TR Systèmes de chauffe par induction_201708_fr
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RAPPORT TECHNIQUE Mesure en toute sécurité et sans pièce d’usure de la température dans les systèmes de chauffe par induction Ralf Korholz La température est la grandeur la plus importante à contrôler dans les systèmes de chauffe par induction. Pourtant, une mesure fiable dans le temps n'est pas toujours simple à mettre en place. Les mesures à contact avec thermocouples ne sont pas possibles dès que les pièces à mesurer sont en mouvement ou que la mesure se fait au cœur de l'inducteur. Les thermomètres infrarouges permettent de capter le rayonnement infrarouge à distance et de définir précisément la température. Ils sont donc les instruments idéaux pour cette application. Toutefois, il est crucial de choisir le bon modèle et de le paramétrer correctement. Cet article décrit les conditions à respecter et les dernières avancées technologiques dans ce domaine pour garantir une mesure fiable, précise et stable dans le temps. Alors que le contrôle de la température est essentiel pour garantir une production constante et une qualité optimale des pièces traitées par le four à induction, les thermomètres ne sont pas systématiquement utilisés. Ceci est dû à la difficulté rencontrée par les opérateurs pour les installer correctement. La machine est alors généralement contrôlée via la puissance des inducteurs, la vitesse et les courbes de chauffe. Les sondes contact de type thermocouples sont difficiles voire impossibles à mettre en place lorsque les pièces sont en mouvement. La dissipation thermique par conduction entre la pièce chauffée et le thermocouple ne peut pas être totalement supprimée pour les petites pièces ou les zone de mesure restreintes. Le temps de réponse des thermocouples est souvent trop grand au regard des vitesses de chauffe de l’induction. Les montages de fixation peuvent être compliqués et difficiles à ajuster pour atteindre la pièce. De plus, une sonde contact dérive dans le temps et doit être ré-étalonnée. Sa durée de vie est limitée. Pour toutes ces raisons, la mesure par thermocouples ne peut garantir une mesure fiable dans le temps. A l’inverse, la mesure infrarouge est sans contact, sans dérive, sans pièce d’usure et presque sans maintenance. C’est la technologie idéale pour tous les procédés par induction. Le thermomètre mesure l’énergie infrarouge émit par la pièce pour la convertir en température. C’est une mesure plus complexe car indirecte et le paramétrage est essentiel. L’énergie émise dépend de la nature du matériau ainsi que de son état de surface. Avec un modèle mono-chromatique, la valeur affichée pour une même température vraie sera plus faible pour une pièce en bronze par rapport à une pièce en acier si on garde le même paramétrage. Ceci est dû aux valeurs d’émissivités différentes. Chaque matériau a une émissivité propre qui définit la capacité de ce matériau à renvoyer le rayonnement infrarouge. Il est essentiel de régler la bonne valeur d’émissivité. La question est donc comment la déterminer correctement en fonction du matériau et dans quelle mesure elle reste constante lorsque la

RAPPORT TECHNIQUE surface ou la température changent. Comme pour la mesure sans contact, la zone souhaitée à mesurer peut être difficile à visualiser. Par exemple, le câble métallique peut osciller et sa position donc changer. Dès lors, l’objet sort du champ de visée et la mesure est perdue. Heureusement des solutions existent pour contrecarrer ces situations. A cause de ces difficultés, les opérateurs peuvent être freinés dans l’utilisation de l’infrarouge et optent pour un pilotage sans contrôle réel de la température. Le four est piloté uniquement en utilisant toujours les...

RAPPORT TECHNIQUE RAPPORT TECHNIQUE En revanche, l’influence des émissivités est très dépendante de la longueur d’onde du détecteur pour les métaux non ferreux. Dès lors, l’erreur de mesure d’un modèle bichromatique sera plus importante qu’un modèle mono-chromatique lors de la mesure d’une pièce en bronze ou en aluminium. Pour ces métaux, on préféra un modèle monochromatique utilisant un détecteur courte longueur d’onde et à bande spectrale étroite. Le tableau 2 montre un exemple où l’émissivité du bronze varie de 25% à 35%. La dernière colonne affiche l’erreur engendrée pour différentes...

RAPPORT TECHNIQUE Conclusion Les derniers développements dans le domaine de la mesure de température par infrarouge permettent aujourd’hui de garantir une mesure fiable et ont levé les difficultés d’installation rencontrées par le passé. Les modèles de dernière génération et de qualité constituent dorénavant un atout pour contrôler finement le bon fonctionnement des fours à induction et assurer la traçabilité des procédés de fabrication. Fig. 4 Thermomètre Panorama avec visée rectangulaire pour une mesure en toute sécurité Auteur d’upgrader les machines-outils et l’usine dans son ensemble...