Les robots de pulvérisation électrostatique haute tension sont largement utilisés dans les opérations de peinture automobile. L‘un des principaux indicateurs techniques permettant d‘évaluer leurs performances est l‘efficacité de transfert lors de la pulvérisation. Actuellement, la peinture des pièces en résine des pare-chocs souffre de la faible conductivité du matériau et de leurs formes irrégulières, ce qui entraîne une faible adhérence du revêtement et un gaspillage de matériau. À partir d‘améliorations et d‘applications pratiques en usine, cet article présente la définition et la méthode de mesure de l‘efficacité de transfert pour la pulvérisation électrostatique de pièces en résine, étudie les technologies de pulvérisation électrostatique avancées et les principaux paramètres techniques utilisés dans l‘industrie automobile, et identifie les technologies clés et les méthodes d‘optimisation pour améliorer l‘efficacité de transfert. Il propose ainsi des pistes pour la construction d‘une société économe en ressources et respectueuse de l‘environnement.

Mots-clés : pulvérisation électrostatique haute tension, efficacité de transfert, pièces en résine pour pare-chocs

Les robots constituent un domaine de développement prioritaire identifié dans le programme « Made in China 2025 ». Dans l‘industrie du revêtement, comparés aux équipements de pulvérisation conventionnels, les robots de pulvérisation électrostatique sont progressivement devenus l‘un des robots industriels les plus utilisés, notamment dans la production automobile, car ils permettent de réduire efficacement la consommation de peinture, de diminuer les émissions de déchets et de réduire les coûts de production.

01 Méthode de pulvérisation électrostatique à godet rotatif

La pulvérisation électrostatique robotisée est une méthode de pulvérisation efficace qui repose sur les propriétés fondamentales de répulsion des charges de même signe et d‘attraction des charges de signes opposés. La pièce à revêtir est généralement mise à la terre et sert d‘anode, tandis que la buse du pistolet de pulvérisation est soumise à une haute tension négative. Lorsque les particules de peinture se chargent électriquement en traversant le pistolet, elles deviennent chargées et, sous l‘effet du champ électrostatique de haute tension, se déplacent vers la surface de la pièce, chargée de manière opposée, et y adhèrent, formant ainsi un revêtement uniforme.

02 Principe de la pulvérisation électrostatique à godet rotatif et composition de l‘équipement

Pour garantir la brillance des surfaces automobiles et améliorer l‘efficacité du transfert de peinture, l‘industrie de la peinture automobile a récemment développé un nouveau robot de pulvérisation électrostatique rotatif universel. Grâce au contrôle précis des paramètres de pulvérisation, ce robot permet d‘obtenir une qualité décorative et un rendement de transfert optimaux. La rotation à grande vitesse atomise la peinture en fines particules, et la force électrostatique assure l‘adhérence de ces particules à la surface de la pièce. Comparé à la pulvérisation pneumatique, ce procédé permet d‘accroître considérablement l‘efficacité du transfert. Un robot de pulvérisation électrostatique rotatif se compose principalement d‘une tête d‘atomisation rotative (goupille), d‘un moteur pneumatique à grande vitesse, d‘une buse d‘alimentation, d‘un groupe pneumatique pour le contrôle du jet de peinture, d‘un générateur haute tension, etc. Les mouvements de pulvérisation sont généralement contrôlés avec précision par des robots à six axes et conviennent aux pièces de grande taille et de formes complexes.

03 Méthode de mesure de l‘efficacité du transfert

L‘efficacité de transfert est un indicateur technique essentiel pour évaluer les performances d‘un robot de pulvérisation statique. Elle correspond au rapport entre la quantité de peinture effectivement déposée sur la pièce et la quantité de peinture utilisée lors de la pulvérisation. La mesure de l‘efficacité de transfert pour les pare-chocs est influencée par les outils de mesure et l‘environnement, ce qui entraîne des variations importantes selon les conditions. La formule de calcul est la suivante :

Efficacité de transfert = (poids du film déposé sec sur la pièce (B − A) g / quantité de peinture utilisée C g × dilution NV) × 100

Les mesures individuelles de l‘efficacité de transfert pour les pièces en résine peuvent varier ; généralement, 3 à 5 mesures sont effectuées et le résultat moyen est utilisé pour déterminer l‘efficacité de pulvérisation typique du produit.

3.1 État actuel de l‘efficacité des transferts

Les ateliers de peinture automobile de pointe, tant nationaux qu‘internationaux (comme Mercedes-Benz, Volkswagen, Great Wall et Geely), utilisent couramment les robots de pulvérisation électrostatique à godet rotatif à largeur de jet variable ABB RobotBe1951. L‘analyse conjointe des données de production en usine et des tests en laboratoire comparant l‘efficacité de transfert des pistolets électrostatiques à godet rotatif a révélé que, pour des paramètres d‘équipement identiques, cette efficacité varie considérablement entre les carrosseries et les pare-chocs en plastique.

04 Facteurs affectant l‘efficacité de transfert des butoirs en résine et pistes d‘amélioration

4.1 État de mise à la terre de la pièce ;

La pulvérisation électrostatique repose sur l‘attraction électrostatique : la pièce à usiner, mise à la terre, sert d‘électrode positive tandis que l‘atomiseur de peinture (godet ou disque) est relié à une haute tension négative. La qualité de la mise à la terre de la pièce influe directement sur l‘efficacité de la pulvérisation. En production industrielle, une mauvaise mise à la terre entraîne fréquemment des défauts d‘aspect et une qualité perçue insatisfaisante.

Étant donné qu‘une mauvaise mise à la terre affecte considérablement l‘efficacité de transfert des butoirs en résine, il est essentiel de prendre en compte la qualité de la mise à la terre des pièces de butoir dès la conception du processus. Généralement, des clips ou des plaques conductrices sont utilisés pour fixer les butoirs en plastique aux dispositifs de fixation afin d‘améliorer l‘efficacité de transfert. L‘état de ces clips ou plaques doit être contrôlé régulièrement pendant la production, et des mesures de résistance doivent être effectuées si nécessaire pour garantir une mise à la terre correcte. Dans certaines usines, la pose manuelle des clips de mise à la terre étant fastidieuse, des solutions automatisées telles que le rivetage robotisé sont mises en place ; ces solutions garantissent la mise à la terre tout en réduisant la main-d‘œuvre et en améliorant l‘automatisation sans compromettre la qualité.

4.2 Paramètres techniques clés

Lors de l‘optimisation des paramètres de pulvérisation, l‘objectif est de garantir l‘aspect des pièces en résine (épaisseur de film uniforme et constante) tout en respectant la cadence de production et les objectifs d‘efficacité de transfert. Les principaux paramètres influençant l‘efficacité de transfert en pulvérisation électrostatique à godet rotatif sont : la pression électrostatique haute tension, la distance du pistolet, la vitesse du pistolet, la pression d‘air du ventilateur, le débit et la largeur du ventilateur — soit six indicateurs techniques critiques.

Lors de l‘optimisation de ces paramètres pour augmenter le taux de transfert, il convient de les évaluer conjointement plutôt qu‘individuellement. Par exemple, une tension électrostatique plus élevée accroît généralement l‘efficacité du transfert, mais comme les butoirs en résine présentent une faible conductivité de mise à la terre, une tension trop élevée peut générer un courant excessif entre le pistolet et le butoir, engendrant des risques de décharge. Le réglage électrostatique haute tension typique pour les butoirs en résine est d‘environ -60 kV. Des tests sur le taux de transfert, réalisés avec différentes combinaisons des six paramètres, montrent que la méthode la plus efficace pour améliorer l‘efficacité du transfert — tout en maintenant la tension, la vitesse et la distance — consiste à optimiser trois paramètres : la largeur du ventilateur, la pression d‘air du ventilateur et le débit. Une pression d‘air trop élevée du ventilateur crée des vortex à la surface du butoir, dispersant les particules de peinture dans l‘air et réduisant ainsi l‘efficacité du transfert (voir figure 4) ; réduire la pression d‘air du ventilateur doit donc être une priorité.

4.3 Optimisation de la trajectoire pour les bords et les ouvertures

Les modèles de pistolets existants sont principalement adaptés à la pulvérisation perpendiculaire. Lors de la planification des trajectoires de pulvérisation pour les surfaces de pare-chocs aux arêtes irrégulières, il est nécessaire de prendre en compte, outre l‘angle d‘inclinaison, la hauteur de pulvérisation, la largeur du jet et la vitesse du pistolet, parmi d‘autres paramètres contrôlables. Négliger les formes courbes des contours lors de la conception de la trajectoire entraîne un excès de peinture. L‘amélioration de l‘angle d‘inclinaison et du positionnement du point de pulvérisation (voir figure 5) permet d‘accroître considérablement l‘efficacité du transfert dans les zones ouvertes tout en préservant la qualité de l‘épaisseur du film. La distribution de l‘épaisseur du film à une inclinaison de 40° est illustrée à la figure 6.

Lors de la pulvérisation des bords, tenez compte du délai d‘allumage/extinction du pistolet. La conception de la trajectoire doit prendre en compte la portée de pulvérisation du pistolet et minimiser les cycles d‘allumage/extinction fréquents afin de réduire les effets du délai et d‘améliorer ainsi l‘efficacité du transfert.

4.4 Conductivité de la peinture

En production, les variations de conductivité de la peinture influent considérablement sur l‘efficacité de la pulvérisation et la qualité du revêtement. La conductivité dépend de la conductivité du film sec de la peinture elle-même et de l‘épaisseur du film sec de l‘apprêt. Des couches plus épaisses augmentent la conductivité et améliorent ainsi l‘efficacité de la pulvérisation électrostatique ; cependant, des couches d‘apprêt plus épaisses augmentent les coûts de production et le risque de coulures. Il est donc essentiel de trouver un juste équilibre entre économie de production et qualité.

05 Conclusion

Dans un contexte de croissance rapide du secteur automobile, il est essentiel de prendre en compte à la fois les exigences en matière d‘aspect et d‘épaisseur de film, ainsi que les coûts de production. Améliorer l‘efficacité du transfert lors de la pulvérisation est l‘une des mesures techniques les plus efficaces pour économiser les ressources, réduire les coûts, limiter les émissions de déchets dangereux et respecter les normes environnementales. Par exemple, sur une ligne de production d‘une capacité annuelle de 100 000 ensembles de pièces en plastique peintes, où la peinture représente environ 70 % du coût des matériaux et où le coût unitaire est de 300 CNY/ensemble, une augmentation de 20 % de l‘efficacité du transfert permettrait d‘économiser environ 6 millions de CNY par an sur les seuls coûts de peinture (hors frais de traitement des COV), ce qui représente un gain considérable en termes de réduction des coûts et d‘amélioration de l‘efficacité.