Qu’est-ce qu’une bobine chauffante ?
Les bobines chauffantes sont des bobines utilisées pour le chauffage par induction.
Lorsqu’un objet est placé à l’intérieur de la bobine, il peut être chauffé. La forme, le nombre d’enroulements et le diamètre de la bobine chauffante dépendent des exigences en matière de chauffage, telles que les caractéristiques, la forme de l’objet et la zone à chauffer. Il est important de concevoir la bobine chauffante en fonction des besoins et d’optimiser la distribution de la chaleur.
Un point à prendre en compte sur une bobine chauffante, important pour maximiser l’efficacité du travail, est la facilité d’insertion et de retrait de l’objet dans la bobine. De plus, pendant le chauffage, la bobine chauffante elle-même est chauffée indirectement par la chaleur émise par l’objet. Il est donc courant de disposer d’une structure qui peut être refroidie en permanence.
Utilisations des bobines chauffantes
Les bobines chauffantes sont utilisées pour le chauffage par induction, lorsqu’un traitement thermique précis et contrôlable est nécessaire sans contact direct avec l’objet. Voici quelques exemples d’utilisations industrielles spécifiques :
- Préchauffage des soudures
- Trempe
- Revenu
- Recuit
- Brasage
- Assemblage par trempe
- Soudure
- Fusion et forgeage des métaux
- Chauffage de l’obturateur
- Fusion flottante
- Essai des matériaux
- Scellement de bouchons
- Durcissement des matériaux
- Collage métal-verre
- Sertissage
- Chauffage des suscepteurs
Les bobines chauffantes sont sans flamme, ce qui permet non seulement de réduire les émissions de dioxyde de carbone et l’impact sur l’environnement, mais aussi de garantir un traitement thermique propre et sans déchets. La table de cuisson à induction bien connue est un appareil de cuisson qui applique ces caractéristiques à la maison moyenne.
Principe de la bobine chauffante
Le principe de la bobine chauffante est le suivant : la bobine est connectée à une source de courant alternatif, qui génère des lignes de champ magnétique autour de la bobine pour chauffer l’objet. Cette méthode de chauffage par induction électromagnétique est connue sous le nom de chauffage à induction. Il existe deux types de méthodes de chauffage à induction
1. La méthode de chauffage direct
Dans le chauffage à induction, lorsqu’un objet conducteur est placé dans une bobine et qu’un courant électrique le traverse, l’objet lui-même génère de la chaleur. Il s’agit de la “méthode de chauffage direct”.
Cette méthode utilise un mécanisme dans lequel des courants de Foucault circulent dans l’objet dans une direction qui empêche le flux magnétique de changer et la chaleur Joule est générée en raison de la résistance électrique. Les courants de Foucault sont plus importants près de la surface et plus faibles vers l’intérieur. C’est ce qu’on appelle “l’effet de proximité”. Les méthodes de chauffage direct conviennent au chauffage de surface.
2. Méthode de chauffage indirect
Pour chauffer des isolants tels que la céramique avec des bobines chauffantes, l’objet est placé dans un récipient conducteur et le récipient est chauffé directement, ce qui provoque un transfert de chaleur et chauffe l’objet. Il s’agit de la “méthode de chauffage indirect”.
Dans cette méthode de chauffage, l’élément chauffant et l’objet peuvent être mis en contact l’un avec l’autre, ou l’élément chauffant et l’objet peuvent être séparés. Cette dernière méthode est appelée chauffage par infrarouge lointain, car c’est le rayonnement infrarouge qui chauffe l’objet.
Structure de la bobine chauffante
La forme de la bobine chauffante n’est pas simple, car sa forme optimale est choisie en fonction des dimensions et de la forme de l’objet. Il en existe une grande variété, comme les bobines externes où le produit est inséré dans le serpentin pour chauffer la surface extérieure d’un arbre, ou les bobines internes où le serpentin est inséré pour chauffer l’intérieur d’un tube d’acier ou similaire.
Par exemple, les méthodes de trempe à haute fréquence utilisant le chauffage par induction comprennent la méthode de trempe stationnaire en une seule fois, dans laquelle l’objet est chauffé sans bouger. La méthode de trempe en mouvement consiste à tremper de manière séquentielle l’objet, au fur et à mesure qu’il est déplacé. Les bobines chauffantes utilisées sont différentes pour chacune d’entre elles.
1. Structure de la bobine chauffante pour la méthode de trempe à haute fréquence
Dans la méthode de trempe in situ soit en une seule fois, les bobines chauffantes sont fabriquées pour s’adapter à la forme de l’objet et doivent être préparées en fonction du type de produit. La forme de la bobine chauffante est importante et nécessite de l’expérience et du savoir-faire en matière de conception et de production.
Cependant, les avantages sont que même les formes complexes peuvent être chauffées uniformément et que le temps nécessaire au chauffage peut être réduit par rapport à la méthode de trempe mobile. La “méthode de trempe mobile”, quant à elle, utilise une ou plusieurs bobines. La forme est plus simple que celle de la méthode de trempe en une seule fois et elle est choisie en fonction du diamètre de l’arbre et de la longueur de l’objet.
2. Construction de bobines chauffantes avec injection d’eau de refroidissement
Lorsqu’elle est utilisée pour la trempe, la structure est pourvue d’un jet d’eau de trempe. En effet, l’objet chauffé doit être refroidi rapidement.
Il existe deux types de jets :
- Le type dans lequel l’eau de trempe est injectée de l’intérieur de la bobine vers l’objet.
- Le type dans lequel une enveloppe de refroidissement séparée est installée près de la bobine chauffante.
Le type dans lequel l’eau de refroidissement est injectée depuis l’intérieur de la bobine chauffante a une structure qui permet à la fois de refroidir le serpentin chauffant et l’objet avec de l’eau de trempe. L’objet peut être refroidi efficacement car il peut être refroidi directement à partir du point de chauffage, mais dans de nombreux cas, la forme est complexe.