La présente invention concerne un procédé pour la
démagnétisation de produits ferromagnétiques de faible épaisseur, ou à
parois de faible épaisseur, mais pouvant occuper un volume important, tels
que conteneurs, ossatures mécanosoudées, caissons métalliques ou bandes
d'alliages isolées électriquement les unes des autres, dans lesquels les
courants de Foucault ne peuvent se développer. Cette invention a aussi
pour objet un dispositif de démagnétisation de tels produits, mettant en
oeuvre ledit procédé.
Dans l'industrie mécanique et métallurgique notamment, il est
nécessaire, dans certains cas, de procéder à ces opérations de
démagnétisation, en vue d'obtenir la neutralité magnétique de produits,
pièces ou organes, de manière à éliminer tout risque d'attraction et de
retenue de limailles ou poussières ferromagnétiques, nuisibles au bon
fonctionnement ou à la bonne présentation de ces produits, pièces ou
organes.
L'exemple le plus typique concerne les roulements à billes, qui
pourraient être pollués lors de leur montage, mais on peut également citer
les injecteurs de moteurs diesel qui gardent des particules métalliques lors
de leur nettoyage en machine, et qui se bouchent en service.
De plus, si de tels produits, pièces ou organes sont groupés et
transportés dans des conteneurs, ces produits, pièces ou organes se
trouvent remagnétisés si le conteneur est lui-même magnétisé, d'où l'utilité
de pouvoir aussi démagnétiser des conteneurs.
Tous les éléments métalliques soudés par bombardement
d'électrons doivent aussi être parfaitement démagnétisés, sinon le jet
d'électrons est dévié et la soudure est déplacée.
Egalement avant de procéder à un dépôt électrolytique
décoratif, il est préférable de faire subir une démagnétisation aux pièces à
traiter, car sinon des poussières ferromagnétiques peuvent être retenues et
créer des irisations inesthétiques....
D'une façon générale, pour supprimer le magnétisme résiduel
aussi appelé magnétisme rémanent, il existe des dispositifs dits
démagnétiseurs qui procèdent tous selon le même principe, à savoir
engendrer dans la matière magnétisée des cycles d'hystérésis décroissants,
par des champs magnétiques alternatifs et dégressifs. Sur le plan industriel,
les dispositifs de démagnétisation se répartissent en deux catégories
principales, à savoir respectivement les plateaux démagnétiseurs et les
tunnels démagnétiseurs.
Dans un plateau démagnétiseur, un circuit magnétique feuilleté
en tôles au silicium contient une bobine en fil de cuivre émaillé, alimentée
par le courant alternatif du réseau. Le champ magnétique du plateau est
donc alternatif et possède un maximum d'intensité au centre de son noyau
métallique. La pièce à démagnétiser est déplacée latéralement sur la face
supérieure du circuit magnétique, de telle sorte que chaque partie de cette
pièce passe par la zone de maximum d'intensité du champ, puis s'en
éloigne. On soumet ainsi la matière à des champs magnétiques alternatifs
et dégressifs, ce qui provoque sa désaimantation. De tels dispositifs
démagnétiseurs conviennent pour des pièces dont l'épaisseur peut atteindre
40 à 50 mm. Par contre, ces dispositifs ne sont pas adaptés à des produits
unitaires de volume important, ou à des produits groupés représentant au
total un volume important.
Un tunnel démagnétiseur comprend une bobine en fils émaillés
alimentée en courant alternatif, qui crée un champ magnétique alternatif
important dans sa section, mais décroissant très rapidement dès que l'on
s'éloigne du dispositif. Toute pièce qui traverse le tunnel, ou qui est
amenée jusqu'au centre de sa bobine puis ressortie, subit un champ
alternatif dégressif et se démagnétise.
Les tunnels démagnétiseurs alimentés par le réseau possèdent
deux inconvénients :
- D'une part, ils consomment une énergie réactive très
importante, et les ampérages sont prohibitifs dès que l'on
dépasse une section de 0,5 m2.
- D'autre part, ils ne démagnétisent pas les pièces ferreuses
massives, en raison de la naissance de courants de Foucault,
en réponse à la variation de flux magnétique ; seul l'extérieur
d'une pièce massive est démagnétisé, mais jamais l'intérieur
(effet de peau).
Pour pallier à cet effet, qui provient de la rapidité avec laquelle
le champ démagnétisant alterne, on peut utiliser une fréquence plus basse,
mais les variateurs de fréquence de grande puissance sont chers. On peut
aussi créer, dans la bobine du tunnel démagnétiseur, un succession de
tensions alternées et dégressives, chacune d'un temps suffisamment long
pour que le courant s'établisse en régime continu. Dans ce dernier cas, la
pièce à démagnétiser est immobilisée, et c'est la valeur adaptée des
tensions qui effectue la décroissance du champ magnétique.
Dans le cas de produits de faible épaisseur, tels que tôles ou
bandes, ou de structures formées de composants minces tels que tôles ou
cornières, les courants de Foucault ne peuvent se développer. Par contre, la
conception classique des tunnels démagnétiseurs ne permet pas, avec une
puissance raisonnable, d'intéresser un produit unitaire volumineux, ou des
produits groupés dont l'ensemble est volumineux, compte tenu de la
limitation de la section de passage de ces tunnels démagnétiseurs, déjà
indiquée plus haut.
Le modèle d'utilité allemand N° 87.02843 décrit un appareil de
démagnétisation, qui se présente comme une mallette transportable, avec
un passage apte à être traversé par les pièces à démagnétiser, et une
bobine entourant ce passage. Un tel appareil reste analogue à un tunnel
démagnétiseur classique : les pièces à démagnétiser doivent être déplacées
relativement à l'appareil, et la bobine de celui-ci est simplement alimentée
par le courant alternatif. De plus, cet appareil connu est limité lui aussi,
dans ses applications, à la démagnétisation de pièces de petites
dimensions, notamment de pièces d'horlogerie.
La présente invention vise à pallier ces inconvénients, et elle a
donc pour but de fournir un procédé et un dispositif pour la
démagnétisation de produits de faible épaisseur mais pouvant occuper un
volume important, ceci d'une manière efficace, avec mise en oeuvre de
moyens économiques.
A cet effet, l'invention a essentiellement pour objet un procédé
pour la démagnétisation de produits ferromagnétiques de faible épaisseur,
le procédé consistant à envoyer, dans au moins un bobinage entourant une
zone libre où sont placés le ou les produits à démagnétiser, des impulsions
de courant électrique réparties en trains d'impulsions successifs qui
comprennent chacun un nombre entier d'impulsions successives très
courtes et de même signe, en faisant alterner des trains d'impulsions
positives et des trains d'impulsions négatives, les intensités des trains
d'impulsions étant décroissantes dans le temps, depuis le premier train
d'impulsions jusqu'au dernier train d'impulsions.
On notera que ce procédé ne saurait être assimilé à des
procédés connus, utilisant des impulsions analogues mais servant à
démagnétiser des aimants fixes dans des dispositifs électro-permanents
utilisés pour le maintien de pièces sur des machines-outils, les corps
(aimants) à démagnétiser étant massifs et de faible volume, et étant en
permanence entourés par les bobinages sans qu'il subsiste d'espace libre à
l'intérieur de ces bobinages, tandis que le champ coercitif est fort - voir la
demande de brevet européen N° 0834890.
L'invention a aussi pour objet un dispositif pour la
démagnétisation de produits ferromagnétiques de faible épaisseur, pour la
mise en oeuvre du procédé de démagnétisation défini ci-dessus.
Ce dispositif est du genre "tunnel démagnétiseur", et il
comprend au moins un bobinage entourant une zone libre prévue pour
recevoir lesdits produits à démagnétiser, le ou chaque bobinage étant relié
à un groupe d'alimentation, lui-même raccordable à un réseau de
distribution de courant alternatif, et conçu pour envoyer vers le ou chaque
bobinage des impulsions de courant électrique réparties en trains
d'impulsions successifs qui comprennent chacun un nombre entier
d'impulsions successives très courtes et de même signe, en faisant alterner
des trains d'impulsions positives et des trains d'impulsions négatives, les
intensités des trains d'impulsions étant décroissantes dans le temps, depuis
le premier train d'impulsions jusqu'au dernier train d'impulsions.
L'alimentation électrique d'un tel tunnel démagnétiseur est ainsi
effectuée par un groupe qui maítrise les instants et les sens de passage du
courant, et aussi l'intensité du courant, en créant des impulsions de
courant d'intensité importante, par exemple de l'ordre de 300 ampères
(pour les premières impulsions), mais avec des temps de passage tellement
courts qu'un disjoncteur par exemple de 32 ampères ne déclenche pas. Il
devient ainsi possible de réaliser un tunnel démagnétiseur de grande
section, permettant d'activer en une seule fois, au cours d'un cycle de
démagnétisation d'une durée par exemple de l'ordre de 20 secondes, une
palette complète chargée de produits. La construction d'un tel tunnel, y
compris son groupe d'alimentation, est économique (faible poids de cuivre)
et les résultats, tels que l'ont démontré les essais effectués par le
Demandeur, sont très satisfaisants. De plus, l'utilisation du procédé et du
dispositif de démagnétisation, objets de l'invention, se fait avec les
produits à démagnétiser maintenus immobiles.
L'invention sera de toute façon mieux comprise à l'aide de la
description qui suit, en référence au dessin schématique annexé illustrant
ce procédé de la démagnétisation, et représentant un dispositif pour sa
mise en oeuvre, ainsi qu'une variante de ce dispositif.
Figure 1 est une vue d'ensemble, très schématique, d'un tunnel
démagnétiseur conforme à la présente invention, à bobinage unique ; Figure 2 est un diagramme général montrant les trains
d'impulsions envoyés dans le bobinage d'un dispositif selon l'invention, lors
d'un cycle de démagnétisation ; Figure 3, 4 et 5 sont des diagrammes montrant, de façon
"dilatée", les formes des impulsions envoyées respectivement en début de
cycle de démagnétisation, en milieu de cycle et en fin de cycle ; Figure 6 est un diagramme général, similaire à la figure 5 mais
illustrant le processus inverse de magnétisation ; Figure 7 est une vue d'ensemble, très schématique, d'une autre
forme de réalisation du dispositif démagnétiseur selon l'invention, à
bobinages multiples.
Sur la figure 1 est représenté schématiquement un tunnel
démagnétiseur, qui comprend un bobinage unique 1, de section
rectangulaire et d'axe horizontal A, composé par exemple d'environ 50
spires 2 de câble électriquement conducteur ayant une section de 6 mm2.
Le bobinage 1 entoure une zone libre 3 du genre "tunnel", formant un
volume parallélépipédique pouvant recevoir une palette standard chargée de
produits à démagnétiser sur une hauteur de 2 mètres maximum, par
exemple.
Le bobinage 1 est raccordé par des conducteurs 4 à un groupe
d'alimentation électrique 5, lui-même raccordable à un réseau de
distribution de courant alternatif, et prévu pour envoyer dans ce bobinage 1
des trains d'impulsions de courant capables de démagnétiser les produits
concernés.
La figure 2 illustre, sous la forme d'un diagramme général, les
caractéristiques des trains d'impulsions envoyés successivement dans le
bobinage, au cours d'un cycle complet de démagnétisation, le temps t
étant porté en abscisses et l'intensité I en ordonnées.
La démagnétisation est réalisée en envoyant, dans le bobinage
1, une succession de trains d'impulsions en nombre prédéfini, soit un
premier train d'impulsions T1, un deuxième train d'impulsions T2,..... , un
dernier train d'impulsions Tn, le nombre total des trains d'impulsions
pouvant être de l'ordre d'une dizaine à une vingtaine. Chaque train
d'impulsions T1, T2,...., Tn comprend lui-même un nombre entier N
d'impulsions de courant successives, toutes de même signe, ce nombre N
pouvant être compris entre deux et dix impulsions. Par contre, le signe des
impulsions alterne, d'un train d'impulsions au suivant : ainsi les N
impulsions du premier train T1 sont toutes de signe positif, les N
impulsions du deuxième train T2 sont toutes de signe négatif, les N
impulsions du troisième train T3 sont de nouveau toutes de signe positif, et
ainsi de suite. De plus, les intensités I1, I2, I3, ...,In (en valeur
absolue) des impulsions de courant sont décroissantes en fonction du
temps t, depuis celles du premier train T1 jusqu'à celles du dernier train Tn,
selon une loi de décroissance prédéfinie, par exemple une loi linéaire ou une
loi parabolique. En fonction des valeurs décroissantes des impulsions de
courant qui le traversent, le bobinage 1 engendre ainsi des champs
magnétiques qui sont eux-mêmes dégressifs.
Les trains d'impulsions successifs T1, T2, ..., Tn résultent des
alternances du réseau, reçues et traitées par le groupe d'alimentation 5. En
particulier, les trains d'impulsions positives peuvent provenir d'alternances
positives successives issues du réseau, soit directement, soit par
redressement, et de façon similaire, les trains d'impulsions négatives
peuvent provenir d'alternances négatives successives issues du réseau.
Dans chaque alternance, les temps de prélèvement de la tension alternative
du réseau sont contrôlés par le groupe d'alimentation 5, notamment en
étant rendus dégressifs d'un train d'impulsions au suivant, de manière à
obtenir les trains d'impulsions possédant les caractéristiques décrites
précédemment, en référence à la figure 2.
Plus particulièrement, comme le montre la figure 3, au début du
cycle de démagnétisation donc pour les premiers trains d'impulsions, le
temps de prélèvement de la tension alternative est pratiquement égal à la
demi-période T/2 de la tension alternative du réseau. Comme le montre la
figure 4, en milieu de cycle de démagnétisation, le temps de prélèvement
de la tension alternative est de l'ordre de la moitié de la demi-période T/2
de la tension alternative du réseau. Enfin, comme le montre la figure 5, en
fin de cycle de démagnétisation, le temps de prélèvement de la tension
alternative est faible, relativement à la demi-période T/2 de la tension
alternative du réseau, et il tend vers zéro.
L'utilisation du tunnel démagnétiseur est la suivante :
l'opérateur dépose la palette, portant le ou les produits à démagnétiser,
dans la zone libre 3 du tunnel, et il déclenche le cycle de démagnétisation
précédemment défini, lequel peut durer au total environ 20 secondes,
chaque train d'impulsions ayant lui-même une durée de l'ordre du dixième
de seconde. A l'issue de ce cycle, la palette peut être extraite de la zone 3,
tous les produits qu'elle porte se trouvant alors démagnétisés.
En se référant à la figure 6, on notera qu'avec le même
dispositif, mais en déclenchant seulement le premier train d'impulsions T1,
il est possible d'effectuer une opération inverse de magnétisation complète
des produits.
Le dispositif de démagnétisation, précédemment décrit, donne
entière satisfaction pour la démagnétisation de produits tels que tôles,
ossatures, fils ou bandes, disposés de telle sorte qu'ils forment un angle
compris entre 0° et 60°, par rapport à la direction du champ magnétique
du bobinage 1, donc par rapport à l'axe A. Toutefois, ce dispositif peut
s'avérer insuffisant ou inadapté, pour des produits orientés différemment,
par exemple des produits disposés verticalement, ou des produits orientés
transversalement.
Pour résoudre cette difficulté, il est encore proposé dans le
cadre de la présente invention, comme le montre la figure 7, un dispositif
de démagnétisation qui comprend une pluralité de bobinages entourant la
zone libre 3, du genre "tunnel", prévue pour recevoir le ou les produits à
démagnétiser. Le dispositif comprend un premier bobinage 1 d'axe
horizontal A longitudinal, au moins un autre bobinage 6 d'axe vertical B, et
au moins un autre bobinage 7 d'axe transversal C. En de qui concerne plus
particulièrement les bobinages supplémentaires, il peut être prévu :
- deux bobinages 6 d'axe vertical B, situés respectivement à la
base et au sommet du "tunnel", et couplés entre eux ;
- deux bobinages 7 d'axe transversal C, situés respectivement
sur les deux côtés du "tunnel", et eux aussi couplés entre
eux.
Pour l'utilisation de cette variante du dispositif, l'opérateur
dépose encore la palette portant les produits à démagnétiser dans la zone
libre 3, et il commande, successivement dans les trois bobinages 1, 6 et 7,
la répétition d'un cycle de démagnétisation tel que précédemment défini.
L'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention, telle que
définie dans les revendications, en modifiant le nombre total des trains
d'impulsions, ou le nombre des impulsions dans chaque train, ou encore le
nombre des bobinages dans lesquels sont envoyés les trains d'impulsions.
Dans le même ordre d'idées, l'invention est applicable à la démagnétisation
de tous produits unitaires ou groupés, de faible épaisseur ou fabriqués à
partir de constituants minces.