Utilisation de thermocouples haute température dans les fours sous vide

La mesure et le contrôle de la température dans l’environnement extrême des fours sous vide représentent des défis très particuliers pour les fabricants de thermocouples. Nous proposons ici une brève introduction aux fours sous vide et expliquons quels thermocouples exotiques sont les mieux adaptés à cette application industrielle exigeante.

Un four sous vide est un type de four spécial capable de chauffer des matériaux, en particulier des métaux, à des températures extrêmement élevées. Ce qui le rend unique, c’est qu’il fonctionne sous vide, ce qui signifie qu’il n’y a pas d’air ou d’autres gaz présents à l’intérieur du four pendant le processus de chauffage, ce qui sert plusieurs objectifs importants.

• Tout d’abord, cela empêche les matériaux de réagir avec l’oxygène contenu dans l’air, ce qui risquerait d’endommager certaines substances.
• Ensuite, l’environnement sous vide contribue à réduire la perte de chaleur des matériaux due à la convection, la chaleur étant transférée par le mouvement de l’air ou du gaz.
• Enfin, cela permet de s’assurer de l’absence de sources potentielles de contamination à l’intérieur du four.

Grâce à ces propriétés, un four sous vide peut atteindre des températures exceptionnellement élevées, atteignant jusqu’à 3 000 °C (5 432 °F). De ce fait, il est adapté à différentes applications impliquant l’exposition des matériaux à des températures extrêmes avec une consistance élevée et une faible contamination, comme le frittage et le traitement thermique. De plus, le four sous vide peut être utilisé pour le brasage sous vide. Le brasage est une méthode utilisée pour assembler des pièces métalliques. Dans ce processus, un métal spécial, appelé métal d’apport, est chauffé jusqu’à ce qu’il devienne liquide. Ce métal d’apport liquide est ensuite aspiré dans les petits espaces séparant deux ou plusieurs pièces métalliques à assembler, grâce à l’action capillaire.

Pour protéger le métal d’apport et garantir un processus de brasage réussi, il est chauffé légèrement au-dessus de sa température de fusion, tout en étant exposé à une atmosphère contrôlée à une pression inférieure à la pression atmosphérique standard. Cette atmosphère contrôlée est généralement un vide.

Une fois que le métal d’apport liquide s’est écoulé sur la surface des pièces métalliques à assembler (processus appelé mouillage), l’assemblage complet est refroidi. À l’issue de cette phase, le métal d’apport se solidifie, assurant une jonction solide des pièces métalliques. Cette technique de brasage sous vide est utilisée pour créer des connexions solides et précises entre divers composants métalliques dans différentes industries. À titre d’exemple, citons les éléments chauffants à isolation minérale que nous proposons. L’uniformité de la température peut être obtenue en brasant sous vide ces éléments chauffants à isolation minérale dans des rainures sur des plaques en acier inoxydable.

Capteurs de température pour fours sous vide

En raison de la large plage de températures des fours sous vide, plusieurs types de thermocouples sont généralement utilisés pour cette application. Les types de thermocouples comprennent :

• Les thermocouples de type K (-200 °C à 1 250 °C) figurent parmi les capteurs de température les plus couramment utilisés du fait de leur plage de température étendue et de leur précision. Ils conviennent à un grand nombre d’applications haute température, y compris les fours sous vide. Généralement, ces thermocouples sont utilisés sous forme de câble MI pour des températures allant jusqu’à 1 150 °C. Au-delà de ces températures, des tubes non métalliques, comme les tubes C610, sont utilisés pour la protection.
• Les thermocouples de type N présentent une plage de température similaire à celle du type K (-200 °C à 1 300 °C), mais offrent une meilleure précision et une meilleure stabilité face à des températures élevées. Comme pour les thermocouples de type K, les thermocouples de type N sont utilisés sous forme de câble MI pour des températures allant jusqu’à 1 150 °C. Au-delà de ces températures, des tubes non métalliques, comme les tubes C610, sont utilisés pour la protection.
• Thermocouples de type S, R et B : Il s’agit de thermocouples en métal noble dotés d’une grande précision et d’une excellente stabilité à des températures très élevées. Les thermocouples de type S couvrent une plage de température de 0 °C à 1 600 °C, les thermocouples de type R de 0 °C à 1 600 °C et les thermocouples de type B de 600 °C à 1 800 °C. Généralement, ces thermocouples ne sont utilisés sous vide que pour de courtes durées ou en combinaison avec une gaine de protection.
• Thermocouples de type C et D : Les thermocouples de type C (également appelés Type W) et de type D conviennent aux applications à ultra haute température. Les thermocouples de type C couvrent une plage de 0 °C à 2 300 °C. Ceux de type D couvrent également une plage de 0 °C à 2 300 °C, mais ils sont conçus pour être utilisés dans des atmosphères sous vide ou inertes. Généralement, ces thermocouples sont utilisés en combinaison avec des tubes de protection en molybdène, ainsi qu’avec des tubes de protection en tantale.

C799, tubes de protection en molybdène ou tantale pour fours sous vide

Le molybdène présente un point de fusion nettement plus élevé (269 °C) par rapport à la température de fonctionnement maximale du C799 (1 180 °C). Le molybdène présente une excellente résistance aux températures élevées et aux environnements thermiques extrêmes. Il reste stable et ne réagit pas facilement avec d’autres matériaux à des températures couramment rencontrées dans les fours sous vide. De plus, le molybdène présente une résistance mécanique et une dureté supérieures à celles des tubes de protection C799. Il est donc plus robuste et plus résistant aux contraintes mécaniques potentielles ou aux dégâts subis dans l’environnement du four sous vide.

Thermocouples haute température Kamet pour applications de four sous vide

Les thermocouples utilisés dans les environnements haute température sont essentiels dans les secteurs d’industrie présentant des conditions exigeantes, comme dans les fours sous vide spéciaux. Alors que les thermocouples ordinaires (type K ou N) ou les thermocouples en platine présentent certaines limitations, les thermocouples de type C et D sont spécialement conçus pour mieux fonctionner à des températures très élevées ou dans des situations complexes que les thermocouples en platine ne peuvent pas gérer. Ces thermocouples spéciaux offrent une meilleure précision et une meilleure fiabilité dans des conditions extrêmes.

Pour plus de spécifications et d’informations détaillées sur notre gamme de thermocouples haute température, téléchargez notre brochure consacrée à ce sujet. Notre équipe d’experts est également à votre disposition pour tout conseil. Vous pouvez les contacter ici.