Le chauffage par induction permet le chauffage ciblé d’un article applicable pour des applications comprenant le durcissement de la surface, la fusion, le brasage et le soudage et le chauffage pour s’adapter. Le fer et ses alliages répondent le mieux au chauffage par induction, en raison de leur nature ferromagnétique. Des courants de Foucault peuvent toutefois être générés dans n’importe quel conducteur, et une hystérésis magnétique peut se produire dans n’importe quel matériau magnétique. Le chauffage par induction a été utilisé pour chauffer des conducteurs liquides (tels que des métaux en fusion) et également des conducteurs gazeux (tels qu’un plasma de gaz – voir Technologie du plasma par induction). Le chauffage par induction est souvent utilisé pour chauffer des creusets en graphite (contenant d’autres matériaux) et est largement utilisé dans l’industrie des semi-conducteurs pour le chauffage du silicium et d’autres semi-conducteurs. Le chauffage par induction à la fréquence du service public (50/60 Hz) est utilisé pour de nombreuses applications industrielles à moindre coût, car les onduleurs ne sont pas nécessaires.
FourneauEdit
Un four à induction utilise l’induction pour chauffer le métal à son point de fusion. Une fois fondu, le champ magnétique à haute fréquence peut également être utilisé pour remuer le métal chaud, ce qui est utile pour s’assurer que les ajouts d’alliage sont entièrement mélangés à la masse fondue. La plupart des fours à induction se composent d’un tube d’anneaux de cuivre refroidis à l’eau entourant un récipient de matériau réfractaire. Les fours à induction sont utilisés dans la plupart des fonderies modernes car ils constituent une méthode de fusion des métaux plus propre que le four à réverbère ou le cubilot. Les tailles vont d’un kilogramme de capacité à une centaine de tonnes. Les fours à induction émettent souvent un sifflement aigu ou un bourdonnement lorsqu’ils fonctionnent, en fonction de leur fréquence de fonctionnement. Les métaux fondus comprennent le fer et l’acier, le cuivre, l’aluminium et les métaux précieux. Comme il s’agit d’un procédé propre et sans contact, il peut être utilisé dans une atmosphère sous vide ou inerte. Les fours à vide font appel au chauffage par induction pour la production d’aciers spéciaux et d’autres alliages qui s’oxyderaient s’ils étaient chauffés en présence d’air.
SoudageEdit
Un procédé similaire, à plus petite échelle, est utilisé pour le soudage par induction. Les plastiques peuvent également être soudés par induction, s’ils sont soit dopés par des céramiques ferromagnétiques (où l’hystérésis magnétique des particules fournit la chaleur nécessaire), soit par des particules métalliques.
Des faisceaux de tubes peuvent être soudés de cette manière. Les courants induits dans un tube courent le long de la couture ouverte et chauffent les bords résultant en une température suffisamment élevée pour la soudure. À ce stade, les bords du joint sont rapprochés et le joint est soudé. Le courant RF peut également être acheminé vers le tube par des brosses, mais le résultat est toujours le même – le courant circule le long de la couture ouverte, la chauffant.
FabricationEdit
Dans le procédé d’impression additive métallique Rapid Induction Printing, une charge d’alimentation en fil conducteur et un gaz de protection sont alimentés par une buse enroulée, soumettant la charge d’alimentation à un chauffage par induction et à une éjection de la buse sous forme de liquide, afin de refuser sous blindage pour former des structures métalliques tridimensionnelles. L’avantage essentiel de l’utilisation procédurale du chauffage par induction dans ce procédé est une efficacité énergétique et matérielle nettement supérieure, ainsi qu’un degré de sécurité plus élevé, par rapport à d’autres méthodes de fabrication additive, telles que le frittage sélectif par laser, qui délivrent de la chaleur au matériau à l’aide d’un laser puissant ou d’un faisceau d’électrons.
CuisineEdit
Dans la cuisson par induction, une bobine d’induction à l’intérieur de la table de cuisson chauffe la base en fer des ustensiles de cuisine par induction magnétique. L’utilisation de cuisinières à induction permet d’obtenir sécurité, efficacité (la table de cuisson à induction n’est pas chauffée elle-même) et rapidité. Les casseroles non ferreuses, telles que les casseroles à fond en cuivre et les poêles en aluminium, ne conviennent généralement pas. Par induction, la chaleur induite dans la base est transférée aux aliments à l’intérieur par conduction.
BrasageEdit
Le brasage par induction est souvent utilisé dans des séries de production plus élevées. Il produit des résultats uniformes et est très répétable. Il existe de nombreux types d’équipements industriels où le brasage par induction est utilisé. Par exemple, l’induction est utilisée pour le brasage du carbure à l’arbre.
ÉtanchéitéÉditer
Le chauffage par induction est utilisé pour le scellement des bouchons des récipients dans les industries alimentaire et pharmaceutique. Une couche de feuille d’aluminium est placée sur l’ouverture de la bouteille ou du bocal et chauffée par induction pour la fusionner au récipient. Cela fournit un sceau inviolable, puisque l’altération du contenu nécessite de briser la feuille d’aluminium.
Chauffage pour s’adapterModifier
Le chauffage par induction est souvent utilisé pour chauffer un article en provoquant son expansion avant le montage ou l’assemblage. Les roulements sont couramment chauffés de cette manière en utilisant la fréquence du service public (50/60 Hz) et un noyau de type transformateur en acier laminé passant par le centre du roulement.
Traitement thermiqueModifier
Le chauffage par induction est souvent utilisé dans le traitement thermique d’articles métalliques. Les applications les plus courantes sont la trempe par induction de pièces en acier, le brasage par induction comme moyen d’assembler des composants métalliques et le recuit par induction pour ramollir sélectivement une zone d’une pièce en acier.
Le chauffage par induction peut produire des densités de puissance élevées qui permettent des temps d’interaction courts pour atteindre la température requise. Cela donne un contrôle étroit du motif de chauffage, le motif suivant assez fidèlement le champ magnétique appliqué et permet de réduire la distorsion thermique et les dommages.
Cette capacité peut être utilisée dans la trempe pour produire des pièces aux propriétés variables. Le processus de durcissement le plus courant consiste à produire un durcissement superficiel localisé d’une zone qui nécessite une résistance à l’usure, tout en conservant la ténacité de la structure d’origine nécessaire ailleurs. La profondeur des motifs durcis par induction peut être contrôlée par le choix de la fréquence d’induction, de la densité de puissance et du temps d’interaction.
Les limites à la flexibilité du processus proviennent de la nécessité de produire des inducteurs dédiés pour de nombreuses applications. Cela est assez coûteux et nécessite le marronnage de densités de courant élevées dans de petits inducteurs en cuivre, ce qui peut nécessiter une ingénierie spécialisée et un « montage en cuivre ». »
Traitement des plastiquesModification
Le chauffage par induction est utilisé dans les machines de moulage par injection de plastique. Le chauffage par induction améliore l’efficacité énergétique des processus d’injection et d’extrusion. La chaleur est directement générée dans le baril de la machine, ce qui réduit le temps de préchauffage et la consommation d’énergie. La bobine d’induction peut être placée en dehors de l’isolation thermique, elle fonctionne donc à basse température et a une longue durée de vie. La fréquence utilisée va de 30 kHz à 5 kHz, diminuant pour les fûts plus épais. La réduction du coût des équipements à onduleur a rendu le chauffage par induction de plus en plus populaire. Le chauffage par induction peut également être appliqué aux moules, offrant une température de moule plus uniforme et une meilleure qualité de produit.
PyrolyseEdit
Le chauffage par induction est utilisé pour obtenir du biochar dans la pyrolyse de la biomasse. La chaleur est directement générée dans les parois d’un réacteur à secousses qui permet la pyrolyse de la biomasse avec un bon mélange et un contrôle de la température.