À propos du chauffage par induction

Le chauffage par induction est une méthode de chauffage rapide et homogène destinée à des applications de fabrication qui exigent de coller ou de transformer les propriétés de métaux ou d’autres matériaux conducteurs. Ce procédé repose sur des courants électriques induits au sein de a matière en vue de produire de la chaleur. Bien que les principes de base de l’induction soient bien connus, les récents progrès en matière de technologie des semi-conducteurs ont transformé le chauffage par induction en une méthode remarquablement simple et rentable pour les applications de collage, de traitement, de  chauffage ou d’essai de matériaux

Composants d’un système typique de chauffage par induction

Les composants de base d’un système de chauffage par induction sont un générateur CA, un inducteur et une pièce (matériau à chauffer ou à traiter). Le générateur fait passer un courant alternatif à travers l’inducteur, ce qui génère un champ magnétique. Lorsque la pièce est placée dans l’inducteur, le champ magnétique y induit des courants de Foucault, générant des quantités précises de chaleur propre et localisée sans aucun contact physique entre l’inducteur et la pièce.

Fréquence de fonctionnement

Il existe un rapport entre la fréquence du courant alternatif et la profondeur à laquelle il pénètre dans la pièce ; les basses fréquences entre 5 et 30kHz sont efficaces pour les matériaux épais qui nécessitent une pénétration profonde de la chaleur, tandis que les fréquences plus élevées, entre 100 et 400kHz, sont efficaces pour des pièces plus petites ou pour une faible pénétration. Plus la fréquence est élevée, plus le flux de chaleur est élevé ; l’acte de se frotter les mains pour les réchauffer est une bonne analogie. Plus vite vous frottez vos mains, plus vous produisez de chaleur.

Matériaux magnétiques / non magnétiques

Les matériaux magnétiques sont plus faciles à chauffer que les matériaux non magnétiques, du fait des effets du chauffage par hystérésis. Les matériaux magnétiques résistent naturellement aux champs magnétiques qui changent rapidement au sein de l’inducteur. Le frottement qui en résulte produit son propre supplément de chaleur - chauffage par hystérésis - en plus du chauffage par courant de Foucault. On dit qu’un métal offrant une résistance élevée possède une « perméabilité » magnétique élevée. La perméabilité peut varier sur une échelle de 100 à 500 pour les matériaux magnétiques ; les matériaux non magnétiques ont une perméabilité égale à 1. Le chauffage par hystérésis intervient à des températures en deçà du point de Curie - température à laquelle un matériau magnétique perd ses propriétés magnétiques.

Profondeur de pénétration

L’intensité du flux de courant induit dans la pièce est à son maximum en surface, et diminue rapidement sous la surface. Ainsi l’extérieur montera plus rapidement en température que l’intérieur ; 80% de la chaleur produite dans la pièce est produite au niveau de la « peau » externe. Cette caractéristique est dénommée « profondeur de peau » de la pièce. La profondeur de peau diminue en même temps que la résistivité diminue, la perméabilité augmente ou la fréquence augmente.

Rendement de couplage

Le couplage désigne le rapport proportionnel entre la quantité du flux de courant dans la pièce à chauffer et la distance entre la pièce et l’inducteur. Un couplage étroit augmente généralement le flux de courant et augmente par conséquent la quantité de chaleur produite dans la pièce à chauffer.

Importance de la conception de l’inducteur

Le refroidissement de l’inducteur, généralement fabriqué à partir d’un tube cuivre à haute conductibilité de section ronde, carrée ou rectangulaire, se fait normalement avec de l’eau. La taille et la forme de l’inducteur - à spire simple ou multiple ; hélicoïdal, rond ou carré ; intérieur ou extérieur - doivent correspondre à la forme de la pièce à chauffer et aux variables de votre procédé.

Une bonne conception de l’inducteur permet d’obtenir une évolution de la chaleur adéquate et de maximiser le rendement du générateur de chauffage par induction, et facilite par ailleurs la mise en place et l’enlèvement de votre pièce. Davantage d’informations concernant cet aspect important du chauffage par induction sont à votre disposition dans notre note technique gratuite « Conception et fabrication des inducteurs (EN)».

Le générateur HF

Le générateur HF génère un champ magnétique autour de la pièce à chauffer en faisant passer un courant alternatif à travers l’inducteur. La puissance de sortie du générateur détermine la vitesse relative à laquelle la pièce peut être chauffée. Par exemple, une alimentation de 5 kW permet d’accomplir une opération de brasage typique plus rapidement qu’une alimentation de 3 kW. Cependant, une capacité de puissance supérieure peut augmenter la taille, le poids et les impératifs d’utilisation du générateur ; les générateurs de capacité supérieure nécessitent typiquement un branchement électrique triphasé et un dispositif de refroidissement à eau. Pour plus d’informations sur les générateurs HF, visitez notre catalogue produits.

Facteurs clés à prendre en compte pour le chauffage par induction

Détermination de la puissance requise

Plusieurs variables doivent être prises en compte afin de déterminer la quantité d’énergie thermique requise pour une application spécifique : le degré de changement de température requis; la masse, la chaleur spécifique et les propriétés électriques de la pièce à chauffer ; et le rendement du couplage de la forme de l’inducteur. Par ailleurs, les pertes thermiques dues à la conduction de la chaleur dans le montage de la pièce à chauffer, ainsi que la convection et le rayonnement doivent également pris en compte. NOTA : forts de leur expérience, les ingénieurs de notre laboratoire d’application équilibrent au mieux ces variables et sont là pour vous aider - continuez votre lecture !

L’induction est-elle adaptée à votre application ?

Sur nos plateformes d’essais situées à Scottsville NY aux Etats Unis, à Cheltenham en Angleterre et à Soultz en France, nous évaluons et, nous évaluons et développons constamment de nouveaux domaines d’utilisation pour le chauffage par induction de précision, rendus possibles grâce à notre technologie moderne de semi-conducteurs. N’hésitez pas à nous contacter si vous souhaitez envoyer des échantillons de vos pièces à notre laboratoire afin de bénéficier GRATUITEMENT d’une évaluation et d’une recommandation de système. Il se peut que nous ayons déjà une solution à vous proposer ! Envoyez-nous vos pièces, décrivez votre procédé, indiquez ce qui vous importe le plus, et nous vous conseillerons au mieux. Pour plus d’informations, visitez la page de notre laboratoire d’application ou envoyez-nous vos questions par email. Nous espérons très prochainement avoir l’opportunité de travailler avec vous sur une solution de chauffage de précision !

Possibilités de fabrication en petite série et de développement de procédé

Nous proposons l’équipement et le personnel de notre laboratoire d’application pour des procédés de brasage, de traitement thermique, de collage de métaux, de traitement adhésif, de fonte, d’agrafage thermique et bien d’autres encore. Nos ingénieurs expérimentés se chargeront de réaliser vos pièces avec précision et uniformité, et ce dans les meilleurs délais. Contactez-nous pour un devis gratuit de chauffage par induction !