maitrise de la pyrometrie et de la vitesse de...

MAITRISE DE LA PYROMETRIE ET DE LA VITESSE DE ET DE LA VITESSE DE

REFROIDISSEMENT DANS LE SECTEUR DU TRAITEMENT

THERMIQUE

Éric FRADÉ

Reims le 02 Avril 2009

Préambule Préambule • Le sous-traitant effectuant le traitement

thermique est responsable du produit et du service qu'il assure.

• De nombreuses sociétés sous-traitent le • De nombreuses sociétés sous-traitent le contrôle pyrométrique.

• Parmi elles plusieurs de ces sources sont compétentes, cependant la société qui effectue le traitement thermique reste seule responsable de la prestation sous-traitée et elle doit s’assurer du respect des exigences clients.

PréambulePréambule

• Les exigences des Clients peuvent dépasser celles discutées dans cette présentation. Il est de la responsabilité présentation. Il est de la responsabilité de votre société de comprendre et d’être en accord avec les exigences de tous les Clients.

Préambule Préambule

• En tant que réalisateur du traitement thermique, vous êtes entièrement responsable du produit et du service que responsable du produit et du service que vous fournissez. Le réalisateur du traitement thermique reste responsable de décrire correctement le travail en incluant les références aux spécifications applicables, et en vérifiant le travail pour s’assurer que les exigences des Clients sont rencontrées.

Etat NormatifEtat Normatif

• Commence par la détermination des exigences clients et positionnement vis-à-vis des exigences normatives demandées si vis des exigences normatives demandées si elles existent ou des procédures spécifiques clients.

• En l’absence de normes spécifiques la norme NFL 06450 est généralement appliquée car étant la plus rigoureuse à ce jour ( hors AMS 2750 D ).

Etat NormatifEtat Normatif

• La norme NFL 06450 remplace la norme RF AERO 901 20 et est reconnue par l’ensemble des grands donneurs. l’ensemble des grands donneurs.

• Elle ne peut cependant se substituer aux procédures spécifiques des clients ( type DMP 11-005 de SNECMA ou les Instructions Générales de Contrôles type IGC 04 63 105 de AEROSPATIALE ).

QueQue se se passepasse--tt--ilil dansdans le four?le four?

• Comment savez-vous:– Que le bon four est utilisé pour ce traitement? – Que les lectures et les enregistrements de la

température sont précis ?température sont précis ?– Les variations de températures (tolérance) dans

le four ?– Que la fournée est exposée à une température

correcte (et conforme) pendant tout le cycle de traitement ?

– Etc…� Comment savez-vous que vous savez ?

But But –– Cette FormationCette Formation

• Comme traiteur, vous avez des besoins –Vous avez besoin de savoir comment

contrôler et vérifier par contrôle pyrométrique votre installation de traitement thermique.

• Vous devez savoir comment définir vos équipements de traitement thermique.– Que vais-je traiter?

– A quelles températures ?

– Quelles tolérances de température sont demandées par le client? Ceci determine la classification de votre four.

• Thermocouples.– Vais-je utiliser un themocouple de charge ou contrôler ma

zone de travail?– Quel type de thermocouple vais-je utiliser?– Quels sont les facteurs de correction?

• Chaîne de mesure

But But –– Cette FormationCette Formation

• Chaîne de mesure– Comment sais-je que la température indiquée par mon

instrumentation est correcte?– A quelle fréquence ce contrôle m’est-il exigé?

• Contrôle de l’homogénéité.– Quelle est la taille de ma zone de travail, combien de

thermocouples sont-ils exigés et où dois-je les positionner?– Quelle est la variation de température autour de la

température de consigne?– A quelle fréquence ce contrôle m’est-il exigé?

Quand l’Auditeur ArriveQuand l’Auditeur Arrive

• Vous, comme fournisseur, vous devez avoir une procédure détaillée définissant vos moyens pour être en conformité avec les spécifications clients, incluant la documentation du matériel. Cette procédure documentation du matériel. Cette procédure doit préciser comment les exigences pyrométriques sont satisfaites.

NFL 06450

• Objet et domaine d'application

• La présente norme définit les exigences relatives à la pyrométrie des installations de relatives à la pyrométrie des installations de traitement thermique dans lesquelles sont traités les demi-produits et les pièces en matériaux métalliques destinés aux applications aéronautiques et spatiales.

NFL 06450

• Elle définit la terminologie usuelle, la procédure de contrôle et de surveillance périodique des installations de traitement périodique des installations de traitement thermique.

• Elle concerne les installations suivantes

• - fours à air ou à atmosphère contrôlée,

• - fours à bains liquides ou à lits fluidisés,

• - fours sous vide,

• - étuves,

NFL 06450 - Définitions

• Couple thermoélectrique étalon de référence

Couple thermoélectrique raccordé aux étalons nationaux (BNM), étalonné périodiquement nationaux (BNM), étalonné périodiquement et faisant l'objet d'un certificat d'étalonnage (étalon quaternaire).


• Couple thermoélectrique étalon de raccordement

Lorsque l'industriel utilise, entre son couple thermoélectrique étalon de référence et les thermoélectrique étalon de référence et les instruments de mesurage à vérifier ou à étalonner, un ou plusieurs couples thermoélectriques étalons successifs, ces couples thermoélectriques étalons prennent le nom de couple thermoélectrique étalon de raccordement.


• Couple thermoélectrique de travail

Couple thermoélectrique d'usage courant lié à l'installation de traitement thermique.l'installation de traitement thermique.


• Volume réel d'un four (laboratoire d'un four)

Volume intérieur du four limité par ses différentes parois.différentes parois.

• Volume utile d'un four

Partie du volume réel déterminé par un contrôle d'homogénéité de température et répondant aux exigences de la présente norme.


• Plage de traitement

Plage de température de traitement métallurgique, spécifiée dans le document de référence, dans laquelle doit se trouver tout point du volume utile laquelle doit se trouver tout point du volume utile une fois le régime d'équilibre atteint.

• Température de consigne

Température affichée sur l'appareil de régulation du four pour obtenir la température nominale dans le volume utile.


• Correction

Correction appliquée à la température de consigne pour obtenir la température consigne pour obtenir la température nominale.

• Régime d'équilibre

État correspondant, pour une température de consigne donnée, à l'obtention d'un schéma de température récurrent température moyenne, amplitude et période constantes en tout point.


• Température de contrôle d'homogénéité

Température à laquelle est réalisé le contrôle d'homogénéité.

• Contrôle d'homogénéité de la température

Contrôle effectué à l'aide de moyens étalonnés afin de déterminer la répartition des températures dans le volume testé lors de la montée (ou de la descente) à température et après (ou avant) obtention du régime d'équilibre pendant un temps déterminé.


• Temps de montée

Temps mis par le couple thermoélectrique le plus froid pour entrer dans la plage de traitement froid pour entrer dans la plage de traitement (départ à température ambiante).

• Temps de remontée

Temps mis par le couple thermoélectrique le plus froid pour entrer dans la plage de traitement lors d'une opération d'enfournement four chaud.


• Température maximale (minimale) en régime d'équilibre

Température maximale (minimale) obtenue dans le Température maximale (minimale) obtenue dans le volume en régime d'équilibre, pour une température de consigne donnée.

• Température médiane

Moyenne des températures minimales et maximales, repérées dans le volume testé en régime d'équilibre, pour une température de consigne donnée.


• Amplitude de régulation notée "a"

Elle est prise, par convention, sur le couple thermoélectrique le plus chaud.thermoélectrique le plus chaud.

• Décalage de la température noté "b"

Décalage de la température médiane par rapport à la température de consigne.


• Dépassement noté "c"

Écart entre la température maximale obtenue sur le couple thermoélectrique le plus chaud sur le couple thermoélectrique le plus chaud à l'issue de la montée en température et la température maximale en régime d'équilibre.

• Écart maximal total de température noté "d"

Écart maximal de température en régime d'équilibre majoré du dépassement.


• Écart maximal de température en régime d'équilibre noté "e"

Écart entre les températures minimale et Écart entre les températures minimale et maximale définies précédemment.

• Homogénéité

Écart entre le point le plus chaud et le point le plus froid du volume utile en régime d'équilibre sur un temps déterminé.


• Classe d'un four

Un four est classé en fonction de l'écart maximal total de température relevé dans maximal total de température relevé dans son volume utile (et/ou partiel(s) de son volume utile) pour une température de consigne donnée.

• La classe est, par définition, le demi-écart maximal total admissible de température, soit d/2.


• Les installations de traitement thermique doivent être adaptées au type de traitement à réaliser. Il est en effet souhaitable, dans la réaliser. Il est en effet souhaitable, dans la mesure des moyens de production, d'affecter chaque four à des fonctions précises correspondant aux classes imposées par la nature des traitements à effectuer.

Généralités

• Pour les traitements d’austénitisation classique, il est généralement souhaitable d’avoir une classe de four garantissant une d’avoir une classe de four garantissant une homogénéité de +/ - 10°C.

• Pour les opérations de revenu, l’homogénéité ne devra pas généralement exceder + / - 5°C. En effet au dela des répercussions sur les caractéristiques mécaniques pourront être observées.

CLASSIFICATION DES FOURS• Classe Écart maximal total

de température (°C) 3 3 �écart global +/- 3°C

5 55 57 7

10 10 15 15 25 25

• Un four peut appartenir à plusieurs classes suivant le domaine d'utilisation.

Qualification

• Les installations doivent être qualifiées avant leur mise en service et contrôlées périodiquement.

• L'exécution de ces opérations doit être effectuée par • L'exécution de ces opérations doit être effectuée par différents services ou organismes spécialisés mais, dans tous les cas, le service qualité de la société ou de l'atelier réalisant le traitement thermique en est responsable et doit tenir à jour le dossier de suivi des installations et accorde seul, à la vue des résultats, les autorisations d'utilisation d'une enceinte.

Système pyrométrique• Chaque four doit comporter un système

pyrométrique assurant la précision de température requise pour chaque type de traitement (défini dans les normes de matériaux).dans les normes de matériaux).

• Le système pyrométrique doit comporter trois chaînes distinctes.

Chaines de mesures

- La première chaîne assure le pilotage de la chauffe : c'est la chaîne de régulation.

Elle est constituée d'au moins un couple Elle est constituée d'au moins un couple thermoélectrique placé en un point particulier du four et relié à un système de régulation dont le rôle est d'amener et de maintenir la température nominale dans le volume utile.

Chaines de mesures

- La seconde chaîne assure la surveillance des températures du four :

C'est la chaîne d'enregistrement. Elle est C'est la chaîne d'enregistrement. Elle est constituée d'au moins un couple thermoélectrique situé dans le volume utile (ou au plus près) et relié à un enregistreur de cycle capable de restituer l'évolution de température en fonction du temps.

Chaines de mesures

- La troisième chaîne assure la sécurité des produits en cas de surchauffe.

• Ces voies doivent obligatoirement être reliées à des couples thermoélectriques différents.

• Les fours multizones doivent être équipés en conséquence.

Couples thermoélectriques

Généralités

• La température est habituellement repérée au moyen de couples thermoélectriques.

La nature et l'étalonnage de ces couples doivent être conformes aux normes NF C 42-321, NF C 42-322, NF C 42-323,NF C 42-324, NF C 42-325, et RM.Aéro 801 41.

15001501

Régulateur

Thermocouple de régulation

Thermocouple de sécurité &Thermocouple point chaud

Pièce ou brut

Thermocouple de charge

Thermocouple basse température

Les thermocouples régulent et indiquent la température du four.

Synoptique du FourInstrumentation de Type A

Zone de travail

enregistreur

Sécurité(exigé)

Note: peut être utilisé avec leThercomouple point chaud

comme dans l’exemple

Paroi du four

Enregistreur multizones ou différentesvoies sur l’enregistreur

18

Cables de liaisons

Les câbles de liaison (compensation, extension ...) et les connexions doivent être compatibles avec les couples thermoélectriques.couples thermoélectriques.

• Les dispositifs de connexion couples-câbles de compensation ne doivent pas être portés à une température supérieure à 80°C.

Classes de tolérance• Les couples thermoélectriques utilisés doivent être

conformes aux exigences du tableau suivant:

Classe du four Classes de tolèrances des couples thermoélectriquesdes couples thermoélectriques

3 15 17 110 1

15 2

25 2

Étalonnage des couples thermoélectriques

• Le couple thermoélectrique de référence doit être étalonné par un organisme habilité par le BNM afin de connaître son écart de par le BNM afin de connaître son écart de réponse en millivolts par rapport aux tables de correspondance millivolt/degré Celsius de la norme NF C 42-321. Cet étalonnage doit être réalisé pour au moins dix valeurs.

• Les couples thermoélectriques de raccordement doivent être étalonnés par comparaison au couple thermoélectrique de


comparaison au couple thermoélectrique de référence. Cet étalonnage doit être effectué aux valeurs des points d'étalonnage du couple thermoélectrique de référence.

• Les résultats de ces étalonnages doivent être notés sur des procès verbaux d'étalonnage.

• L'intervalle de temps entre deux étalonnages ne


• L'intervalle de temps entre deux étalonnages ne peut être déterminé priori et doit être ajusté en fonction des résultats obtenus lors des premiers étalonnages.Il dépend notamment :

• - de la température et des conditions employées

• - du niveau de précision recherché

• - du taux d'utilisation.

• Les périodicités suivantes sont recommandées:

Nature du couple / Périodicité d'étalonnage

Couple thermoélectrique de référence:1 an


Couple thermoélectrique de référence:1 an

Couple thermoélectrique de raccordement: 6 mois

Couple thermoélectrique d'enregistrement: 3 mois

Appareillages destinés aux contrôles périodiques des installations

Thermocouples

• Ce sont des thermocouples de raccordement de nature compatible avec les températures d'essais.

Indicateur numérique de température / Générateur de force électromotrice calibrée

• Ces appareils sont utilisés pour le contrôle pyrométrique. Ils doivent être calibrés annuellement par un organisme raccordé au BNM et présenter une précision au moins égale à celle des appareils à étalonner.

Enregistreur multivoies

• Cet enregistreur est utilisé pour le contrôle d'homogénéité. Il doit être muni d'un système de


d'homogénéité. Il doit être muni d'un système de compensation automatique de soudure froide. Il doit être calibré annuellement et doit être d'une précision au moins égale à celle de l'enregistreur inhérent au four.

• Les couples thermoélectriques de raccordement doivent être étalonnés par comparaison au couple thermoélectrique de


comparaison au couple thermoélectrique de référence. Cet étalonnage doit être effectué aux valeurs des points d'étalonnage du couple thermoélectrique de référence.

Contrôles sur siteEnregistreur inhérent au four et sécurité

surchauffe

Généralités

• La chaîne pyrométrique d'enregistrement doit • La chaîne pyrométrique d'enregistrement doit être raccordée à un enregistreur de cycle.

• Un enregistreur à indication numérique est recommandé, particulièrement pour les fours de classes 3 et 5 utilisés au-delà de 650°C.

• Dans le cas d'utilisation d'enregistreur graphique, la résolution minimale de l'enregistreur doit être de 50°C / cm l'enregistreur doit être de 50°C / cm

• Dans tous les cas la largeur d'enregistrement est de 250 mm.

• Il est recommandé d'utiliser une vitesse de défilement du papier supérieure ou égale à 25 mm/h.

Étalonnage• L'enregistreur doit être vérifié tous les 6 mois

avec le générateur de forces électromotrices calibrées.Les résultats de cet étalonnage doivent être conformes au tableau suivant

Classe du four Précision de température (°C)Classe du four Précision de température (°C)

3 (+ ou -) 1,5

5 (+ ou -) 2,0

7 (+ ou -) 3,0

10 (+ ou -) 3,0

15 (+ ou -) 3,0

Contrôle de la précision de la chaîne d'enregistrement

• Les périodicités suivantes sont recommandées:

Classe du four Fréquence minimale de contrôle (mois)(mois)

3 1

5 3

7 3

10 6

15 6


• Méthode de contrôle:

Un couple thermoélectrique de raccordement, relié à l'indicateur de température étalonné, est placé le plus l'indicateur de température étalonné, est placé le plus près possible de chaque couple thermoélectrique d'enregistrement du four (25 mm maxi).

L'éventuelle dérive de la pyrométrie du four est obtenue par comparaison de la température ainsi relevée avec celle mesurée par chaque chaîne d'enregistrement inhérente au four.

Méthodes de contrôle• Chaque écart de température ainsi mesuré ne doit

pas excéder les valeurs du tableau suivant.

Classe du four Écart de température (°C)

3 (+ ou -) 1,5

5 (+ ou -) 2,0

7 (+ ou -) 3,0

10 (+ ou -) 3,0

15 (+ ou -) 3,0

• L'éventuelle dérive de la pyrométrie du four est obtenue par comparaison de la température ainsi relevée avec celle mesurée par chaque chaîne

Méthodes de contrôle

relevée avec celle mesurée par chaque chaîne d'enregistrement inhérente au four.

• Chaque écart de température ainsi mesuré doit être dans les tolérances requises selon la classe du four et les valeurs rencontrées lors du dernier contrôle d'homogénéité.

• Sanction

Dans le cas où l'écart mesuré par l'une des méthodes précédentes est hors tolérance, il

Méthodes de contrôle

méthodes précédentes est hors tolérance, il faut arrêter l'utilisation du four jusqu'à remise en état, contrôler l'homogénéité et vérifier que les traitements thermiques précédents ont été effectués correctement.

Contrôle d'homogénéité

• But

Ce contrôle consiste à mesurer la répartition des températures dans le volume utile d'un four. températures dans le volume utile d'un four. L'exploitation du diagramme d'enregistrement des températures obtenu permet de définir les caractéristiques thermiques du four (notamment sa classe), et par suite les traitements pouvant y être réalisés.

• Le contrôle d'homogénéité doit être effectué sans charge et à des températures représentatives de la plage d'utilisation.


représentatives de la plage d'utilisation. Toutefois, l'homogénéité peut être mesurée sur un produit traité dans les conditions normales d'utilisation du four et en des positions représentatives du volume utile.

• Périodicité : Ce contrôle doit être effectué au moins annuellement. Un contrôle d'homogénéité est aussi nécessaire :

- lors de la réception d'une installation neuve ,après


- lors de la réception d'une installation neuve ,après toute intervention, modification ou détection d'anomalie susceptible de changer les caractéristiques du four, si une extension de l'utilisation est demandée (par exemple une nouvelle température d'utilisation

située en dehors de la place d'utilisation connue et contrôlée).

• Cas particulier des fours à atmosphère

- Les fours à plusieurs fonctions (atmosphères contrôlées, refroidissements contrôlés , etc.)


contrôlées, refroidissements contrôlés , etc.) doivent être vérifiés dans chaque condition.

Méthode de contrôle Vérification préliminaire

On doit vérifier l'état de la pyrométrie du four, ainsi que tout paramètre pouvant mettre en cause les caractéristiques thermiques de l'enceinte.Par exemple :l'enceinte.Par exemple :

• - état et position des capteurs de régulation et d'enregistrement, état du régulateur de l'enregistreur et des différentes connexions, étanchéité de la porte et fuites éventuelles au niveau des passages de capteur, ventilation, etc…

• Toute anomalie doit être signifiée au service qualité qui, en accord avec le service de

Méthode de contrôle Vérification préliminaire

qualité qui, en accord avec le service de production, décide de la poursuite du contrôle d'homogénéité.

Répartition des couples thermoélectriques

Le nombre et la répartition des couples doivent être choisis en fonction de la géométrie du four.

• Le nombre minimal de couples à prévoir doit être de:• Le nombre minimal de couples à prévoir doit être de:

- 3 pour V m3 < 0,44 m3

- 5 pour 0,4 m3 < V < 1 m3

- 9 pour 1 m3< V < 4 m3

où V représente le volume utile du four.Au-delà de 4 m3 prévoir un couple supplémentaire par tranche

de 1 m3 avec un nombre maximal de 24.

Exemples d’implantation

Four parallélépipédique Four cylindrique

Enregistrement des températures

Après répartition dans le four, les couples de raccordement sont connectés aux bornes de l'enregistreur multivoies calibré. On doit noter sur l'enregistreur multivoies calibré. On doit noter sur l'enregistrement les paramètres suivants:

- date du contrôle / numéro du four / température de consigne / paramètres de réglage du four (% de puissance, vitesse de montée ou de descente du

programmateur, ... ) / correspondance : n° de couple thermoélectrique -- n° de voie.

• Après affichage de la température de consigne et mise en marche du four, l'enregistrement doit être effectué pendant toute la montée en température.


effectué pendant toute la montée en température.

• Les relevés de température doivent être effectués à intervalles suffisamment rapprochés pour déterminer le moment où la température de la zone la plus chaude du volume utile approche la valeur minimale de la plage de température contrôlée.

A partir de ce moment et jusqu'à l'obtention d'un schéma de température récurrent (régime d'équilibre), la température des points de


d'équilibre), la température des points de mesure doit être prise à intervalles suffisamment rapprochés (toutes les 2,5 min par exemple) pour détecter tout dépassement de température dans le volume utile.

Pour déterminer un éventuel dépassement de température (noté "c"), il peut s'avérer nécessaire de relever les températures des points de mesure à des intervalles inférieurs à 2 min.


des intervalles inférieurs à 2 min.

Après obtention d'un schéma de température récurrent (régime d'équilibre), poursuivre les relevés de température pendant 30 min au moins : noter la température indiquée par les couples thermoélectriques de raccordement à intervalles de 5 min maximum.

Analyse des relevés• Les courbes obtenues à partir de l'enregistrement

des températures présentent les allures suivantes.DEFINITIONS

a : amplitude de régulation b : décalage de température c : dépassement c : dépassement d : écart maximal total de

température e : écart maximal de température

en régime d'équilibreNOTE: Cette figure ne retient que les courbes correspondant au point le plus chaud et au point le plus froid du volume utile du four.

L'analyse de ce diagramme va fournir pratiquement toutes les caractéristiques thermiques demandées:

- l'homogénéité

Analyse des relevés

- l'homogénéité

- l'amplitude de régulation

- le dépassement

- le décalage de la température

- l'écart maximal de température, et par suite la classe du four.

Procès verbal de contrôle

• Les caractéristiques thermiques obtenues pour différentes températures de consigne doivent être recueillies sur des procès doivent être recueillies sur des procès verbaux de contrôle compte tenu des corrections résultant de l'étalonnage des chaînes de mesures.

Exemples de Procés verbal réalisé à l’aide du logiciel de cartographie SC THERMO PROCESS

Correction de la température de consigne

• Dans la pratique, il peut exister un décalage (noté "b") entre la température de consigne et la température médiane régnant dans le la température médiane régnant dans le volume utile du four. Si un tel cas se présente, il convient de régler l'installation pour que la température médiane corresponde à la température nominale de traitement.

• On doit corriger la température de consigne affichée sur le régulateur de l'installation pour que la température médiane soit la

Correction de la température de consigne

pour que la température médiane soit la température nominale de traitement. Dans ce cas, la valeur de la correction doit être clairement indiquée sur l'instrument permettant de régler la température de consigne (en l'occurrence, le régulateur).

ExempleContrôle d'homogénéité Consigne d'utilisation

Consigne Température Température Consigne à

affichée médiane réelle nominale afficher

160°C 162°C 160°C 158°C

495°C 492°C 495°C 498°C

• Dans cet exemple, l'opérateur doit afficher sur le régulateur une température de:

• - 158°C pour un revenu à 160°C,

• - 498°C pour une mise en solution à 495 °C.

Sanctions• Au vu des différents résultats obtenus lors

du contrôle de l'homogénéité, le service qualité accorde (ou non) les autorisations de fonctionnement des enceintes de traitement fonctionnement des enceintes de traitement thermique.

• Ces sanctions doivent être clairement affichées sur une fiche de consignes d'application placée sur le four.

DocumentationÉtalonnage de l'instrumentation de mesure

Chaque instrument de mesure doit porter une étiquette précisant la date du dernier et du prochain étalonnage, posséder une fiche individuelle d'étalonnage qui doit posséder une fiche individuelle d'étalonnage qui doit être archivée pour une durée minimale de 5 ans.

Contrôle de l'homogénéité

Le procès verbal de contrôle, le diagramme de contrôle, le tracé de l'enregistreur inhérent au four doivent être archivés pour une durée minimale de 5 ans.


Le procès verbal de contrôle doit être archivé pour une durée minimale de 5 ans.

Documentation

durée minimale de 5 ans.

Fiche de consignes d'application

Chaque vérification périodique de four doit être sanctionnée par l'apposition d'une fiche de consigne d'application visée par le service ayant effectué les contrôles et placée à proximité du régulateur (étiquette adhésive, par ex.).

Dossier de suivi individuel des fours

Il permet la justification des vérifications périodiques et doit au moins contenir:

- le type et les caractéristiques de l'installation- le type et les caractéristiques de l'installation

- le type de réparations subi par l'installation (puissance, chauffage, couple(s) thermoélectriques)

- l'emplacement des couples thermoélectriques d'enregistrement, de régulation et de sécurité

- les procès verbaux de contrôle.

Mise en œuvre …

• Tous dépend de l’objectif recherché:

- En dehors de la validation de l’installation suivant la procédure décrite précedement, il suivant la procédure décrite précedement, il peut être intéressant de connaitre le comportement en charge afin de determiner les variations pouvant se produire au sein de la charge en des points stratégiques.

Dans ce cas, une démarche d’analyse et d’optimisation est nécessaire.

Exemples: sous traitance automobile fours continu …

• PIÈCES PERCÉES OU EPROUVETTES

• Pour la trempe dans la masse, on utilise des éprouvettes spécifiques en forme d’anneau.éprouvettes spécifiques en forme d’anneau.

• Pour la trempe localisée, on utilise des pièces de production percées.

Fours continu

Exemples: sous traitance automobile / fours batch …

Deux types de cas peuvent se produire:

- four mono-chambre. Les cartographies peuvent secartographies peuvent se

faire à l’aide de thermocouples gainés souples.

- Four multi chambres: si les sas sont étanches l’utilisation d’un système embarqués sera nécessaire (type DATAPAQ).

Exemples: fours type acieristes…fours à rouleaux

Exemples: fours type acieristes…fours à rouleaux / vis sans fin

Exemples fours à sole mobile

A ne pas oublier….

Gestion globale du process traitement thermique :

– montée en température et maintien dans un four suivant des paramètres de régulation donnés

( atmosphère , homogénéité de température …)( atmosphère , homogénéité de température …)

– refroidissement via l’utilisation de produits consommables fournis par les sociétés commercialisant des fluides de trempe

SUPERVISION DE LA PHASE DE TRAITEMENT ….

Suivi des chargesSuivi des traitements

SURCOUTS LIES A UNE TREMPE NON MAITRISÉE..

• OPERATIONS SUPPLEMENTAIRES

– Redressage (déformations)

– Traitement supplémentaire ( re-trempe)

– Modifications de gamme ( température de revenu …)– Modifications de gamme ( température de revenu …)

• NON CONFORMITES

– Tapures

– Pièces rebutées après contrôles ou reprises

⇒ NON RESPECT DES DELAIS

⇒ MAUVAISE NOTATION QUALITE DU PROCEDÉ

⇒ INFLUENCE GLOBALE SUR IMAGE DE MARQUE

DRASTICITES ...

Conditions laboratoire

non agité et température définie

Conditions réelles : variable en fonction de la température et de l’agitation

Mesure normalisée et mesures aux températures d ’emploi: 100 et 150°C Mesure normalisée et

mesures en conditions agitées à 0,3 et 0,5 m/s

CONFORMITE / APPLICATION

Huile neuveHuile neuve

Pollution par de l’eau

CR 400°C (°C/s)

HOMOGENEITE ET PROFILS DES DIFFERENTES ZONES DE TREMPE

Process polymère: problème d ’agitation en zone 3 détecté par une drasticité dans le bac de trempe. Vmax à 400°C admissible pour éviter des tapures de trempe: 30°C/s

bac eau avec pièce en trempe37 et 40 centre / 38 arrière droit / 36 arrière gauche / 39 avant gauche / 35 avant droit

Remarque : fort décalage de vitesse entre le centre et les autres zones d’essais ; le coté gauche reste plus faible que le coté droit.

Grosses différence de vitesses constatées pouvant conduire à des variations métallurgiques sur pièces.

La configuration du brassage actuel peut cependant être optimisée afin d’atténuer les écarts .

Influence de la pièce sur l’agitation : courbe 4 dans zone masquée en agitation par la pièce

courbe 5 et 6 réalisées dans le dôme d’agitation restant visible et dans zone de flux dévié

Conclusions :La vitesse de refroidissement dans la zone masquée en agitation est sensiblement plus lente que les vitesses de refroidissement

obtenues dans les zones directement au regard des agitateurs ( ne pas oublier que le capteur ne fait que 12,5 mm de diamètre ).

Ceci peut conduire sur des épaisseurs plus importante à des caractéristiques mécaniques différentes et pourrait amener au sein de la

pièce de forte hétérogénéité de contraintes. Une modification de l’implantation de l’agitation pourra fortement optimiser le process.

SUIVI DES VITESSES DANS LE BAC DE TREMPE

EVOLUTION DES POINTS SPECIFIQUES

GAMME OPERATOIRE PIECE TYPE OPTIMISÉE EN TREMPE

• Montée en température < 10°C / min

• Maintien 3heures à 870°C

• Potentiel Carbone : 0,8

Actuel trempe:température/agitation/temps de maintienActuel trempe:température/agitation/temps de maintienavec optimisation via la drasticité sur pièce type: – Vitesse maximum comprise entre 60 et 70°C/s

– HP compris entre 800 et 1000

– temps à Vmax compris entre 8 et 11secondes

– Vitesse à 300°C comprise entre 5 et 10°C/s

– Formule utilisateur comprise entre 75 et 100

MOYENS ACTUELS...

Maniabilité

Laboratoire:Agitation polymère

Liaison radio

SystèmeTENSI

OUTILS ACTUELSPARAMETRES TEMPERATURE ET ATMOSPHERE

• Variables process:état fumisterie / état des résistances ou réglages des brûleurs /géométrie et conception du four / type de charge / implantation et dérives des capteurs / proportion et répartition des gazs présent dans le four ...

• Moyens de contrôle / suivi / vérification:régulateur / cartographie / • Moyens de contrôle / suivi / vérification:régulateur / cartographie / sonde oxygène ou analyseur…

• RESULTANTE: gestion / régulation / supervision intégrant le temps de traitement en fonction de l ’évolution des variables

PARAMETRE TREMPE

• Variables process: température bain / agitation / état du produit

• Moyens de contrôle / suivi / vérification : drasticité

• RESULTANTE : gestion de la vitesse de refroidissement et rattachement qualité possible.

RATTACHEMENT QUALITE ET SUIVI POSSIBLE EN TEMPS REEL• ACTUEL : Température / Atmosphère / Temps

• POSSIBLE AUJOURD ’HUI avec un drasticimètre: – vitesse de refroidissement réelle du produit dans les conditions – vitesse de refroidissement réelle du produit dans les conditions

opératoires de production

• DEMAIN: – intégration dans les ateliers de traitement thermique du pilotage et

de la supervision des vitesses de refroidissement du produit effectuant la trempe ( drasticités).

– et ultérieurement de la vitesse de refroidissement réelle des pièces.

maitrise de la pyrometrie et de la vitesse de...

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