Mesure des ultra-hautes températures dans le traitement thermique (fours)

Au cours de la fabrication, les métaux et les alliages métalliques sont soumis à divers processus tels que le moulage, le soudage et le laminage, qui peuvent endommager la structure du métal et affecter ses propriétés mécaniques. Ce problème peut être résolu par différents types de traitements thermiques (également appelés traitements thermiques) au cours desquels les métaux sont chauffés et refroidis dans différents types de fours selon des paramètres de temps et de température précis, en fonction du type de métal et du produit final souhaité. Par définition, un four est un appareil qui peut atteindre des températures supérieures à 1000°C. Un thermocouple à très haute température de bonne qualité fournira des données précises sur la température afin d’assurer le contrôle précis requis. Les thermocouples haute température de Kamet (types B, S, R, C ou D) conviennent parfaitement.

Dans cet article, nous verrons comment nos thermocouples haute température sont adaptés à divers procédés de traitement thermique, en particulier les fours de recuit, les fours à vide et les fours à atmosphère.

Types de traitement thermique et de fours

Chaque (combinaison de) type de traitement thermique et de four est adapté à un type de métal spécifique ou choisi pour obtenir une propriété particulière dans le produit final. L’objectif peut, par exemple, être d’améliorer la dureté, la ductilité et/ou la résistance à la corrosion du métal. Le choix du four et du procédé de traitement thermique dépend de facteurs tels que le type de matériau, la finition de surface souhaitée et la nécessité de prévenir l’oxydation (entre autres). Chaque four et chaque procédé de traitement a ses avantages et convient à des applications spécifiques.

Types de traitement thermique

• Durcissement : augmentation de la dureté et de la résistance
• Trempe : réduction de la fragilité
• Recuit : adoucissement, amélioration de la ductilité, réduction des tensions internes.
• Normalisation : structure de grain uniforme
• Trempe : refroidissement rapide pour réduire la taille des grains de cristal (augmentation de la dureté).
• (basse pression) Carburage : améliorer les propriétés de surface du fer ou de l’acier.

Types de fours

	Four à atmosphère	Four à vide *	Four de recuit
Types de traitement thermique	Recuit, trempe, cémentation à basse pression	Recuit, durcissement, trempe	Recuit, trempe, revenu, normalisation
Fonction	Fonctionner avec des compositions gazeuses spécifiques, par exemple l’azote et l’hydrogène sont mélangés pour le recuit.	Le vide élimine tous les gaz, ce qui minimise l’oxydation. Les pièces métalliques qui doivent résister à une chaleur et à des contraintes élevées nécessitent un traitement thermique sous vide.	Ramollir les métaux et augmenter la ductilité en modifiant la microstructure. On maintient d’abord une température supérieure à la recristallisation mais inférieure au point de fusion. Ensuite, un processus de refroidissement long et contrôlé permet la formation de grains plus ductiles.
Avantage	Réduit le risque d’oxydation ou de décarburation	L’absence d’air le rend adapté aux matériaux sensibles	Réduit les tensions internes, ce qui rend les métaux plus faciles à usiner.
Température maximale	1700°C	Jusqu’à 3000°C	1300 ℃
Type de thermocouple	Types R ou S	En fonction de la température du processus thermique, vous pouvez choisir entre les types N, S, R, B et C. Au-dessus de 1300°C, seul le type C peut être utilisé dans un four sous vide.	Le type K peut être utilisé jusqu’à 1000℃. Les types R et S sont plus chers mais offrent plus de précision dans les conditions extrêmes des environnements de four.
Propriétés spécifiques de l’assemblage de thermocouples	Résistance à la chaleur élevée dans des atmosphères oxydantes, réductrices ou carbonisantes	Résiste à des températures très élevées et au vide.	Lecture très précise de la température dans une large gamme de températures. Résistant à l’oxydation.

*Desinformations complémentairessur l’utilisation des thermocouples Kamet dans les fours à vide sont disponibles sur cette page.

Utilisation de thermocouples à haute température dans les fours

Le tableau ci-dessus présente trois des fours les plus courants et les thermocouples les mieux adaptés aux processus de traitement thermique qui s’y déroulent.

Lors de la sélection d’un thermocouple destiné à être utilisé dans un four, il est important de prendre en compte les éléments suivants :

• la gaine et le logement les plus appropriés
• plage de température du four
• la durée du traitement thermique
• les effets atmosphériques
• positionnement du thermocouple
• résultats métallurgiques souhaités
• les tolérances et/ou le degré de précision requis
• la durée de vie requise (les opérateurs optent parfois pour des thermocouples à usage unique dans les applications de four)
• la fonction du thermocouple, par exemple, est-il destiné à la surveillance et/ou au contrôle du processus ?

Les thermocouples à ultra-haute température (type C/D ou B, R ou S) présentent de nombreuses caractéristiques uniques qui en font un excellent choix pour une utilisation dans la chaleur extrême des fours. Pour plus de détails sur leurs propriétés et leur fonction, vous pouvez lire ici.

Contrôle de la température

Les thermocouples à haute température peuvent être utilisés pour fournir des données à un régulateur de température qui maintient la chaleur souhaitée en ajustant la puissance absorbée par le four. Un contrôle précis de la température nécessite des données provenant de thermocouples placés en divers points du four. Le contrôle de la température peut affecter le contrôle de l’atmosphère et donc la métallurgie du produit final. Par exemple, dans le cas de la cémentation, si le produit n’est pas à une température uniforme et que le centre est plus froid, il y aura moins de diffusion et la pièce sera potentiellement plus molle. Le positionnement du thermocouple et le calcul des points de consigne et des tolérances nécessaires sont essentiels pour obtenir des résultats optimaux.

Position des thermocouples pour le contrôle de la température

L’uniformité de la température dans l’ensemble du four garantit une qualité supérieure du produit. Le positionnement du thermocouple est donc un facteur important à prendre en considération, avec plusieurs possibilités. Une position proche des éléments/sources de chauffage permet d’obtenir des relevés précis de la température tout au long du processus. Une deuxième option consiste à placer le thermocouple à proximité du matériau traité et, dans le cas des fours continus, à proximité des points d’entrée et de sortie des matériaux. De cette manière, le profil de température des produits peut être surveillé pendant le chauffage et le refroidissement. En outre, des thermocouples sont souvent placés à certains points critiques de la chambre du four, par exemple là où se produisent des réactions chimiques spécifiques ou des transformations structurelles. Les thermocouples placés à ces trois endroits permettent de surveiller avec précision les variations de température à l’intérieur du four et contribuent à l’objectif important de l’uniformité de la température.

Définition et respect des tolérances en matière de contrôle de la température

Un point de consigne de température est calculé en fonction du contrôleur, du thermocouple et des résultats métallurgiques requis. Certains procédés de traitement thermique peuvent avoir des tolérances et des objectifs très serrés en ce qui concerne la température maximale et la vitesse de chauffage/refroidissement. Dans ces cas, la précision des relevés du thermocouple est essentielle et déterminera le choix du thermocouple et du type de gaine. En outre, il est fortement conseillé de placer les thermocouples dans différentes positions lorsque les tolérances sont étroites (comme expliqué dans le paragraphe ci-dessus).

Thermocouples de Kamet

En conclusion, le traitement thermique est une science exacte impliquant des températures extrêmement élevées (généralement supérieures à 1000°C) et, à ce titre, les thermocouples à ultra-haute température jouent un rôle essentiel en garantissant le maintien des paramètres thermiques précis qui permettront d’obtenir la qualité requise du produit métallique.

Kamet’s propose toutes les pièces nécessaires à un assemblage complet de thermocouple à l’épreuve des fours, y compris une variété de types de gaines et une gamme de diamètres pour les câbles de thermocouple (d’extension) et les fils conducteurs. Nous pouvons également fournir des jonctions à l’extrémité chaude et des terminaisons à l’extrémité froide.

Nos thermocouples haute température répondent aux normes de qualité les plus strictes et satisfont aux exigences des fours de traitement thermique. Les thermocouples Kamet de type R / S / B / D/ / C sont conformes non seulement à ces normes, mais aussi à des exigences d’étalonnage précises, notamment en termes de tolérance. Nos thermocouples constituent un excellent investissement pour les applications de traitement thermique à très haute température. Vous pouvez lire des informations plus détaillées sur les thermocouples à très haute température de Kamet ici. Notre brochure sur les thermocouples haute température peut également vous intéresser.

À propos de Kamet

Kamet met à votre disposition plus de 35 ans d’expérience et de connaissance du marché et de l’industrie dans le domaine des thermocouples à haute température. Nous sommes impatients de vous aider à trouver les thermocouples idéaux pour vos processus de traitement thermique. Notre site web propose une base de connaissances étendue de FAQ ainsi que des pages d’informations sur les produits. Si vous avez néanmoins des questions spécifiques, n’hésitez pas à nous contacter et notre expert interne se fera un plaisir de vous répondre.