Mesurer la thermique moule ?

La thermique du moule a un impact important sur la qualité pièce et sur la rentabilité du process (temps de cycle, …).
Plusieurs techniques permettent aujourd’hui de mesurer soit localement, soit globalement la température d’un moule ; le pyromètre de contact, le thermocouple inséré, le pyromètre optique et la caméra de thermographie infra rouge.

Pyromètre de contact
La mesure depuis l’extérieur du moule par contact direct (pyromètre de contact) est une technologie relativement ancienne, et peu coûteuse, mais peu adaptée au process de fonderie sous pression.

Elle nécessite d’une part d’intervenir dans le moule, ce qui n’est pas compatible avec un process automatisé (barrières physiques de protection du chantier), sauf en arrêtant la fabrication.

D’autre part, le temps de réponse du pyromètre de contact est important, ce qui nécessite plusieurs secondes pour réaliser une mesure. Pendant ce temps, la température de la surface du moule se refroidit, ce qui exclu de réaliser plusieurs mesures à la suite dans un même cycle.

Enfin, le contact entre le capteur et une surface gauche de moule n’est guère facile, ce qui induit, en cas de contact imparfait, une erreur de mesure non négligeable.

Pour toutes ces raisons, le pyromètre de contact, nous semble clairement, à l’heure actuelle, le moins bon moyen de mesure.

Thermocouple inséré
On peut positionner un thermocouple à une distance relativement proche de la surface (5 mm) afin de suivre l’évolution de la température dans le temps. Un thermocouple plus profond (50 mm ou au delà) n’enregistrerait que peu les variations de températures.


Thermocouples

L’avantage d’un thermocouple est qu’il permet une lecture immédiate sur un boîtier près de la machine. L’information en température peut être communiquée à la presse à injecter et servir en surveillance de process pour rebuter en automatique les pièces si le moule n’a pas atteint une température de fonctionnement.

Cependant, le thermocouple ne délivre qu’une information très ponctuelle qui peut n’être que peu représentative de la température moyenne du moule.

De plus, ce type de mesure ne permet pas de repérer les zones froides et chaudes du moule.
Enfin, le moule, lors de sa conception, doit avoir été prévu pour l’implantation du thermocouple et le passage des cables.

Le surcoût est cependant négligeable au regard du prix du moule.

Pyromètre infra rouge
Le pyromètre infra rouge (quelquefois appelé pyromètre optique par comparaison avec le pyromètre de contact) permet de mesurer la température à distance.
Cet instrument assez récent est donc compatible avec un fonctionnement d’un chantier automatisé car il ne perturbe pas le cycle de fabrication.


Pyromètre IR, un outil à portée de tous

Cet outil est relativement simple à utiliser (émissivité à régler = 0.85 en règle général pour les moules de fonderie sous pression) et est très utile en phase de mise au point pour repérer les différentes zones thermiques d’une empreinte.

Le prix d’achat est très modeste (500 €) et en baisse.

La réalisation d’une carte thermique assez complète (quelques dizaines de points) est cependant assez longue car il est difficile de mesurer avec précision plus d’un point par cycle.
Bien qu’imparfait, c’est cependant un outil d’un rapport qualité/prix incomparable et indispensable.

Les pyromètres infra-rouge avec visée laser sont très utiles car le point laser (ou le cône laser de mesure) permet d’identifier facilement la zone de mesure.

Caméra de thermographie infra rouge
D’un coût beaucoup plus élevée à l’achat (30.000 en 2008) et d’un maniement plus complexe, la caméra de thermographie infra-rouge permet en une seule mesure de dresser une cartographie complète du moule.

Le dépouillement avec un logiciel ad hoc (fourni par le constructeur) permet de « visualiser » très rapidement les températures moyennes, minimum ou maximum de zones préalablement définies (empreinte tout ou en partie, grosses broches, carcasse, système d’alimentation, pastille, ….).

Cet outil est encore réservé aux gros budgets. Cependant, des prestataires de service peuvent offrir une solution de mesure ponctuelle intéressante.


Caméra thermographie IR, vers une démocratisation de la technologie

Dans les années à venir, le prix des caméras est amené à baisser de façon importante, permettant sans doute à la cartographie infra rouge de se démocratiser en fonderie.

Certains fondeurs utilisent déjà la thermographie infra-rouge au quotidien (caméra monté sur bras robot pour prise d'images en condition optimale).

A terme, on peut imaginer que la cartographie infrarouge pourra être utilisée de manière aussi courante que les courbes d’injection.

Une cartographie « de référence » sera prise lors de la mise au point après production stabilisée en qualité.
Ensuite, à intervalles réguliers dans le cadre de la surveillance process (ou en cas de dérive du niveau de qualité), une cartographie sera faite par un technicien et comparée avec la cartographie initiale pour appréhender des modifications locales de températures.

De tels comparatifs exigent cependant une procédure rigoureuse afin de pouvoir « superposer » 2 images thermiques et nécessitent de « caler » les angles de prise de vue, le zoom utilisé et les paramètres de prise de vue (émissivité, …).

Les principaux fournisseurs de caméra de thermographie sont : FLIR, LAND, NEC (liste non exhaustive).

---

Juillet 2008

Comments

[Louis]

Voila un bon exemple d'utilisation de la camera thermique,



A très bientot



Louis