Chauffage par induction

Définition

Le chauffage par induction est un processus utilisé pour souder, tremper ou revenir des métaux ou d’autres matériaux conducteurs. Pour les processus de fabrication modernes, le chauffage par induction offre une combinaison intéressante de vitesse, consistance, contrôle et efficience énergétique.

Les principes de base du chauffage par induction ont été compris et appliqués dans les processus industriels depuis les années 1920. Au cours de la Deuxième Guerre Mondiale, la technologie s’est rapidement développée pour répondre à l’urgence de trouver en temps de guerre un processus rapide et fiable pour tremper les pièces métalliques des moteurs.

Plus récemment, l’intérêt pour les techniques de production allégée ou à flux tendu et l’amélioration du contrôle qualité ont fait redécouvrir la technologie de l’induction, parallèlement au développement de sources d’alimentation d’induction à l’état solide commandées avec précision.

Principes de fonctionnement du chaffage par induction

L’application d’un courant électrique alternatif sur l’enroulement primaire d’un transformateur crée un champ magnétique alternatif. Suivant la Loi de Lenz-Faraday, si le secondaire du transformateur se trouve à l’intérieur du champ magnétique, un courant électrique sera induit.

Dans une configuration de chauffage par induction de base, une source d’alimentation envoie un courant alternatif à travers un inducteur (souvent une bobine en cuivre) et la pièce à chauffer (à usiner) est placée à l’intérieur de l’inducteur. L’inducteur sert de transformateur primaire et la pièce à chauffer agit de court-circuit secondaire. Lorsqu’une pièce métallique est placée à l’intérieur de l’inducteur et rentre dans le champ magnétique, des courants de Foucault circulants sont induits à l’intérieur de la pièce.

Induction heating fundamentals

Les principes de base du chauffage par induction

Comme indiqué sur la figure ci-dessus, ces courants de Foucault fluent contre la résistivité électrique du métal, générant de la chaleur précise et localisée sans aucun contact direct entre la pièce et l’inducteur. Ce chauffage a lieu aussi bien avec des pièces magnétiques que non magnétiques et est dénommé souvent comme « effet Joule », de la première loi de Joule, une formule scientifique exprimant la relation entre la chaleur produite et le courant électrique passant à travers un conducteur.

Les avantages du chauffage par induction

Quels sont les avantages du chauffage par induction par rapport au chauffage par convection, rayonnant, à flamme nue ou toute autre méthode de chauffage?

Les principaux avantages du chauffage par induction pour l’industrie sont résumés ci-dessous:

Productivité accrue

La productivité, à savoir la capacité et le rythme de production, peut être augmentée grâce à la rapidité du processus d’induction ; la chaleur se développe directement et instantanément (par exemple, + de 1 000ºC en moins d’une seconde) à l’intérieur de la pièce. Le démarrage est virtuellement instantané; aucun cycle de chauffe ni de refroidissement n’est nécessaire. Le processus de chauffage par induction peut être complété sur le sol de l’installation, à côté de la machine de formage à chaud ou à froid, au lieu d’avoir à envoyer les lots de pièces à une zone de chauffage éloignée ou de les confier à un sous-traitant.

Efficacité énergétique

Ce système au rendement énergétique exceptionnel convertit jusqu’à 90% de l’énergie dépensée en chaleur utile, alors que les fours discontinus n’affichent qu’un rendement énergétique de 45%. Dans la mesure où l’induction ne demande aucun cycle de chauffe ni de refroidissement, les pertes de chaleur en situation de maintien sont réduites au strict minimum.

Processus de commande et d’automatisation

Le chauffage par induction élimine les problèmes de discontinuité et de mauvaise qualité associés aux méthodes de chauffage à flamme, au chalumeau et autres. Une fois le système est bien calibré et monté, il n’a plus de conjecture ni de variation ; le modèle de chauffage est reproductible et continu.

Avec les générateurs GH, un contrôle précis des températures garantit des résultats uniformes ; le courant peut être instantanément branché ou débranché. Avec un contrôle des températures en circuit fermé, les systèmes avancés de chauffage par induction ont la capacité de mesurer la température de chaque pièce. Des taux spécifiques d’accélération, de pause et de décélération peuvent être établis et les données peuvent être enregistrées pour chaque pièce à chauffer.

Qualité du produit

Avec l’induction, la pièce à chauffer n’entre jamais en contact direct avec une flamme ou toute autre source de chaleur ; la chaleur est induite à l’intérieur de la pièce par un courant électrique alternatif. Par conséquent, le gauchissement et la déformation du produit sont évités et les taux de rejet sont réduits au strict minimum. Pour maximiser la qualité du produit, la pièce peut être isolée dans une chambre blindée placée sous vide ou placée dans un lieu caractérisé par un air ambiant inerte ou réduit afin d’éliminer les effets de l’oxydation.

Énergie verte

Les systèmes de chauffage par induction ne brûlent pas les combustibles fossiles traditionnels ; l’induction est un processus propre, non polluant, respectueux envers l’environnement. Un système de chauffage par induction améliore les conditions de travail du personnel en éliminant la fumée, les pertes de chaleur, les émissions nocives et la pollution sonore. Le chauffage par induction est efficace et sans risque, sans flamme pouvant mettre en danger l’opérateur ou compliquer le processus. Les matériaux non conducteurs ne sont pas affectés et peuvent être situés à proximité de la zone de chauffage sans aucun risque.

Le chauffage par induction GH permet d’améliorer le fonctionnement la maintenance de l’installation en vue d’éviter les arrêts de production, de réduire la consommation d’énergie et d’augmenter le contrôle de qualité des pièces.

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