Mini-four a atmosphere Ugin pour traitements thermiques

Bonjour à tous. 

Une info pour ceux qui veulent realiser des traitements thermiques simples sur de petites pieces : poinçons de decoupe, outils de coupe, lames de couteaux, petites pieces mecaniques. 

Je suis tombé sur une petite annonce concernant un four Ugin. 




Initialement, ce n'est pas un four de traitement thermique, mais un four de fusion de prothesiste dentaire. Il est capable d'atteindre 1200 degres Celcius, notamment pour fondre des alliages chrome-cobalt (Stellites.) 

Ce soir, j'ai fait un petit essai avec une vis pour voir la rapidité de montée en temperature. Le thermostat a été réglé à 900 degrés. 3/4 d'heure plus, tard, quand je suis allé voir le four, la temperature avait atteint la consigne. Je ne connais pas la precision de la regulation. Mais à la couleur des parois et de la piece, je suis à peu près sûr que la temperature depassait 850 degres. 

A, l'occasion, j'essayerai de faire des mesures avec un pyrometre qu'il faudra que j'emprunte. 

Ce four est un peu petit :165 mm de profondeur et 95 mm de hauteur. Mais il a l'avantage d'etre facile à transporter et de pouvoir etre alimenté sur une prise monophasée 16 amperes.

Si vous etes interessé, il y en a plusieurs à vendre sur LBC.

J'ai commandé un pyrometre neuf. Les prix ont considerablement baissé. 

Mais j'ai un petit souci scientifique. Je cherche à connaitre l'emissivité d'un acier usiné entre 700 et 1000 degrés dans la bande spectale 8-14 microns.  Chaque mot compte : acier (pas inox), usiné (ni poli, ni laminé) , plage de temperature et bande spectrale. C'est un domaine que connais assez bien puisque j'ai developpé une camera infrarouge pour le CNRS, il y a une vingtaine d'année. Mais elle travaillait dans des longueurs d'ondes plus courtes et par consequent, les resultats de mes travaux ne sont pas transposables. 

Pour manipuler les pieces, je cherche des pinces de forgeron à petit prix. Etat indifferent , pourvu que ce soit pas cher.

le plus probant est l'acier et fer meulé.
sinon étalonne ton pyromètre en chauffant une pièce dans un bain de sel et avec un thermocouple.

je ne sais pas comment joindre un pdf ce n'est pas reconnus comme image

Aujourd'hui temps pluvieux, donc pas de travaux dehors. Et je suis en attente de livraison d'un bon taraud UNC pour usiner du pre-traité. 

Donc j'en profite pour faire un peu d'étalonnage de mon four et de mon pyrometre. 

Le thermostat est reglé à 850 degrés C. 



Je n'y avais pas preté attention à l'achat, mais c'est un thermostat Omron. On finit par s'habituer à acheter du materiel assemblé avec des organes de pacotille a tel point qu'on est surpris lorsque ce sont des composants de marque qui sont utilisés...

Déjà, moi, quand on me propose un produit avec une regulation mécanique, j'ai bien plus confiance que lorsque c'est un de ces machins à menus deroulants et clavier tactile. Au moins si ça tombe en panne, je saurais reparer. 

Apres une heure de chauffe et plusieurs cycles de thermostat, je fais une premiere mesure avec un thermocouple. 

Les puristes me reprocheront de n'avoir pas etalonné ce thermocouple. Je suis d'accord. Mais pour l'instant je n'ai pas eu de possibilite de le faire. Ce thermocouple est neuf. J'ai tout de meme verifié qu'à temperature ambiante deux thermocouples de modeles differents indiquent des valeurs tres proches. Il n'y a qu'un degré C d'ecart. 






La valeur 851 degres C correspond au maximum relevé. En raison de l'hysteresis de la régulation, les temperatures  relevees oscillaient entre 844 et 851 degres C.

Le point de jonction du thermocouple etait placé au voisinage du centre de la cavité du four. Le thermocouple gainé en inox etait introduit dans le four par un orifice prévu d'origine à l'arriere de la cavité.

La température étant supposée connue, j'ai essayé de caracteriser l'emissivité d'un echantillon d'acier dans la bande spectrale 8-14 microns à cette temperature. L'echantillon etait une piece en acier mi-dur rectifiee grossierement. La rugosité correspondait à peu pres à ce qu'on obtient en finition en tournage ou en fraisage.

La piece chargee dans le four froid se trouvait dans un etat d'oxydation comparable à celui d'une piece en cours de traitement. 

En fait, j'ai cherché des informations sur cette emissivité dans la litterature. Mais je n'ai rien trouvé de précis dans les nombreuses thèses doctorales et publications consultées. Soit les materiaux et les etats de surface sont differents, soit la plage de temperatures ne correspond pas, soit la bande spectrale explorée est différrente. 

J'ai meme trouvé des informations qu'on pourrait considerer comme contradictoires.

De tout ce que j'ai lu, je retiens trois points principaux et parfois antagonistes :

1) l'emissivité d'un acier usiné dans la bande 8-14 serait comprise entre 0,7 et 0,9

2) le comportement radiatif s'approcherait de celui du corps noir au fur et à mesure qu'on s'approcherait du point de fusion de l'acier (désolé, j'ai oublié de noter la reference) Je rappelle à l'intention des neophytes que par definition, le corps noir a une emissivité de 1.

3) selon Martin et Fauchais du Laboratoire de Thermodynamique Ceramique de l'Universite de Limoges, l'emissivité décroîtrait au fur et à mesure que la température s'eleve. Martin et Fauchais donnent même des algorithmes pour predeterminer l'emissivité d'un acier mi-dur XC38 f. 




Je tente donc une premiere série de mesures en réglant l'emissivité qui sert au calcul des temperatures par mon pyrometre sur 0,8.

Les valeurs calculees  avoisinent toutes 1000 degres C. 

Je regle ensuite sur 0,9.

Les valeurs calculees sont tres proches de 900 degrés C. 

Finalement j'obtiens une assez bonne correlation en reglant mon pyrometre sur 0,98.



Il faudra qu'une fois le thermocouple parfaitement etalonné je refasse des mesures. Mais tout semble indiquer qu'effectivement l'echantillon se comporte dans cette bande spectrale quasiment comme un corps noir. 

A l'instar de monsieur Jourdain, je fais donc du traitement au noir sans le savoir. Voilà une idée lumineuse...

Verification de l'étalonnage du thermocouple. 

Eau bouillante







Glace fondante






Conclusion