Le chauffage par induction formant en outre peut rapidement former une forme géométrique très complexe, peut également fournir un grand nombre d'avantages de flux de grain métallique et de performances mécaniques, l'extrusion et le forgeage, la formation d'une structure de grain fibreuse peut empêcher le développement de fissures et améliorer les propriétés d'impact et de fatigue de formage à chaud à température commune des matériaux métalliques, l'acier au carbone est le plus courant. Mais avec l'aluminium, le magnésium, le titane et le superalliage et d'autres pièces de forgeage ou d'extrusion de métaux non ferreux dans l'automobile, le ferroviaire, l'aérospatiale et d'autres industries largement utilisées, la demande de matériaux métalliques non ferreux augmente également.
La température affecte de manière significative la formabilité de l'alliage et sa capacité à former des produits de haute qualité. La température de formage à chaud de la plupart des aciers au carbone est généralement d'environ 1200 ~ 1300℃ (la température d'application de formage à chaud peut être beaucoup plus basse), mais la température cible de différentes qualités d'alliages de métaux non ferreux varie considérablement. Dans la plupart des applications, le client n'exige pas simplement une augmentation de la température moyenne de la pièce, mais met également l'accent sur l'uniformité de la température. Ces exigences d'uniformité de température sont généralement définies dans une direction (par exemple, uniformité radiale, uniformité longitudinale, etc.) ou en général. De plus, certaines applications de mise en forme nécessitent d'atteindre une certaine hétérogénéité de température après chauffage. Par exemple, afin de maintenir l'état isotherme pendant le processus de formage d'une extrusion avant isotherme de grandes ébauches en alliage d'aluminium, un certain gradient de température longitudinal est généralement nécessaire pour améliorer la qualité du produit et la durée de vie de l'outil.
L'importance pratique des propriétés des matériaux
L'aluminium, le cuivre, l'argent, l'alliage de magnésium et d'autres matériaux chauffants par induction ont non seulement une conductivité thermique relativement élevée, mais également une conductivité électrique élevée (c'est-à-dire une faible résistivité). Par conséquent, l'effet de peau apporté par le courant alternatif sera très important dans ces matériaux, la chaleur générée par l'induction sera concentrée près de la surface du matériau, 100 mm d'aluminium brut (Al6061) et d'acier inoxydable austénitique (SS304) placés dans le même capteur et la densité de puissance radiale du champ électromagnétique.
Lorsque la température cible du matériau chauffé est proche de son point de fusion, la densité de la ligne de flux magnétique près de la surface de ces matériaux entraînera également une surchauffe de l'extrémité de la pièce. Ce phénomène est causé par la distorsion de la ligne de champ magnétique à l'extrémité de la pièce. Dans un système de chauffage statique, cela peut être fait en sélectionnant la fréquence, la densité de puissance, la longueur de bobine et le diamètre de bobine appropriés. Ce phénomène doit également être noté lors d'un chauffage continu. Bien que la billette soit alimentée d'un bout à l'autre du système, elle a toujours un effet électromagnétique final évident dans certaines conditions de production transitoires.
Comme le gradient de température généré dans le matériau formera une contrainte thermique importante, entraînant la formation de fissures dans la pièce, comme le montre la figure 3. Le risque de formation et de propagation de fissures est particulièrement important lorsqu'une grande pièce est chauffée ou lorsque la pièce la microstructure est à l'état « coulé » car la porosité et l'inhomogénéité potentielle du matériau coulé augmentent considérablement cette probabilité.
En raison de ces problèmes potentiels, la surchauffe locale du matériau doit être prise en compte lors de la sélection de la fréquence, de la densité de puissance et du temps de chauffage, ainsi que lors de la conception et du contrôle de l'équipement de chauffage.
L'efficacité électromagnétique du chauffage par induction est essentiellement liée à la résistance de la charge (ébauche, tige, tube, etc.), et les matériaux à haute résistivité ont une efficacité de chauffage plus élevée. Comme on peut le voir à partir de la comparaison des deux courbes de densité de puissance mentionnées ci-dessus, au début du processus de chauffage, la puissance totale de chauffage inductif par unité de longueur de l'ébauche en aluminium 6061 est d'environ un quart de celle de l'ébauche en acier inoxydable de la même diamètre, reflétant que l'efficacité électromagnétique de l'alliage à faible résistivité chauffant par induction est inférieure à celle du matériau à haute résistivité. Le chauffage par induction électromagnétique offre toujours des avantages d'efficacité significatifs par rapport aux autres méthodes de chauffage de ce type de matériau.
Selon les propriétés électroniques des alliages d'aluminium, de cuivre, d'argent et de magnésium, une intensité de champ magnétique relativement élevée est généralement requise pour répondre aux exigences de productivité. Parfois, afin d'obtenir une plus grande profondeur de pénétration du courant, une fréquence très basse sera utilisée. À ce moment, l'intensité du champ magnétique sera grande et la force électromagnétique sera très élevée. Pendant le chauffage continu de l'ébauche, lorsque l'ébauche s'approche et passe à travers la sortie finale de la bobine, le champ magnétique à l'extrémité de l'ébauche se déforme. Au niveau de la zone d'extrémité de la bobine, la composante radiale du champ magnétique exerce une force longitudinale importante sur l'ébauche. En raison de la faible densité de l'aluminium, du magnésium et d'autres alliages non ferreux, le frottement est également faible. Lorsque la force longitudinale dépasse la force de frottement, la billette est expulsée de la bobine. Dans de tels cas, des méthodes de conception ou des schémas de manutention supplémentaires doivent être envisagés par simulation informatique pour éviter ce danger potentiel.
Comme décrit ci-dessus, l'utilisation d'un courant basse fréquence présente un certain nombre d'avantages thermiques pour chauffer des matériaux à faible résistivité. En plus de ces avantages thermiques, une fréquence plus basse peut augmenter considérablement le facteur de puissance de la bobine. Cependant, à basses fréquences, la tension de bobine et la chute de tension par tour de bobine peuvent être faibles, tandis que le courant de bobine peut être assez élevé, ce qui peut entraîner un certain nombre de problèmes potentiels, notamment l'augmentation de la force électromagnétique longitudinale entre les bobines. en bout de bobine, perte de transmission élevée et tests d'adaptation de charge. Afin d'éviter ces inconvénients, il peut y avoir des avantages significatifs à utiliser une bobine multicouche dans certains cas.
