Les thermocouples haute température, notamment de type C, sont des composants essentiels dans les environnements de fabrication extrêmes où les températures peuvent dépasser 2 000 °C. L’une de ces applications est la compression isostatique à chaud (CIC), où la densification de matériaux tels que le métal et la céramique s’effectue sous une pression et une chaleur extrêmes en atmosphère inerte. Cela permet de produire des matériaux et des composants à haute densité relative, ce qui améliore considérablement leur fiabilité et leur résistance.
Les thermocouples duplex de type C spécialisés de Kamet, dotés de gaines en molybdène revêtues de tungstène et d’une isolation en hafnie (HfO₂), sont conçus pour offrir une précision élevée, une longue durée de vie et une robustesse mécanique dans ces environnements de four extrêmes. Les thermocouples jouent un rôle essentiel dans la précision et l’efficacité du four.
Quel est le principe de fonctionnement des fours CIC ?
Les systèmes CIC effectuent un processus de frittage assisté par pression. Les composants sont placés dans un four en graphite étanche où l’argon ou l’azote gazeux est pressurisé jusqu’à 2 000 bars et chauffé à 2 000 °C ou plus. La température élevée, combinée à la pression gazeuse uniforme (isostatique), permet aux gaz résiduels du matériau traité de remonter à la surface et d’être éliminés. Cela favorise la densification et réduit la porosité des matériaux et composants céramiques et métalliques.
Nos thermocouples duplex de type C (W5 % Re/W26 % Re) sont insérés dans la structure du four en graphite pour assurer le contrôle critique de la température du système. L’illustration suivante illustre la conception générale d’un système HIP avec placement de thermocouples :
Vous trouverez ci-dessous un tableau des températures et des pressions requises pour les matériaux courants utilisés dans le pressage isostatique à chaud.
| Material | Température/°C | Pression/MPa |
|---|---|---|
| Aluminum alloy | 500 | 100 |
| Copper alloy | 800–950 | 100 |
| Stainless steel | 1150 | 100 |
| Nickel 718 | 1185 | 100 |
| Ti-6Al-4V | 950 | 100 |
| WC-Co | 1700 | 100 |
| Tungsten | 1350 | 100 |
| Beryllium | 900 | 100 |
| Molybdenum | 1350 | 100 |
| Pure Iron | 950–1160 | 100 |
| Pure Nickel | 1100–1280 | 100–140 |
Quelle est l’importance des fours HIP ?
Les fours HIP offrent de nombreux avantages pour la fabrication de matériaux de pointe. Ils incluent la consolidation des pièces en poudre métallique et en céramique, la réparation des défauts de moulage et le soudage par diffusion des matériaux. Ils sont uniques par leur capacité à traiter des géométries larges et complexes. Le traitement HIP réduit le besoin de soudures coûteuses sur les joints critiques.
Quel est le rôle du thermocouple dans les fours HIP ?
Les thermocouples fournissent une mesure précise et stable de la température tout au long des cycles de pressurisation et de refroidissement. Ceci est essentiel pour garantir la régularité du produit. De plus, une surchauffe ou une sous-chauffe peut entraîner un gaspillage d’énergie et des défauts de matériau. Le thermocouple permet d’éviter ces problèmes grâce à un contrôle précis.
En quoi les thermocouples duplex de type C de Kamet sont-ils spécialisés pour une utilisation dans les fours HIP ?
La construction du thermocouple comprend :
- Gaines en molybdène revêtues de tungstène : Elles résistent à la carburation due aux fours graphite HIP à haute température, préservant ainsi l’intégrité de la gaine.
- Isolation en dioxyde de hafnium (HfO₂) : Offre une stabilité et une isolation électrique exceptionnelles à des températures extrêmes.
- Transitions époxy ou ciment céramique haute température : Selon les exigences de conception (thermocouples standard ou haute température).
De plus, les propriétés suivantes de nos thermocouples duplex de type C les rendent particulièrement adaptés aux applications avec fours HIP :
- Résistance aux températures extrêmes : Convient à un fonctionnement continu jusqu’à 2 300 °C.
- Conception prête à la pression : Conception robuste adaptée aux environnements hydrostatiques jusqu’à 2 000 bar.
- Compatibilité avec les fours graphite : Le revêtement en tungstène empêche la formation de carbure de molybdène (Mo₂C) causée par l’interaction avec le four graphite HIP.
- Double détection précise : La conception duplex permet la redondance ou la vérification croisée des mesures critiques. Fonctionnement sous vide et sous gaz inerte – La conception étanche prévient la contamination et la perte de précision en atmosphère d’argon (Ar) et d’azote (N₂).
- Longueurs d’insert sur mesure – Les longueurs standard de 33 cm et 61 cm peuvent être personnalisées selon les spécifications du client et la disponibilité des tubes.
- Performances éprouvées – Kamet a fourni des thermocouples à HIPERBARIC, l’un des principaux fabricants mondiaux de systèmes HIP.
Quelles industries utilisent les procédés HIP ?
L’un des avantages des fours HIP par rapport aux autres procédés de frittage haute pression est leur capacité à traiter des composants complexes tels que des pièces moulées en métal ou des pièces imprimées en 3D. Voici quelques exemples d’industries utilisant ces procédés :
- Industrie aérospatiale et défense : Profilage thermique lors de la densification d’aubes de turbine, de pièces de fusée et d’alliages de structure. La densification est un aspect essentiel de la sécurité pour éviter les défaillances des pièces.
- Fabrication additive (FA) : Post-traitement : Garantir la précision dimensionnelle et la résistance mécanique des pièces imprimées.
- Composants médicaux et industriels : Les cycles HIP sont utilisés pour la fabrication d’implants, d’instruments chirurgicaux et de revêtements résistants à l’usure.
- Secteur de l’énergie : composants de production d’électricité, tels que pièces de turbine, échangeurs de chaleur et grandes pièces nécessaires aux cuves de réacteurs nucléaires. Le HIP confère aux composants une résistance accrue à l’usure et à la corrosion, un atout essentiel pour répondre aux exigences les plus strictes.
- Métallurgie des poudres : élimination de la porosité résiduelle dans les pièces frittées par métallurgie des poudres.
- Traitement des céramiques : le traitement isostatique à chaud (CIC) permet de fabriquer des céramiques adaptées aux applications hautes performances en augmentant leur densité et en améliorant leurs propriétés mécaniques.
- Pièces moulées : le procédé de moulage produit souvent des micropores lors du refroidissement et de la solidification. Cela peut entraîner des fissures à faible contrainte et des dommages dus à la fatigue. Le traitement isostatique à chaud (CIC) peut résoudre ces problèmes.
- Traitement des déchets radioactifs : les gaz absorbés sont éliminés des déchets et le matériau restant est rétracté. Cela minimise l’espace nécessaire au transport et à l’élimination.
Thermocouples Kamet : qualité et service
Les thermocouples duplex de type C de Kamet représentent la pointe de la mesure de température dans les environnements HIP. Développées en étroite collaboration avec HIPERBARIC et les principaux fabricants de capteurs, nos solutions sont conçues pour résister aux contraintes thermiques, chimiques et mécaniques extrêmes. Grâce à des matériaux avancés comme le molybdène revêtu de tungstène et l’isolation HfO₂, ainsi qu’à des transitions optimisées, Kamet fournit des thermocouples fiables, prêts pour les industries haute performance de demain. Nous sommes fiers de notre service client exceptionnel ; n’hésitez pas à contacter nos spécialistes pour toute question concernant les thermocouples.