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Procédé de réglage de température d'opérations de chauffage par induction électrique.
Le chauffage par induction convient dans une mesure remarquable pour effectuer les opérations de chauffage les plus diverses sur des pièces d'ouvrage et en particulier les opérations de chauffage dans lesquelles il s'agit de porter l'objet en ques- tion à une température déterminée et de le maintenir à cette tem- pérature maximum désirée pendant un long espace de temps. Ceci est par exemple le cas lors du chauffage de pièces d'ouvrage en acier notamment à la température de forgeage ou pour le chauffage en vue de la normalisation, de la recuisson rendant le métal exempt de tension, de la trempe et autres traitements similaires.
La raison pour laquelle le chauffage par induction électrique pour des opé- rations similaires comporte des avantages particuliers réside en
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ce que le cnauffage, aonc l'obtention de la température maximum désirée, est possible dans le temps le plus court, le plus souvent en des fractions d'une minute.
Des mesures particulières sont naturellement nécessaires pour le réglage de la température d'opérations de chauffage de ce genre. On pouvait penser tout d'abord à utiliser pour cela les mêmes moyens que ceux qui sont usuels pour le réglage de la tempé- rature de fours chauffée au gaz ou de fours qui travaillent avec chauffage électrique par résistance. Pour ces usages, on connait des régulateurs réglables et à action automatique, qui sont munis en combinaison avec les éléments thermo-électriques, de pyromètres optiques ou ae dispositifs photo-électriques utilisés comme éléments de mesure. Tant que le chauffage s'effectue par conduction thermi- que à partir de 1'atosphère du four entourant les pièces d'ouvrage, connus les dispositifs/sont pleinement efficaces.
Pour le chauffage par induction électrique, ces dispositifs connus sont trop inertes et lents, car la vitesse de cnauffage est trop grande. Seuls des dis- positifs utilisés en combinaison avec un élément de mesure photo- électrique seraient suffisamment exempts d'inertie pour suivre ces vitesses de chauffage. mais des dispositifs de mesure photo-élec- triques pour des exploitations métallurgiques sont en général trop compliqués pour qu'un travail sans perturbations puisse être assu- ré en toutes circonstances.
Des dispositifs de ce genre donnent lieu en outre dans une certaine mesure à des mesures fausses et par suite à des réglages défectueux, parce que le facteur de rayonnement de la pièce d'ouvrage varie dans une mesure incontrô- lable par suite de la diversité de la nature de sa surface, no- tamment de rugosité différente, d'une formation ae battitures différente, de couches d'oxydation différentes, etc... sur ces diverses parties.
La présente invention a pour but d'indiquer un procédé qui évite les inconvénients liés aux dispositifs connus et qui permette de maintenir -La température désirée de la pièce d'ouvrage avec précision. Ce résultat doit être obtenu par une dépense aussi
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faible que possible de dispositifs supplémentaires pour assurer un travail exempt de dérangements. A cet effet, l'invention vise à porter l'objet à traiter à la température maximum désirée en amenant une puissance déterminée au dispositif de cnauffage par induction électrique pendant un laps de temps à déterminer par voie empirique.
Lorsque la température maximum désirée est attein- te de cette manière, la puissance électrique amenée au dispositif de chauffage est réduite à une valeur qui suffit précisément à compenser les pertes se produisant dans le dispositif de chauffage, ainsi que par rayonnement ou conduction thermique de l'objet à chauffer ou du four. De cette façon, la température est maintenue constante à la valeur désirée dans la pièce d'ouvrage en question.
Les opérations et processus qui se développent dans l'u- tilisation du procédé conforme à l'invention sont illustrées dans le diagramme de la figure 1. On a reporté en abscisses le temps de chauffage nécessaire pour atteindre la température désirée, puis en ordonnées la température maximum à atteindre de la pièce d'ou- vrage, ainsi que la puissance à amener au dispositif de chauffage.
Avec une puissance déterminée N, la température des pièces d'ou- vrage ou parties de pièces d'ouvrage à traiter s'élève suivant une courbe exponentielle T. Lorsque la température désirée T1 est atteinte, conformément à l'invention, la puissance amenée au dis- positif de chauffage est réduite à la valeur N1 Conformément à l'invention, la puissance N1 est choisie de façon qu'elle suffise précisément à couvrir les pertes électriques du dispositif de chauf- fage, ainsi que les pertes par rayonnement et conduction de la pièce d'ouvrage et du four. La température T1 reste donc constance lors- que le temps de chauffage t1 nécessaire pour atteindre la tempéra- ture désirée est atteint.
Si la température désirée doit être plus élevée, il faut élever (N2) la puissance de début N. Lorsque le temps de chauffage à la température désirée t2 est écoulé, la température T@ est . atteinte. Pour maintenir cette température, une puissance supérieure
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N2 est naturellement nécessaire pour couvrir les pertes par rayon- nement et par condu ction.
Au lieu d'augmenter la puissance de début, on peut aussi prolonger la durée de chauffage à la température désirée jusqu'à ce que la coupe exponentielle coupe l'horizontale de la températu- renécessaire (T3) Dans ce cas, la température nécessaire T3 est atteinte après écoulement du temps de chauffage t3 Conformément à l'invention, la puissance amenée au dispositif de chauffage est réduite à cet instant à une valeur (N3) suffisant précisément à couvrir les pertes et maintenant la pièce d'ouvrage à la températu- re nécessaire T3
Pour la :
aise en oeuvre du procédé, il est seulement né- cessaire de trouver par voie empirique pour chaque sorte de pièce d'ouvrage la puissance de début, la durée de l'opération de chauf- fage à la température nécessaire et la puissance finale nécessaire pour couvrir les pertes. Une fois que ces trois valeurs ont été déterminées, on peut traiter un nombre quelconque de pièces d'ou- vrage en conservant le même réglage.
Dans la figure 1, les puissances N1 N2, N3 sont indiquées cornue des constantes, ,lais cette constance de la puissance de début réglée n'est obtenue que lors du réglage par des régulateurs de puissance effective. Si l'on exécute par contre par exemple un ré- glage de la tension de la source de courant à haute fréquence, la puissance de haute fréquence qui exerce son action dans la pièce d'ouvrage varie suivant la mesure des constantes électriques (per- méabilité et résistance électrique) de telle manière qu'avec un chauffage croissant 1a puissance diminue. Les valeurs instantanées de la puissance varient aussi evec un réglage effectué dans le cir- cuit inducteur de la génératrice.
Comme le montrent les expériences, malgré ces variationsde puissance, lorsqu'on traite des pièces semblables on obtient toujours les mêmes températures en utilisant le procédé conforme à l'invention, parce que dans tous les cas la ..valeur t dt est constante.
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A titre d'exemple, on décrit le chauffage d'une pièce d'ouvrage ayant 40 mm. de diamètre et 270 mm, ae longueur. Com- me puissance de début à utiliser, on a trouvé 50 kw qui devaient agir pendant 65 secondes. Après écoulement des 65 secondes, la pièce avait atteint la température maximum désirée de 1150 Une puissance finale de 10 kw. était nécessaire pour maintenir cette température pendant une durée prédéterminée.
Au cours du processus tel qu'il a été exposé à l'aide de la figure 1, il est rationnel de maintenir la. puissance de début constante pendant le chauffage pour atteindre la température né- cessaire. Il faut utiliser pour cela des régulateurs de puissance qui assurent, malgré la variation des composantes magnétique et ohmique produites par suite du chauffage de la pièce d'ouvrage, une cession de puissance constante dans le dispositif de chauffage.
Ceci n'est toutefois pas nécessaire dans tous les cas.
C'est ainsi qu'il est par exemple suffisant que la tension aux bornes du dispositif' de chauffage soit maintenue constante pendant le chauffage amenant la pièce à la température nécess aire. Les essais ont montré qu'au délà on peut renoncer à maintenir l'une des grandeurs électriques constante dans le circuit de haute fré- quence. Si l'on utilise par exemple une génératrice rotative, on peut travailler au moyen d'une variation de résistance dans le circuit inducteur; il n'y a que la nécessité que les mêmes condi- tions soient remplies dans le traitement de nombreuses pièces de même nature.
La figure 2 représente schématiquement un couplage pour un réglage de ce genre. 1 désigne la génératrice munie de 1'enrou- lement inducteur 2. Le dispositif de chauffage 4 est alimenté par cette génératrice; les condensateurs de compensation nécessaires
3 sont couplés en parallèle par rapport à ce dispositif de chauf- fage. L'excitation de la génératrice s'effectue à partir d'une source de courant 7 qui peut par exemple être également une dynamo excitatrice. Une résistance 8 est intercalée dans le circuit in- ducteur et on règle avec cette résistance la puissance de début qu'il faut amener à la pièce d'ouvrage, la grandeur de cette puis- @
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sance devant être trouvée auparavant par voie empirique.
Le circuit inducteur contient aussi une seconde résis- tance 6, qui est connectée lorsque la température axim désirée de la pièce d'ouvrage est atteinte et lorsque la génératrice ne doit plus fournir encore qu'une puissance suffisant précisément couvrir les pertes électriques et les pertes thermiques. Le branchement de la résistance 6 sur le circuit inducteur est effec- tué par l'interrupteur à temps 5. Le temps nécessaire au chauffa- ge à la température nécessaire, qui doit être réglé dans l'inter- rupteur à temps 5, est tout d'abord trouvé auparavant par voie, empirique également pour les diverses sortes de pièces d'ouvrage.
A la place de l'interrupteur à temps 5, on peut ration- nellement utiliser dans de nombreux cas également un relais kw-se- condes qui amorce l'opération de commutation après consommation par la piece a'ouvrage d'une quantité de travail réglable déter- minée. Ainsi, même en présence de fluctuations de la tension dans le circuit de haute fréquence ou le circuit du moteur, la réduc- tion de la puissance ne s'effectue que lorsque la pièce d'ouvrage a atteint la température nécessaire.
Le procédé conforme à l'invention a été expliqué à l'ai- de d'un exemple de réalisation dans lequel une génératrice rotati- ve a. été utilisée pour la production du courant de haute fréquence. liais il peut aussi être utilisé en combinaison avec des génératri- ces à lampes La réduction de la puissance peut aussi s'effectuer dans ce cas automatiquement par exemple du fait que la tension anodique des lampes est réduite sous l'action d'un interrupteur à temps ou élément similaire.
En outre, l'invention a été décrite surtout dans son application à. des pièces d'acier ou des objets métalliques rais le procédé et les moyens décrits sont aussi utilisables dans leur application à d'autres matières, telles par exemple que le verre, le caoutchouc, le bois ou des matières ana- logues.
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En raison de sa simplicité, le procédé est également très approprié pour la fabrication de coussinets ou paliers glis- sa.nts dans lesquels la matière du palier est posée sur une bague de support sous l'action de champs à haute fréquence.
REVENDICATIONS.
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1.- Procédé de réglage de température d'opérations et de processus de chauffage par induction électrique, caractérisé en ce qu'on amène au dispositif de chauffage, pendant un laps de temps à déterminer par voie empirique, une quantité déterminée de tra- vail électrique qui produit la température maximum désirée dans l'objet à traiter, après quoi la puissance amenée au dispositif de chauffage est réduite à une valeur qui suffit pour compenser les. pertes électriques du dispositif de chauffage, ainsi que les pertes thermiques par rayonnement et conduction de l'objet et du four, et qui maintient par conséquent la température à la valeur désirée.