Forge à induction?

Bonsoir
Dans l'Auto Mobile, il y à beaucoup de pièces qui sont (chauffées par induction HF) puis traitées,
beaucoup de pignons en série, sur des machines automatisées.
J'ai travaillé sur des Trempe HF pour les couronnes de démarreur (volant Moteur).
Mais il faut une source de puissance HF derrière l'Inducteur, et un refroidissement important qui passe dans l'inducteur.
et éfectivement çà chauffe trés rapidement comme on vois sur le lien joint.

Je vois pas un Maréchal Ferrant, se déplacer avec un gros semi remorque, et avoir la force 380V et X Ampères,
pour 4 fers.

Aprés, les plaques à inductions, c'est pour chauffer du liquide dans une casserole,
Chauffer un fer à cheval, c'est autre chosse !

Cordialement.
jpal7@

quel serait l'avantage d'une forge a induction ?

le chauffage a induction est interressant pour les cas ou le chauffage par le feux marche mal , par exemple pour fondre de la fonte ou de l'acier : comme on est proche de la temperature maxi de la flamme le rendement d'un foyer simple est très mauvais

pour la temperature de forge le feux de gaz suffit largement , et on peut avoir toute la puissance que l'on veut

une plaque a induction a une puissance trop faible ça serait comme voulloir chauffer un fer a cheval sur une cuisiniere a gaz ordinaire

autre difference plus grave : le bobinage de la plaque a induction ne supporterait pas la proximité d'une piece chauffé au rouge ... c'est pour cela que les vrai four a induction on des grosse bobine refroidie par de l'eau

faire un four a induction avec une cuisiniere a induction , ça serait comme faire un camion avec une mobylette ...

je crois que ton collègue aura tout intérêt à modifier sa forge à Gaz (j'imagine qu'elle est alimentée en air par un venturi), ça fait un bail que nous utilisons des forges à air forcé ; la conso diminue allègrement (moins de 100g de gaz!!) et une bonne dizaine d'heures de forge à plein régime (jusque 20 heures en régime normal)

une forge a gaz consomme beaucoup de gaz , mais il suffit d'avoir des bouteille d'avance , ça ne consomme que quand ça chauffe pas d'abonement

avec l'electricité , il faut un gros abonement pour avoir une grosse puissance disponible , un peu ruineux

une seule bouteille de propane 13KG peut produire 100kW le temps de chauffer un gros truc si on la met dans un bac d'eau chaude pour ne pas qu'elle se refroidisse , pour avoir la même puissance en electricité il faut payer un abonement ruineux

plein délire non, mais il faut de sacrés moyens, c'est tout
mais tu peux déja conseiller à ton collègue de : modifier ses bruleurs, et son isolation, surtout s'il utilise une proforge (les forges de 90% des maréchaux) ; remplacer la brique lourde par de la JM26 plus légère et isolante, elle facilite la montée en chaleur, ou encore fibre céramique enduite de blackite (encore plus léger et plus isolant)
il baissera sa conso de manière drastique

la JM26, je l'achète chez "les cousins" le prix est plus que correcte
et vu que de toute façon ; il a promis qu'il augmenterai le pouvoir des chats

Slt !

Une discussion sur le forum parle du chauffage par induction :
https://www.usinages.com/threads/chauffage-par-induction-tres-simple.66720/

Si cela peut t'aider...

Bonne journée,

Beau94

Bonjour,
L'induction n'est pas la bonne piste si tu souhaites chauffer un fer à cheval: c'est une chose qui peut se faire par résistance, comme sur cette vidéo. C'est une technique très courante dans l'industrie, notamment pour le soudage à chaud.

par résistance!!! pourrais tu nous dire quelle puissance et combien de temps seraient nécessaires s pour chauffer un lopin de 150g à 950° ?
Je pense que tu n'as pas bien lu la question ; il faut du transportable facilement

Je vois que quelques précisions sont nécessaires.
Le chauffage par induction est un chauffage par résistance. Je ne parle pas du chauffage par induction dans les cuisines (parce que je ni m'y suis jamais intéressé) mais de celui utilisé dans l'industrie . L'un des plus simples et AMHA le seul qui conviendrait pour un fer à cheval est celui que l'on utilise pour chauffer les gros roulements à billes ou à galets. On prend un transfo dont on branche le primaire sur le secteur et le secondaire est constitué par le roulement lui-même parce que le circuit magnétique peut être ouvert et on peut enfiler un élément dans le roulement (voir la doc SKF par exemple) Avec un fer à cheval il faut refermer le circuit secondaire constitué par le fer sur lui-même. C'est là que naît la difficulté car il faut une liaison capable de tenir des centaines d'ampères. En plus comme le fer à cheval va devenir tout rouge (c'est le but, non ?) il va rayonner de la chaleur un max et tout va cramer. Pour se passer de circuit magnétique on utilise non plus le secteur mais un générateur Haute Fréquence. Mais le principe reste le même. On réalise un transformateur ; le primaire est connecté au générateur et c'est un tuyau de cuivre dans lequel circule de l'eau pour qu'il ne crame pas. Le secondaire est ici aussi la plupart du temps la pièce métallique que l'on veut chauffer. Si on veut chauffer du non métallique on peut par exemple mettre au centre du primaire un tube de graphite qui lui va chauffer par résistance et communiquer sa chaleur à ce qui se trouve en son milieu : la pièce à chauffer.
Pour des considérations annexes tout cela me semble mal adapté au chauffage d'un fer à cheval car comme déjà dit il faut que seul le fer monte en température donc il faut le confiner au maximum. Tout ça ajouté au fait qu'une forge à induction transportable nécessiterait un groupe électrogène de plusieurs kW (dizaines ?)fait que ce serait du délire d'aller dans cette voie. Il est évident que la seule solution économique, pratique et efficace c'est une bouteille de propane et un chalumeau approprié installé dans un foyer de briques réfractaires. En plus tout ça est à la portée d'un bon bricoleur.
Maintenant c'est vous qui voyez.
Stan

merci pour les précisions techniques stanloc
je pense que l'ami satamax avait bien compris que c'était peine perdu. Pour en revenir à l'induction pour la forge, il y a ça :


un truc essentiel me chagrine dans cette vidéo : le type saisit l'enroulement aussitôt après avoir retiré la pièce ; vu la couleur, celle ci est grosso modo à 850°, elle à donc du émettre un rayonnement énorme : je sais de quoi je parle, j'ai eu plus souvent qu'a mon tour, les poils roussis par ce phénomène

Bonjour,
C'est vrai que l'induction est assez analogue à l'effet joule direct, mais j'avais entendu un maréchal-ferrant parler de ce genre d'équipement portatif, semble-t-il, et ne nécessitant pas tant de courant que ça puisque l'apport est très localisé et bref... Cependant, je ne trouve pas trace de ce matériel.
Il reste qu'une forge à gaz représente une solution pratique et économique, ce qui explique que d'autres solutions ne se soient pas imposées.

@christophe81 : l'enroulement en cuivre est constitué d'un tuyau refroidi par eau, ce qui explique qu'il soit possible de le saisir à la main sans se brûler.

Bonjour

Je m'intéresse au sujet silencieusement depuis quelques temps. Sans vouloir contredire qui que ce soit, voici ce que j'ai trouvé:
- la T° d'un morceau de métal est fonction de :
La puissance de chauffe apportée
Des pertes de chaleur dans l’environnement
De la masse à chauffer
De la conductivité et de la conductibilité thermique du matériau
Du temps de chauffe.
De la T° finale visée.
Je déduis de ces règles de base ( en prenant un cas extrême) qu'une chauffe de puissance dérisoire dans un milieu sans perte thermique, permettra d'obtenir une température infinie de n'importe quelle masse de métal, mais au bout d'un temps infini.

OK, nous ne sommes pas dans un laboratoire ...
Restons dans les généralités;

La chauffe par induction présente:
l'avantage de chauffer le métal "par l'intérieur". Cela minimise les pertes car l'air environnant est chauffé par la pièce et non par l'air qui est lui même chauffé par la flamme (pour la combustion).
Permet de calorifuger la pièce directement au contact de la pièce et de l'inducteur donc là encore, en minimisant le volume calorifugé, on réduit les surfaces de perte donc aussi les pertes.
Il n'y a pas de mouvement d'air au contact de la pièce, donc encore poins de perte.

Avec un abonnement EDF de tout particulier, on sait soutirer 3000 W (16A sous 220 Volts)

Les plaques à induction de cuisinière comportent des capteurs de T° pour limiter la chauffe, entre autre pour assurer la tenue des composants, et éviter de mettre le feu dans la cuisine.

L'encombrement de l'électronique pour un 3000W est inférieur au volume d'une boite à chaussures, donc aussi inférieur à celui d'une bouteille de gaz.
L'encombrement de plusieurs couches de "laine" isolante est inférieur (pour un fer à cheval) à celui d'une forge.
La masse d'un ensemble à induction de 3000W est inférieur à 2 kg.

Là , maintenant, je vous livre ma conclusion personnelle:
L'utilisation de l'induction pour une forge n'est pas habituelle, mais à mon avis, elle n'est pas impossible, et comme pour toute activité, elle résultera d'un ensemble de compromis.

Nota: je ne suis pas Normand !! J'essaie de faire une approche un peu rationnelle.

A suivre peut être ..

christophe81 a dit:

merci pour les précisions techniques stanloc
....
un truc essentiel me chagrine dans cette vidéo : le type saisit l'enroulement aussitôt après avoir retiré la pièce ; vu la couleur, celle ci est grosso modo à 850°, elle à donc du émettre un rayonnement énorme : je sais de quoi je parle, j'ai eu plus souvent qu'a mon tour, les poils roussis par ce phénomène

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Peut être faits tu une petite erreur: l'enroulement ne rayonne pas toute la puissance, ce sont les ondes qui transportent la puissance, et d'autre part, les enroulements sont refroidis par circulation interne d'eau. Il faut les refroidir car ils sont chauffés par le rayonnement issu de la pièce, (et par quelques toutes petites pertes joule liées à la circulation du courant électrique dans l'enroulement)

Roll a dit:

Bonjour,
C'est vrai que l'induction est assez analogue à l'effet joule direct, mais j'avais entendu un maréchal-ferrant parler de ce genre d'équipement portatif, semble-t-il, et ne nécessitant pas tant de courant que ça puisque l'apport est très localisé et bref... Cependant, je ne trouve pas trace de ce matériel.
Il reste qu'une forge à gaz représente une solution pratique et économique, ce qui explique que d'autres solutions ne se soient pas imposées.

@christophe81 : l'enroulement en cuivre est constitué d'un tuyau refroidi par eau, ce qui explique qu'il soit possible de le saisir à la main sans se brûler.

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Pour trouver du portatif pour garages automobile, cherche FACOM induction
Il y a de l'outillage d'environ 1000 W avec une chauffe limitée à 3 minutes suivi de 3 minutes de refroidissement .
Le prix varie de 800 à beaucoup plus en fonction des boucles d'induction fournies.

Pour une forge, j'ai pas trouvé

Charly 57 a dit:

Peut être faits tu une petite erreur: l'enroulement ne rayonne pas toute la puissance, ce sont les ondes qui transportent la puissance, et d'autre part, les enroulements sont refroidis par circulation interne d'eau. Il faut les refroidir car ils sont chauffés par le rayonnement issu de la pièce, (et par quelques toutes petites pertes joule liées à la circulation du courant électrique dans l'enroulement)

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je veux bien, que l'enroulement soit refroidi, mais vu la quantité de rayonnement émise par la pièce, (je ne parle pas du rayonnement de l'enroulement), il devrait quand même être chaud (et pour m'être brûlé un paquet de fois rien qu'en tenant la main trop proche d'une pièce, je sais ce qu'est le rayonnement )non?

pour ce qui est d'utiliser l'induction pour forger, évidemment c'est possible, pour des chauffes localisées c'est très simple, la preuve en est avec cette vidéo ; pour un fer à cheval, qui doit être chauffé de façon homogène, il faut un enroulement balaise (permettant de chauffer l'ensemble du fer : 15cm de diam en gros) c'est là que je me pose la question : quelle puissance nécessaire? dans la vidéo y'a déja 15KW...

Attention aux conclusions que l'on peut faire à la vue d'une vidéo sur internet. Je trouve que bien trop souvent des forumeurs nous sortent des vidéos pour nous prouver quelque chose.
Je viens de lire quelque chose d'erroné. Le chauffage en HF n'est pas un chauffage qui se produit au sein de la matière, c'est tout le contraire. Plus la fréquence d'un courant augmente plus l'effet de peau est présent. Les courants HF circulent en surface. Et c'est bien leur intérêt pour nos guidages linéaires cylindriques. On chauffe la barre en HF et on la trempe dans l'eau de sorte que seule la surface sur 2-3 mm de profondeur a subi la trempe. le but recherché est d'augmenter la dureté en surface sans rendre la barre cassante ou sans trop la déformer.
Je replace mon interrogation : si on veut une forge portable je pensais qu'il fallait ne pas compter sur un compteur EDF alors quid de votre chauffage par induction ?
Attention aux trucs bricolés en HF car la pollution électromagnétique non maîtrisée va vous attirer les foudres des voisins et de l'EDF.
Attention avec la HF aux tensions électriques en présence et aux risques importants d'électrocution. Tous les fours HF que j'ai vu fonctionner, on les regardait de très loin.
Stan

stanloc a dit:

Attention aux conclusions que l'on peut faire à la vue d'une vidéo sur internet. Je trouve que bien trop souvent des forumeurs nous sortent des vidéos pour nous prouver quelque chose.
Je viens de lire quelque chose d'erroné. Le chauffage en HF n'est pas un chauffage qui se produit au sein de la matière, c'est tout le contraire. Plus la fréquence d'un courant augmente plus l'effet de peau est présent. Les courants HF circulent en surface. Et c'est bien leur intérêt pour nos guidages linéaires cylindriques. On chauffe la barre en HF et on la trempe dans l'eau de sorte que seule la surface sur 2-3 mm de profondeur a subi la trempe. le but recherché est d'augmenter la dureté en surface sans rendre la barre cassante ou sans trop la déformer.
...
Stan

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Salut stan
Tu dis que plus la fréquence est élevée, plus il y a d'effet de peau. OK
L'effet de peau est utilisé pour une chauffe dans la partie superficielle de la matière. OK
Le pendant de ces vérités est:
- la profondeur de la pénétration des ondes est fonction de la fréquence. Donc avec une fréquence plus basse, on pénètre plus profondément
- l'énergie se développe DANS la matière.
Nous disons donc la même chose.

A titre d'exemple, une application similaire mais différente est le four à micro onde pour lequel:
on a accordé la fréquence sur la molécule d'eau. (beaucoup plus élevée que pour les métaux)
On a accordé la fréquence pour avoir une pénétration d'environ 2 cm
on arrive a avoir le cœur de l'aliment qui soit chaud, sans que le plat ne soit tiède.
les parois du four restent froides.

stanloc a dit:

Je replace mon interrogation : si on veut une forge portable je pensais qu'il fallait ne pas compter sur un compteur EDF alors quid de votre chauffage par induction ? Stan

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Pour ce qui est de la portabilité d'un compteur EDF, je suis d'accord, c'est pas facile !!!! si on admet que l'on veuille forger en déplaçant le forgeron au milieu du champ, plutot que de rapprocher l'animal de l'écurie, ou en admettant qu'il n'y a pas d'électricité a proximité de l'écurie ....
Mais si on regarde un peu plus largement on trouve des groupes électrogène qu'il faudra éliminer car trop encombrants, ou par peur de faire peur au cheval, alors on se tournera vers l'énergie électrique stockée dans les batteries. 3000 W fournis par du 12 ou 24 ou 48, ou 56 ou ... volts sont équivalents à 3000 W fournis par le secteur EDF. (Voitures électriques , fenwicks electriques, ....)

stanloc a dit:

Attention aux trucs bricolés en HF car la pollution électromagnétique non maîtrisée va vous attirer les foudres des voisins et de l'EDF.Stan

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Tu as raison. Pour surmonter ce problème, il suffit de reproduire les filtres existant à l'entrée des plaques de cuisson à induction. Le filtrage est reconnu conforme aux normes de pollution électromagnétique.

stanloc a dit:

Attention avec la HF aux tensions électriques en présence et aux risques importants d'électrocution. Tous les fours HF que j'ai vu fonctionner, on les regardait de très loin.Stan

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Oui, tu as encore raison: technologiquement, les fours HF développés présentent une boucle à raisonnance parallèle dans laquelle le courant est faible ( moins de pertes Joule), mais pour laquelle la tension est élevée. Il faut donc en être conscient et bien isoler les parties accessibles.
Une autre raison de se tenir éloigné est qu'une partie de notre corps soit soumis au champ et chauffe jusqu'à destruction de nos cellules. C'est le même risque qu'avec les téléphones portables pour lesquels le DAS doit être inférieur à 2W / kg de viande humaine située au contact.
Il faut aussi penser que l'on est souvent porteur de pièces métalliques comme les boutons, les bijoux, les ceintures, les lunettes .... , tout un tas d'objet qui ne manqueront pas de recevoir les ondes et de les transformer immédiatement en chaleur pour des brulures assurées.

Je suis désolé de le dire mais un four à micro-ondes n'a rien à voir avec un four HF. Déjà la fréquence des ondes du micro-onde est 1000 à 10 000 fois plus haute que celle d'un four HF. Ces micro-ondes chauffe des isolants électriques par le truchement de leurs pertes diélectriques et c'est pourquoi tout ne chauffe pas de la même façon. Dans un four HF on est en présence d'un transformateur et la liaison entre le primaire et le secondaire de ce transfo se fait par induction électromagnétique. Il faut que ce secondaire en cour-circuit soit conducteur de l'électricité.
Stan

Bonjour

Pour entrer dans le concret, je propose un petit calcul:

Puissance pour chauffer un fer à cheval
Je prends (un peu au pif) un barreau d’épaisseur 15 mm, de largeur 30 mm et de longueur 40 cm.
Formule pour calculer la puissance F en W à fournir pour élever la T° d’une pièce d’acier :

Volume de ma pièce d’acier : V= 0.15x0.3x4 = 0,18 dm3
Masse = 0.18 x 7,9 = 1,422 kg
Pour passer de 20 à 800 °C on a 780° (800° valeur prise aussi au pif) pour un premier calcul , en prenant un temps de chauffe d’une heure (sans pertes thermiques) on trouve une puissance F1 de :
F1 = (1,422 x 0,11 x 780 ) / 0,860 = 142 W
Si on a un mauvais isolement on peut doubler cette puissance pour y inclure les pertes thermiques soit une puissance à fournir de 284 W en une heure
Pour réduire le temps de chauffe, et atteindre la même température finale, il faut augmenter la chauffe proportionnellement. Exemple pour une chauffe en 30 minutes :
Pour 1/2 heure il faudra une puissance de 2 x 284 = 568 W
En prenant un très mauvais rendement électrique de 50% pour tout l’ensemble, j’arrive à une puissance électrique consommée de 2 x 568 = 1136 W
Vu de la capacité de fourniture d'électricité il faudra une alimentation capable de fournir 1136 W en 1/2 heure soit 2272 W par heure.
Si on alimente en 230 volts cela donne un courant de 10 Ampères.

J'ai pris des temps au pif, une température au pif, et un volume d'acier au pif.
J'ai pris des rendements très mauvais, tant pour l'isolement thermique que pour le système électrique, afin de pénaliser l'ensemble du raisonnement.
Les formules ne sont pas discutables.

Ma conclusion (obligatoirement fausse car je ne suis pas du métier):
Le maréchal ferrant mets en chauffe son fer brut dès qu'il arrive sur place.
Il prends 1/2 heure pour parler avec l'éleveur, amadouer le cheval, enlever l'ancien fer et conformer le sabot et alors il peut forger pour adapter le fer brut à la forme du pieds du cheval ....

Bon dimanche

euh, sauf que :
-dans une ferrure, il y a 4 pieds, sauf à avoir un cheval bancal
-lors de la pose le fer est chauffé pour être adapté : on forme un chanfrein sur toute la face supérieure avant (une chauffe par fer pour un bon maréchal) on forme l'ajusture (amincissement des éponges) (encore une chauffe)
-on re-chauffe pour régler la couverture (l'écartement)
-on positionne à chaud pour vérifier que tout soit correcte
- on ajuste
-on ferre
pour un bon maréchal : 45 minutes pour parer (couper la corne), reforger le fer, et ferrer
je passe les détails d'une ferrure, c'est pas le but du sujet
du coup, la demi heure de chauffe par fer, ben elle perd son sens ; la puissance demandée est donc bien plus importante que celle que tu prévois je pense

Pour moi la plus grosse simplification/impasse c'est de faire ce calcul sans prendre en compte les pertes par rayonnement qui croissent à la puissance 4 avec la température et les pertes par conduction/convection.
Stan

christophe81 a dit:

euh, sauf que :
-dans une ferrure, il y a 4 pieds, sauf à avoir un cheval bancal
-lors de la pose le fer est chauffé pour être adapté : on forme un chanfrein sur toute la face supérieure avant (une chauffe par fer pour un bon maréchal) on forme l'ajusture (amincissement des éponges) (encore une chauffe)
-on re-chauffe pour régler la couverture (l'écartement)
-on positionne à chaud pour vérifier que tout soit correcte
- on ajuste
-on ferre
pour un bon maréchal : 45 minutes pour parer (couper la corne), reforger le fer, et ferrer
je passe les détails d'une ferrure, c'est pas le but du sujet
du coup, la demi heure de chauffe par fer, ben elle perd son sens ; la puissance demandée est donc bien plus importante que celle que tu prévois je pense

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Salut Christophe81

Lorsque tu parles de 45 minutes, c'est en comptant pour le cheval complet (pas bancal) avec ses 4 sabots, donc 4 fers ?
Y as tu inclus le temps de chauffe de la forge ?
Au fait, quel est le poids d'un fer à cheval "standard" ?
Si tu me réponds OUI aux deux premières questions, et que la masse d'un fer est voisine de ce que j'ai pris au pif (1,422 kg) et que la température est de 800°C, la conclusion à laquelle tu arrives est correcte : pour faire 4 fers en 45 minutes il faudra plus de puissance.

Merci pour une réponse qui m'aidera a affiner.

Nota bene: je me cite:
"Si on a un mauvais isolement on peut doubler cette puissance pour y inclure les pertes thermiques soit une puissance à fournir de 284 W en une heure"
"En prenant un très mauvais rendement électrique de 50% pour tout l’ensemble"
"J'ai pris des rendements très mauvais, tant pour l'isolement thermique que pour le système électrique, afin de pénaliser l'ensemble du raisonnement."

Pourquoi "on peut doubler" et non pas "on peut multiplier par 10 cette puissance" ???????
Le bon sens ne remplace pas la connaissance.

l'energie pour monter en temperature une masse de fer est facile a calculer et ne depand que du poid

l'energie perdue par rayonement depend directement du temps pendant lequel c'est chaud : plus le chauffage est lent plus les perte par rayonement sont grave ... en dessous d'une certaine puissance on ne peut même pas atteindre la temperature prevue

l'avantage du chauffage a induction est justement de faire un chauffage très rapide , ce qui rend les perte par rayonement negligable , vu que la piece se fait chauffer en moins d'une minute : ce principe est très bon dans l'industrie quand on a facilement des centaine de KW ... pour un marechal qui se deplace de ferme en ferme ce n'est pas la peine d'y penser

pour une forge mobile un foyer a gaz reste le meilleur moyen de chauffage le plus rapide : la aussi plus le foyer est puissant plus la quantité de gaz consomé est faible , car la perte dure moins longtemps : avec une simple bouteille de propane 13kg on peut avoir une puissance enorme pendant quelques minutes