Équipement de traitement thermique

Atteignez et maintenez les spécifications de température grâce au traitement thermique

Le traitement thermique est un élément essentiel du processus de fabrication, car presque tous les métaux doivent le subir sous une forme ou une autre. Au cours du procédé, les métaux sont chauffés et refroidis sous un contrôle rigoureux afin d’en améliorer les propriétés, les performances et la durabilité. Il s’agit d’un procédé extrêmement polyvalent qui permet de ramollir le métal pour en améliorer la formabilité, de rendre les pièces plus dures pour en améliorer la résistance, de créer une surface dure sur des composants souples pour augmenter la résistance à l’abrasion ou d’ajouter une couche résistante à la corrosion pour protéger des pièces autrement susceptible de se corroder. Bien que le fer et l’acier soient les matériaux les plus couramment traités par voie thermique, les alliages d’aluminium, de cuivre, de magnésium, de nickel et de titane le sont également:

Le processus de traitement thermique se déroule en trois étapes :

• Chauffage du matériau à une température donnée et à une vitesse donnée
• Maintien de cette température pendant la durée appropriée
• Refroidissement des matériaux selon les méthodes prescrites

 

Méthodes efficaces de traitement thermique

Chauffage par induction

Le chauffage par induction est une méthode précise et rapide de préchauffage et de traitement thermique après soudure qui permet la mesure et l’enregistrement de la température avec précision et le maintien des températures de soudage. Dans le cas du chauffage par induction, une source d’énergie fournit un courant alternatif (CA) par le biais d’un câble chauffant à induction enroulé autour d’un matériau magnétique (tuyau, colonne, etc.). En réponse, la bobine génère un champ magnétique alternatif qui s’inverse lorsque le courant change de direction (alternance). Cela crée un effet de chauffage par fréquence électromagnétique sur l’objet enroulé (uniquement avec les matériaux magnétiques tels que le fer, le nickel, le cobalt, etc.). La pièce devient son propre élément chauffant et chauffe de l’intérieur, prévenant ainsi les pertes de chaleur pour un maximum d’efficacité.

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Chauffage par résistance

Le chauffage par résistance est un moyen polyvalent et efficace de réaliser n’importe quelle application de chauffage avec une excellente uniformité de température dans le métal. Au cours du processus de chauffage par résistance, un courant électrique traverse un matériau conducteur (le fil), ce qui génère et libère de la chaleur. Le fil transfère ensuite la chaleur aux éléments chauffants en céramique flexible, appelés chiclets ou perles, qui sont en contact direct avec le matériau de base, ce qui permet d’obtenir un processus de chauffage stable et uniforme, nécessaire pour les travaux de mise au code et les applications critiques.

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Qu’est-ce que le préchauffage et pourquoi est-il important?

Le préchauffage est défini comme l’application de chaleur à un métal de base avant le soudage, puis le maintien de la température de soudage jusqu’à ce que le joint soit terminé. Le préchauffage du joint de soudure et de la zone environnante a un double objectif : réduire la quantité de H₂O ou d’humidité dans le métal de base avant le soudage et ralentir le refroidissement d’une soudure finie et du métal de base. Pour ce faire, le matériau de base est chauffé à une température comprise entre 200 et 600 °F, en fonction du type de matériau et de son épaisseur, déterminés par le code de soudage applicable.

Le réchauffement soudain de la zone de soudure en contact avec le métal de base plus froid peut provoquer des tensions dans la zone voisine entre la soudure et le matériau de base (appelée zone affectée thermiquement, ou ZAT) en raison du refroidissement rapide. La microstructure et les propriétés de la ZAT changent et diffèrent de celles de la soudure et du matériau de base. Or, ces changements peuvent être préjudiciables en fonction du matériau et entraîner des fissures induites par l’hydrogène, une augmentation ou une diminution de la résistance, une réduction de la résistance à la corrosion ou une diminution de la ténacité. En règle générale, si une défaillance doit se produire, c’est dans la ZAT que cela survient.

La fissuration induite par l’hydrogène peut être lente à se manifester, des fissures pouvant apparaître des heures ou des jours après la soudure, ce qui peut entraîner des réparations et des arrêts de production coûteux. L’hydrogène migre facilement et a tendance à se diffuser hors de la zone de soudure et à se déposer le long des discontinuités présentes dans la microstructure. Lorsqu’une quantité suffisante d’hydrogène commence à s’accumuler, elle peut provoquer des tensions dans la microstructure qui engendrent des fissures.

Le procédé de soudage, le métal d’apport et l’humidité du matériau de base sont les principaux facteurs contribuant à la présence d’hydrogène dans la soudure. L’utilisation de métaux d’apport à faible teneur en hydrogène et de méthodes de préchauffage appropriées permet de réduire la quantité d’hydrogène disponible. En effet, le préchauffage du matériau de base adjacent d’un joint de soudure permet au bain de fusion de refroidir plus lentement, ce qui permet à l’hydrogène de se diffuser au lieu de rester piégé dans la soudure.  Les méthodes de chauffage par induction et par résistance offrent le contrôle de chauffage le plus uniforme et garantissent un maintien de la température de soudage tout au long du procédé. Ces méthodes permettent également de contrôler le refroidissement à la fin du cycle ou de passer directement à un traitement thermique après soudage au besoin.