Durcissement et chauffage par induction

Chauffage par induction

Profil de température à travers une plaque de nickel ayant été chauffée par induction à l’aide d’une bobine.

Profil de température à travers une plaque de nickel ayant été chauffée par induction à l’aide d’une bobine.

Le chauffage par induction se produit lorsque les courants de Foucault sont excités dans des milieux conducteurs. Ce phénomène peut être modélisé à l’aide de fonctionnalités multiphysiques d’Opera.

Le chauffage découlant de simples c.a. ou d’excitations transitoires complexes peut être simulé pour fournir des résultats thermiques précis. En outre, les forces électromagnétiques, la dilatation thermique et les contraintes mécaniques peuvent également être incluses dans la simulation si nécessaire.

Une des fonctionnalités disponibles sous Opera consiste en une condition limite de surface. Elle peut être utilisée pour modéliser les flux de courants de Foucault et l’effet chauffant en résultant sans avoir à capter les courants de surface à l’aide d’une maille numérique, ce processus est efficace en termes de calcul. Pour illustrer cela, le procédé a été utilisé pour calculer la répartition de température dans une plaque de nickel présentant des courants de Foucault induits par une bobine c.a. placée à proximité de la plaque.

Boîtier de vitesse mixte La surface intérieure doit être durcie par induction à l’aide des bobines d’excitation illustrées en rouge.

Boîtier de vitesse mixte La surface intérieure doit être durcie par induction à l’aide des bobines d’excitation illustrées en rouge.

Durcissement par induction

Un des usages intéressants du chauffage par induction est ainsi appelé durcissement par induction. Ce processus est utilisé lorsque les surfaces sélectives d’un montage en acier sont chauffées par induction, puis durcies afin de provoquer une transformation martensitique de surface. Il augmente la dureté de toute surface et de ce fait, sa résistance à l’usure.

L’exemple (de droite) montre un corps de boîte à vitesse constante utilisée dans une application automobile. Dans ce cas, c’est la surface intérieure qui doit être durcie. Le chauffage par induction a été assuré par une série de bobines (couleur rouge).

Coupe dans le boîtier de vitesse illustrant le profil durci résultant du chauffage par induction.

Coupe dans le boîtier de vitesse illustrant le profil durci résultant du chauffage par induction.

Les bobines ont été exploitées à une fréquence relativement élevée de 10 kHz pour les courants de Foucault, et en chauffant ainsi, elles ont été restreintes à la surface du boîtier.

Cette simulation a inclus une perméabilité et une conductivité électrique variant en fonction de la température. Ces dernières sont importantes, car la surface à durcir est augmentée au-dessus de sa température de Curie avant que n’intervienne la transformation martensitique.

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