Le principe d’un appareilde chauffage par induction est comparable à celui d’un transformateur constitué d’une bobine primaire avec un grand nombre d’enroulements et d’une bobine secondaire avec quelques spires, toutes deux montées sur un même circuit magnétique.

Le rapport tension d’entrée/tension de sortie est égal au rapport des nombres de spires, tandis que l’énergie ne varie pas. Dans le cas des appareils de chauffage par induction, le roulement constitue l’enroulement secondaire. Mis en court-circuit, un courant alternatif d’ampérage élevé circule et produit un fort échauffement. L’appareil, la bobine d’induction verticale et le barreau restent à température ambiante.

Le courant électrique doit être contrôlé de manière à obtenir la vitesse de chauffe la plus efficace pour le roulement. Il est également primordial que la température appliquée sur la bague intérieure du roulement soit uniforme. Les appareils de chauffage par induction SKF sont programmés pour surveiller, grâce à une sonde thermique, la vitesse de chauffe du roulement. Si le roulement chauffe trop lentement, une alarme se déclenche et interrompt le chauffage. Cette fonction s’avère très utile en cas de mauvais positionnement de la sonde.

Durant le processus de chauffage, un champ magnétique résiduel subsiste à l’intérieur du roulement. Il doit être inhibé. La démagnétisation automatique en fin de cycle est une étape indispensable au chauffage. Le roulement ne doit pas être contaminé par des particules métalliques attirées vers les pistes et susceptibles de provoquer des dommages.

Le choix de l’appareil de chauffage dépend de la pièce à chauffer : sa forme, ses dimensions, son poids, ses caractéristiques métallurgiques, la température requise ou le degré de serrage et la fréquence d’utilisation (nombre de cycles de chauffage de roulements ou d’autres pièces par jour).

Les éléments constitutifs d’un appareil de chauffage par induction sont le noyau, le barreau, la bobine d’induction (extérieure au socle), le panneau de contrôle, la sonde thermique et le socle. Les performances du produit fini dépendent de la capacité du concepteur à concilier des exigences techniques d’ordre mécanique et électrique.

Au niveau mondial, le chauffage par induction fait se bild ure de pratique d’excellence pour de nombreuses opérations de montage de roulements sur des portées cylindriques, ainsi que d’autres pièces comme les engrenages, coussinets et paliers. Ces appareils qui allient rapidité, résultats constants, qualité et sécurité suscitent partout une demande croissante.

Le chauffage par induction s’avère également avantageux pour la maintenance des équipements dans une unité de production ou pour le responsable de fabrication qui doit garantir un montage efficace des roulements ou d’autres pièces à l’intérieur de nouvelles machines ou de nouveaux équipements (OEM).

SKF a souhaité améliorerles appareils de chauffage pour s’adapter aux besoins d’un marché en constante évolution.

Au cours du processus de développement, la décision a été prise d’appliquer un « concept de plate-forme ». SKF souhaitait pouvoir offrir un certain nombre de nouveaux produits à partir d’une même base de conception et de fabrication. Les avantages de ce concept sont nombreux : temps d’accès au marché réduit, innovations intégrées dans un grand nombre de produits, plus grande similitude des pièces entre les différents produits. SKF propose même la possibilité de concevoir sur demande des appareils de grandes dimensions pour des pièces de plusieurs tonnes !

La nouveauté des appareils nouvelle génération de SKF réside dans des fonctionnalités importantes : commande à distance et gestion électronique de la puissance haute fiabilité, composants électroniques séparés et concept m₂₀ (voir encadré), le tout combiné en un seul produit compact, sûr et simple d’utilisation.

Boîtier de commande à distance fiable

Les chauffes roulements par induction TIH 030m et TIH 100m sont équipés d’un boîtier de commande à distance qui offre une communication fiable, sans interférences dues au champ électromagnétique généré par l’appareil. Autrement dit, ce dernier n’est pas sujet à la variabilité, synonyme de défaillance en service.

Système de gestion de la puissance

La gestion électronique de la puissance a été nettement améliorée, tant dans la conception du système que dans la sélection des composants, pour offrir une fiabilité maximale. Ces améliorations se traduisent par des fonctions de contrôle précises du courant électrique, une protection contre les surchauffes, l’augmentation par paliers de la température et de la vitesse de chauffe minimale.

Composants électroniques séparés

Le boîtier électronique a été séparé du corps de l’appareil dans le but d’améliorer la fiabilité à long terme. Cette caractéristique de conception permet aux composants électroniques de fonctionner à de faibles températures et améliore ainsi la fiabilité et les performances de l’ensemble du système. Certaines caractéristiques de conception coûteuses présentes sur les anciens modèles, comme un ventilateur, ne sont donc plus nécessaires.

Facilité de transport

La conception légère du TIH 030m, qui ne pèse que 21 kg, permet de le transporter facilement de l’atelier au site de montage. Avec un poids de 42 kg, le TIH 100m n’est pas à proprement parler un appareil « portatif », mais compte tenu du poids des pièces qu’il peut chauffer, il est souvent beaucoup plus facile de transporter l’appareil auprès de la pièce que l’inverse.

Sécurité

Tous les appareils de chauffage SKF sont conformes aux normes de sécurité européennes les plus strictes. SKF a cependant adopté un certain nombre de mesures supplémentaires pour offrir le produit le plus sûr du marché.

• Boîtier de commande à distance L’exposition au faible champ électromagnétique généré par l’appareil doit être limitée et le risque de contact avec la pièce chaude doit être minimisé. Pour ces raisons, les appareils de chauffage TIH nouvelle génération sont dotés d’un boîtier qui permet de les commander à distance.
• Bras-supports repliables La sécurité a également guidé la conception d’un appareil doté de bras-supports repliables pour offrir une plate-forme de travail beaucoup plus stable et un espace de rangement des barreaux. Un roulement de 100 kg chauffé à 110°C qui tombe de l’appareil risquerait en effet de causer de sérieux problèmes !

   

  Le concept m₂₀

   

  La décision de préserver le format de désignation m₂₀ pour la nouvelle gamme d’appareils de chauffage par induction TIH a été facile à prendre. Le concept m₂₀ est parfaitement intégré et considéré comme une mesure quantitative utile des performances des appareils de chauffage. SKF préfère spécifier le poids du plus lourd roulement pouvant être chauffé en 20 minutes, pour une gestion plus efficace du temps de travail de l’opérateur, ainsi que la puissance de sortie de l’appareil.

   

  SKF s’est également penchésur la question de la facilité de montage afin que les avantages économiques liés à la conception se répercutent sur le prix du produit fini. Enfin, l’appareil est fourni avec un mode d’emploi clair incluant toutes les questions de santé et de sécurité liées à son utilisation. Ces caractéristiques font des appareils de chauffage par induction nouvelle génération de SKF des produits de pointe pour les professionnels de maintenance et de fabrication.

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  Le concept m20

  m₂₀ représente le poids (en kg) du roulement à rotule sur rouleaux de la série 231 le plus lourd dont la température peut être élevée de 20 à 110°C en 20 minutes. La série 231 a été choisie car il s’agit d’un type de roulement couramment utilisé qui présente des dimensions d’alésage et de section moyennes. Ce concept fournit une mesure quantitative des performances de l’appareil et indique de manière simple sa puissance de sortie. La désignation des nouveaux appareils fait référence à leur performance m₂₀ : 97 kg pour le TIH 100m et 28 kg pour le TIH 030m.

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  Pourquoi chauffer un roulement ?

• Montage à chaud pour dilater la bague intérieure du roulement (ou la pièce mécanique) afin de le monter en ajustement serré sur une portée cylindrique.
• Montage sûr, comparé au montage à froid à l’aide d’une presse.
• Excellente alternative à d’autres techniques de montage à froid souvent inappropriées, comme l’enfoncement par martelage de la bague extérieure du roulement.

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  Sécurité et efficacité

  Le chauffage par induction est un moyen sûr et très efficace de chauffer un roulement. Les autres alternatives :

  • Chauffage dans un four : bien que peu onéreuse en dehors de l’investissement initial élevé pour l’acquisition d’un four, cette option s’avère coûteuse en temps et en énergie. Globalement, le rendement du processus est faible, ce qui entraîne une augmentation des coûts d’exploitation.
  • Chauffage dans un bain d’huile : peu écologique, cette alternative est coûteuse en temps et en énergie. De plus, il convient de s’assurer de l’évacuation totale de l’huile à l’extérieur du roulement car si l’huile n’est pas parfaitement propre (cas fréquent), le roulement risque d’être contaminé avant le montage. Cette contamination ne peut être tolérée car elle est susceptible d’entraîner une défaillance prématurée. Le processus peut rendre le lieu de travail dangereux en raison de l’association feu-huile et du risque de déversement de l’huile. Ces inconvénients s’ajoutent aux considérations plus générales relatives à la santé et aux risques d’incendie.
  • Chauffage avec une flamme nue : cette méthode est à proscrire en raison du risque de déformation géométrique du roulement dû à l’absence d’uniformité du processus d’absorption-dissipation de la chaleur. De plus, une surchauffe locale peut entraîner une modification de la composition métallurgique du roulement conduisant à une défaillance prématurée.