquement la concentration du liquide de refroidissement ?

Les réfractomètres en ligne SCHMIDT + HAENSCH peuvent également être intégrés directement au système de contrôle de l’installation. Cela permet de surveiller en continu des limites de concentration supérieures et inférieures définies. Si la concentration du liquide de refroidissement dépasse la plage spécifiée ou tombe en dessous de celle-ci, le système de contrôle du procédé peut automatiquement déclencher un dosage correctif. De l’eau ou du concentré de liquide de refroidissement peut être ajouté selon les besoins afin de rétablir le rapport de mélange souhaité et de maintenir l’émulsion dans sa plage de concentration spécifiée. Cela permet une régulation de la concentration en boucle fermée, augmente considérablement le niveau d’automatisation du procédé, réduit la nécessité d’interventions manuelles et contribue à maintenir des conditions de lubrification et de refroidissement stables tout au long du processus de production.

Comment fonctionne le procédé de tréfilage ?

Lors du tréfilage, un produit métallique semi-fini est tiré à travers une ou plusieurs filières. Chaque étape de tréfilage réduit la section du matériau tout en augmentant sa longueur. La combinaison de vitesses de tréfilage élevées, de la déformation du matériau et du contact avec les outils de tréfilage génère des frottements et de la chaleur qui doivent être maîtrisés tout au long du procédé. Le procédé comprend généralement :

• L’introduction du fil ou du produit métallique semi-fini dans la ligne de tréfilage
• Le passage du matériau à travers une ou plusieurs filières afin de réduire progressivement sa section
• L’alimentation de la zone de tréfilage en émulsion de lubrifiant réfrigérant pour assurer la lubrification et l’évacuation de la chaleur
• La circulation continue du liquide de refroidissement dans le système
• La surveillance et l’ajustement de la concentration du liquide de refroidissement afin de maintenir des conditions de fonctionnement stables
• Le traitement ultérieur ou le traitement thermique du fil tréfilé selon les besoins

Quels sont les avantages d’une surveillance continue de la concentration du liquide de refroidissement ?

La surveillance continue en ligne de la concentration du liquide de refroidissement peut contribuer à :

• Surveiller la concentration du liquide de refroidissement en temps réel
• Détecter immédiatement les écarts de concentration
• Maintenir des conditions de lubrification et de refroidissement plus stables
• Assurer une qualité constante des fils et des pièces
• Réduire l’usure des outils de tréfilage
• Prolonger la durée de vie des machines-outils et des émulsions de lubrifiant réfrigérant
• Réduire les prélèvements manuels et les besoins en personnel
• Réduire le risque d’erreurs de mesure dépendant de l’opérateur
• Optimiser la consommation de lubrifiants réfrigérants
• Réduire les coûts de production
• Maintenir des conditions de production plus stables et reproductibles