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EuroWire – Mai 2007
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français
Les avantages dérivant de
l’utilisation de la technologie
du chauffage par induction
dans le traitement des
produits à base de fil
Inductotherm Heating andWelding Technologies Ltd – Radyne Division
Le chauffage par
induction : les
principes de base
Pour comprendre entièrement les nom-
breux avantages associés au chauffage par
induction, il est tout d’abord important
de comprendre les véritables principes
existant au cœur de la technologie.
Utilisée dans plusieurs processus depuis
le début de son application commerciale
au début des années 40, la technologie
du chauffage par induction comprenait
des applications telles que la fusion des
métaux, le chauffage avant le pliage
ou le formage, différents traitements
de chauffage tels que l’écrouissage et
le revenu et l’union des métaux par le
brasage fort ou le brasage tendre. Les
premiers exemples de chauffage par
induction comprenaient également le
développement
d’oscillateurs
radio-
fréquence du type à tube, fonctionnant
normalement à des fréquences élevées et
des groupes convertisseurs utilisés pour
le développement de puissance pour le
chauffage par induction à des fréquences
inférieures.
Si l’on souhaite donner une définition du
processus du chauffage par induction,
cette dernière ne peut être que: “Le
chauffage par induction a lieu lorsqu’un
objet métallique est placé dans un champ
électromagnétique variable. Le chauffage
par induction est généré par l’agitation de
la structure moléculaire de l’objet produite
par le champ électromagnétique, et a lieu
lorsque les molécules sont excitées, entrent
en collision et par la suite produisent
de la chaleur.”
Par conséquent, le chauffage par induction
peut être comparé à la configuration d’un
simple transformateur, où le primaire
du transformateur comprend la source
de la puissance inductive ou générateur
à induction qui alimente la puissance
à la bobine ou à l’élément d’induction,
et l’objet à chauffer est placé dans le
champ magnétique de cette bobine ou
élément et représente le secondaire du
transformateur.
Ensuite, un champ magnétique alternatif
est appliqué à partir de la source de
la puissance inductive ou générateur
à induction à la bobine ou élément
d’induction. Au moyen de la conduction
mutuelle, des lignes de flux magnétiques
passent à travers l’objet pour créer une
résistance au parcours du flux; la chaleur
est générée pendant le flux du courant.
Profondeur de pénétration
Lorsque le physicien anglais Michael
Faraday a développé le transformateur
électrique, il a remarqué le phénomène
décrit ci-dessus. En réalité afin d’éliminer
cet effet thermique, les transformateurs
ont été ensuite reconçus avec des lamelles
dans le but d’éliminer ou réduire les effets
du champ électromagnétique chauffant le
transformateur.
La raison pour laquelle un composant
en feuillards utilisé pour réaliser en
utilisant un transformateur ne se chauffe
pas par induction électromagnétique,
est due à un phénomène dénommé
“profondeur
de
pénétration”
ou
“profondeur de référence”, qui indique
la profondeur à laquelle environ 80%
du courant s’écoule dans une pièce
de fabrication.
Cette profondeur est proportionnelle
à la résistance électrique du matériau
qui se chauffe à la fréquence de sortie
opérationnelle (mesurée en Hertz) de
la source de la puissance inductive ou
générateur à induction générant le
champ magnétique. À des fréquences
élevées, la profondeur de pénétration
ou de référence est mince par rapport
aux basses fréquences. C’est là la raison
essentielle pour laquelle le chauffage
par induction est largement utilisé dans
les traitements thermiques sélectifs de
l’acier où les profondeurs de cémentation
du traitement thermique peuvent être
contrôlées avec précision en sélectionnant
soigneusement la fréquence de sortie du
système d’induction.
Un autre facteur essentiel influençant le
chauffage d’un objet métallique dans un
champ électromagnétique est représenté
par la densité de puissance mesurée en
kilowatts: plus la densité de puissance est
élevée pour une fréquence donnée, plus le
chauffage a lieu à proximité de la surface.
Par contre, plus la densité de puissance
est réduite, plus le chauffage est profond.
Il s’ensuit que l’utilisation du chauffage par
induction pour tout processus spécifique
et étroitement lié à la possibilité de
sélectionner la fréquence de sortie correcte
de la source de la puissance inductive et la
densité de puissance correcte pour une
application donnée.
Calcul de la fréquence
Aux fréquences utilisées pour le chauffage
par induction, le courant a tendance à
s’écouler sur la surface du conducteur
à une profondeur qui dépend de la
résistivité du conducteur, de la fréquence
du courant alternatif et de la perméabilité