Chauffer une plaque d'acier

[noir_desir]

Bonjour à tous
Je cherche à chauffer une éprouvette deux axes par l'effet joule, dans une première approche, je suis partie dans le calcul d'une plaque d'acier de 230*230mm sur 4 mm d'épaisseur.
En prenant en compte une résistivité de 17*10^-8 ohm/m j'arrive à une résistance de 0.04mh ce qui me fait sous une simple tension de 24v 60000A....
Aurais je négligé quelques choses?
Avez vous déjà mis en oeuvre ce genre de procédé, sachant qu'elle est mise en relation dans les machines de traction Gleeble
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[PIXEL]

à ce niveau de résistance , 24 V , c'est beaucoup trop.

il faut envisager une alimentation en courant

[DAUDET78]

sachant qu'elle est mise en relation dans les machines de traction Gleeble

C'est quoi ce Machin ? Un lien WEB ?

[noir_desir]

Une machine de traction spécialisé dans la chauffe par effet joule.
http://www.gleeble.com/

[A voir en vidéo sur Futura]

[DAUDET78]

Une machine de traction spécialisé dans la chauffe par effet joule.

Non ,
Un testeur d'éprouvette en traction

Mais ils ne mettent pas 24V pour chauffer l'éprouvette !

[noir_desir]

Non ,
Un testeur d'éprouvette en traction

Mais ils ne mettent pas 24V pour chauffer l'éprouvette !

Hum, je me suis sans doute très mal exprimé, je voulais dire par exemple sous 24volt.

[DAUDET78]

Hum, je me suis sans doute très mal exprimé, je voulais dire par exemple sous 24volt.

Sous 24V, tu ne peux pas chauffer directement ta plaque.

C'est quoi le but de la manip ?

[noir_desir]

Faire atteindre une température de 200 degré (celcuis) cette éprouvette via un chauffage a effet joule. Exactement comme le faire la machine mentionné au dessus.
J'essaye donc de savoir quelles seront mes paramètres en prendre en compte, temps pour atteindre cette température, tension minimum, courant max etc.

[PIXEL]

je suppose un chauffage par induction

[DAUDET78]

J'essaye donc de savoir quelles seront mes paramètres en prendre en compte, temps pour atteindre cette température,.......

Tu as un problème thermique qui est hors de mes compétences :
- chaleur massique de l'échantillon
- déperdition thermique de l'échantillon
- Chauffage en combien de temps ( entre 2 secondes et 3 minutes, c'est pas pareil comme puissance)

A partir de ce calcul (ou d'un test réel), tu vas déterminer la puissance de chauffe en Watt qu'il faut fournir.
Si tu veux chauffer par effet joule, connaissant la résistance électrique de ton échantillon, tu détermines le courant à fournir P=R*I²

PS : tu as pensé mettre une régulation de température ?

[noir_desir]

je suppose un chauffage par induction

Non, on voudrait éviter l'induction, qui posent quand même quelques soucis de rayonnement pour nos jauges...

[noir_desir]

Tu as un problème thermique qui est hors de mes compétences :
- chaleur massique de l'échantillon
- déperdition thermique de l'échantillon
- Chauffage en combien de temps ( entre 2 secondes et 3 minutes, c'est pas pareil comme puissance)

A partir de ce calcul (ou d'un test réel), tu vas déterminer la puissance de chauffe en Watt qu'il faut fournir.
Si tu veux chauffer par effet joule, connaissant la résistance électrique de ton échantillon, tu détermines le courant à fournir P=R*I²

PS : tu as pensé mettre une régulation de température ?

La régulation sera surtout si on va faire des tests de fatigue, là c'est plus sûr des tests pour casser les échantillons, mais effectivement on prendra surement une alimentation pilotable, et des thermocouples pour évaluer la température.
Ce qui va déterminer notre vitesse de chauffe sera l'alimentation (est donc la puissance qu'elle est capable de fournir, et donc le coût).
Si on part sur une alimentation de 4000w type genesys, on peut monter à 15000w...

[DAUDET78]

Si on part sur une alimentation de 4000w type genesys, on peut monter à 15000w...

Quoi que c'est genesys?
Et je ne vois pas comment un truc qui est conçu pour fournir 4000w pourrait en donner 15000w ????????

[noir_desir]

Erreur de manipulation :
C'est bien une alimentation de 15000 w, de forte puissance qui permet de faire des essais avec un fort courant.
https://www.fr.tdk-lambda.com/KB/Gen...-Datasheet.pdf

[gienas]

Bonjour noir_desir et tout le groupe

Faire atteindre une température de 200 degré (celcuis) cette éprouvette via un chauffage a effet joule. Exactement comme le faire la machine mentionné au dessus ...

Je reste très sceptique quant au succès de ton projet.

Attention! Je n'y connais rien en métallurgie.

Dans ma logique d'ignorant de ton domaine, mon petit doigt me dit qu'un test d'éprouvette à l'étirement doit se faire à une température homogène de l'échantillon. Confirmes-tu cette condition nécessaire?

Ton échantillon, que j'assimile à une tôle d'environ 200x200x4 mm, placée dans une ambiance inconnue, mais parcourue par un courant, va chauffer, certes, mais avec des dispersions importantes de température suivant l'endroit de la plaque.

Ma logique me dit que près des contacts, qui vont "aspirer" les calories la température sera moindre qu'au centre de la plaque.

Cette même logique me dit que ceci ne sera pas un problème, puisque le test consiste à trouver la force de rupture à l'étirement, donc cette différence de température là ne gênera pas.

Têtue qu'elle est, ma logique, me dit toujours que c'est au milieu de la plaque, que le température doit être homogène. Et là, malheureusement, ce ne pourra pas être le cas.

Mon avis est que le centre de la plaque sera le plus chaud, que les bords externes, ceci dû au refroidissement naturel par rayonnement, amplifié/faussé par la résistivité de l'acier qui varie en température et modifie la puissance dissipée par chaque millimètre carré d'échantillon.

Il serait peut-être possible de minimiser cet effet, en remplaçant les contacts amenant le courant aux extrémités par des contacts fractionnés et multiples (côtes à côte), formant des "bandes de chauffe", chacune avec son propre asservissement de température. Mais, pour que ce soit possible, il faut que les sources de chauffe de chaque bande soient isolées les unes des autres. J'ai peur que cela ne devienne une usine à gaz.

Bon courage.

[DAUDET78]

+1
Faut chauffer l'échantillon dans une étuve ou un bain-marie
C'est quelle température max qu'il faut ?

PS : Avec du courant continu, dans un sens tu chauffes et en inverse tu refroidis . Bon OK, c'est le 31 août .... faudrait que je prenne des vacances

[Antoane]

Bonjour,

La thermique du système se simulera assez bien en éléments finis.
Quelqu'un de compétant ferait ca à la louche sur un coin de table, voir plutôt sur le forum de technologie.

Pour ce qui est de l'électronique, une grosse difficulté se trouvera à mon avis au niveau des contacts entre l'échantillon et l'alim : résistance de contact qui engendrera (éventuellement) une dissipation très localisée + drain thermique.
Quant au rendement...

J'imagine que le truc n'existe pas tout fait.

[gienas]

... Quelqu'un de compétant ferait ça à la louche sur un coin de table, voir plutôt sur le forum de technologie ...

Je crois également que ces questions ne sont pas du ressort du forum électronique.

Je déplace.

[fabang]

Tu devrais commencer par calculer la puissance nécessaire pour chauffer ta plaque à 200°C. Un élément essentiel c'est le temps de monter en température que tu souhaites. En gros on peut faire l'analogie avec un fer à repasser (dimension, température) donc 1 à 2 kw devrait suffire, cela donne un courant de l'ordre de 6000A (pas 60000A) sous 0,255V (pas 24V).

[Forthman]

il te faudra aussi de bons contacts sur ta plaque
- de gros blocs de cuivre car si ce sont deux points au centre, la chauffe ne sera pas uniforme
- avec refroidissement car si ta plaque d'acier chauffe, le reste de la connectique va le faire aussi (la différence de résistance n'est pas énorme)

tu nous dis que l'instrumentation ne va pas aimer chauffer si tu utilises l'induction, mais ta plaque acier va rayonner également

[RomVi]

Bonjour

Je devrais pourvoir t'aider sur ce problème.
As-tu un schéma des pinces qui vont maintenir la pièce (forme, dimensions et matière)?
Au niveau du chauffage je pense que le plus judicieux serait de chauffer les pinces elles mêmes, à l'aide de simples résistances, sinon tu peux chauffer la pièce par rayonnement.

[gienas]

Bonjour à tous

... tu nous dis que l'instrumentation ne va pas aimer chauffer si tu utilises l'induction, mais ta plaque acier va rayonner également

Je pense que la crainte justifiée de noir_desir concerne le rayonnement électromagnétique qui risque de parasiter l'instrumentation sensible et fragile.

Je ne connais pas les tolérances de température et d'homogénéité nécessitées par ce type de test, mais il me semble que le chauffage par effet Joule n'est pas adapté.

Je pense que les spécialistes en technologie vont faire progresser le schmillblick.

[FC05]

Le projet n'est pas du tout illusoire.
J'ai vu un banc d'essai pour tester la tenue de tuyaux sous pression à haute température. Je ne me rappelle plus des valeurs exactes, mais les tensions étaient de l'ordre de quelques volts avec une intensité énorme.
Par contre ce n'était pas trivial, par exemple la section des câbles était gigantesque, en fait ce n'était pas des câbles mais de vrais barreaux de cuivre ... bonjour le prix !

[Antoane]

Bonjour,

Non, on voudrait éviter l'induction, qui posent quand même quelques soucis de rayonnement pour nos jauges...

Elles vont chauffer, mais elles chaufferont quelle que soit la méthode employée - me semble-t-il.
Pour ce qui est de la tension induite :
- il existe des jauges utilisant un fil de contrainte doublé, ce qui minimise l'induction ;
- la fréquence d'induction est relativement élevée par rapport aux fréquences qui t'intéressent, cela se filtre donc bien.

[noir_desir]

Pour l’homogénéité effectivement, il faudrait que le coeur le soit. J'ai vu dans un article qu'il y avait des points chauffer au croix (2 de chaque cotés). J'avais dans un article que l'on pouvait le chauffer de chaque coté,afin d'avoir quelques choses de plus homogènes. Disons que l'avantage de l'effet joule par rapport à l'induction, et la "facilité" de la mise en marche, après il nous faut bien sur une alim contrôlable, mais avec un thermocouple, la chose est enviseagble. Même si dans un premier temps, on peut utiliser une caméra thermique pour voir l’homogénéité et le thermocouple pour la température. Afin de caractériser les essais (temps etc).

Le deuxième défi, est l'isolation afin de protéger la machine de traction, vernis, mord en céramique etc.

Bref mais avant je voulais un peu faire du ménage sur la puissance nécessaire et comment le réaliser.

[Forthman]

alors je sais bien que la vitesse de chauffe est un facteur important, mais à l'atelier nous avons une pointeuse
à sa capacité max, elle peut souder 2 plaques de 4mm en 3 secondes (un point de 5mm de diamètre environ)
et elle consomme 50A sous 400V triphasé

[yaadno]

bonjour:le four n'existe pas;la machine de traction non plus;c'est donc un projet qui doit rester au stade du calcul?quelle est la précision recherchée sur la tp?
j'y vais de mes élucubrations:avec un four ménager de 3kW je pense que la plaque peut étre en tp en 30mn ou 1h;en + çà régule;si je perce 4 ouvertures sur 4 faces je peux passer au travers,mes barres de traction que je relie à 2machines classiques d'essai de traction;
il faut aussi étudier la forme de l'éprouvette pour qu'elle puisse être accrochée par les mors et je ne pense pas qu'une simple plaque soit suffisante;
je suis conscient que c'est du bricolage,mais peut-être que çà fait avancer le schmilblik;
cdlt

[RomVi]

Visiblement mon message est passé inaperçu...
Je peux effectuer une simulation, mais pour ça je dois disposer des renseignements que j'ai demandé plus haut. sans ces données il est vain de faire quoi que ce soit.

[noir_desir]

Salut,
Je n'avais pas vu ton message au moment ou j'ai publié le mien.
Concernant l'échantillon il est de type biaxiale (en croix). pour le système d’accrochage de l'éprouvette, celle-ci n'est pas encore réalisé. Mais plus vraisemblablement, elles seront de forme carré pour épouser au mieux les branches de l'éprouvette, et surement en cuivre pour faciliter le courant.

[noir_desir]

bonjour:le four n'existe pas;la machine de traction non plus;c'est donc un projet qui doit rester au stade du calcul?quelle est la précision recherchée sur la tp?
j'y vais de mes élucubrations:avec un four ménager de 3kW je pense que la plaque peut étre en tp en 30mn ou 1h;en + çà régule;si je perce 4 ouvertures sur 4 faces je peux passer au travers,mes barres de traction que je relie à 2machines classiques d'essai de traction;
il faut aussi étudier la forme de l'éprouvette pour qu'elle puisse être accrochée par les mors et je ne pense pas qu'une simple plaque soit suffisante;
je suis conscient que c'est du bricolage,mais peut-être que çà fait avancer le schmilblik;
cdlt

Pour du monoxiale on a une étuve classique, mais celle-ci n'est pas utilisable pour le banc biaxiale... En machine "toute faites", il y a priori deux fabricants, geeble et Taboo (http://www.inovsys-asso.org/inovsys/...ef=62&template)