Technologie de démagnétisation

Que se passe-t-il à l’intérieur d’un matériau ferromagnétique lors de la magnétisation ? Le champ magnétique extérieur (champ H) aligne les aimants élémentaires à l’intérieur d’un matériau.
Les aimants élémentaires dans les matériaux ferromagnétiques ne sont pas situés librement dans le matériau, ils sont groupés en domaines.

Ces domaines (également appelés domaines de Weiss) sont séparés les uns des autres par des parois de Bloch. La taille des domaines est généralement inférieure à 100 µm (pour un matériau non magnétisé), l’épaisseur des parois de Bloch ne représente que quelques centaines d’espacements d’atomes.

Les parois de Bloch sont décalées dans le matériau avec un champ magnétique extérieur croissant et le flux magnétique ainsi associé (champ B). Ce flux magnétique induit n’augmente cependant pas de manière uniforme mais par petits sauts irréguliers, appelés sauts de Barkhausen. Lorsque le champ magnétique devient plus fort, des domaines toujours plus grands se forment ainsi avec le même alignement des aimants élémentaires. Dans l’idéal, il apparaît un seul grand domaine avec des aimants élémentaires magnétiquement ancrés lors de la saturation magnétique. Après une magnétisation, les matériaux ferromagnétiques retrouvent un magnétisme plus ou moins élevé, également appelé magnétisme résiduel ou rémanence.

La démagnétisation est obtenue en mettant les aimants élémentaires redressés dans un désordre homogène à l’aide du champ alternatif magnétique et en créant une structure de domaine la plus précise possible. La puissance de démagnétisation qui doit être appliquée à cet effet, est définie comme l’intensité de champ. Celle-ci dépend du courant, de l’ouverture de bobine, de la longueur de bobine et du nombre d’enroulements.

Une démagnétisation est alors réussie lorsque l’impulsion de démagnétisation est telle qu’après avoir atteint l’intensité de champ maximale nécessaire, tous les aimants élémentaires, même ceux à l’intérieur du matériau, sont inversés dans une direction. Lors de la réduction de l’intensité de champ qui suit, les aimants élémentaires sont d’abord homogénéisés. Une structure de domaine précise est créée grâce aux vibrations de la fréquence. Cela a d’abord lieu à l’intérieur du composant. Les aimants élémentaires à l’extérieur et sur la surface sont cependant encore inversés jusqu’à ce que le champ de démagnétisation appliqué se soit complètement affaibli. Le composant est ainsi démagnétisé de l’intérieur vers l’extérieur.

Les composants faiblement magnétisés, qui présentent des parois de Bloch décalées dans le matériau, et pour lesquels aucun ancrage des aimants élémentaires n’a encore eu lieu, peuvent être traités avec un champ de démagnétisation plus faible que le matériau entièrement magnétisé.

Si un matériau ferromagnétique s’est magnétisé une fois, cette magnétisation demeure en théorie pour une durée illimitée.
Un matériau magnétique peut être démagnétisé avec les méthodes suivantes :

1. Réchauffement du produit avec la température de Curie.
2. Forte vibration (coup de marteau) qui peut entraîner une réduction de la magnétisation à l’aide du champ magnétique propre.
3. Démagnétisation par un champ alternatif magnétique, appliqué à l’extérieur et diminuant en alternance.
4. Décalage du champ magnétique en créant un champ magnétique contraire par une inversion de polarité avec arrêt de la source du champ. Le magnétisme dans le composant devient quasiment nul avec un réglage de champ finement dosé. Cette méthode est appelée démagnétisation Knock-down.

Certains types d’acier sont non magnétiques. Cela n’est cependant pas toujours le cas et entraîne souvent une confusion. Notamment pour l’acier inoxydable, la désignation du matériau à elle seule ne suffit pas pour pouvoir définir les propriétés magnétiques. La largeur de bande à l’intérieur de la classe de matériau peut être magnétique et non magnétique. Les propriétés magnétiques dépendent des structures à l’intérieur de l’acier. On différencie les structures suivantes:

• austénitiques
• ferritiques
• martensitiques

Un test magnétique permet de définir facilement si un acier est magnétique ou non : Si un aimant adhère, il est ferritique ou martensitique. Les aciers austénitiques ne sont généralement pas magnétiques. La structure de l’acier austénitique peut cependant se modifier lors de la déformation et devenir martensitique. La structure martensitique peut uniquement redevenir austénitique grâce à un processus de recuit mais uniquement lorsque le composant le permet également.

Non, lors de la démagnétisation, les propriétés physiques ne sont pas modifiées. La structure reste martensitique (μr > 1) et est de nouveau magnétisable. Avec la démagnétisation de l’acier, on n’obtient pas un acier inoxydable austénitique, non magnétique. La démagnétisation enlève seulement une magnétisation présente dans le matériau.

Un champ magnétique alternatif décroissant peut être généré en principe de deux manières:

1. Démagnétisation avec augmentation de la distance
   Le composant à démagnétiser est généralement placé dans un tunnel de démagnétisation ou sur un démagnétiseur à plaques ou étrier à une vitesse modérée et uniforme. Le champ magnétique alternatif s’affaiblit ainsi lorsque la distance entre le composant et la source du champ magnétique augmente. La puissance de démagnétisation dépend principalement de l’intensité de champ générée, la profondeur d’insertion est cependant définie par la fréquence du champ alternatif. La vitesse à laquelle le composant peut être extrait du champ alternatif, dépend également de la fréquence. Il est ainsi important que le composant soit encore exposé à des vibrations suffisantes pendant la décroissance du champ alternatif.

2. Démagnétisation par une impulsion de démagnétisation
   La deuxième variante est la démagnétisation statique avec une impulsion de démagnétisation. Le composant n’est ainsi pas déplacé, mais une unité de commande commande le champ magnétique alternatif avec du courant. Le champ magnétique alternatif est d’abord amené à l’intensité de champ maximale puis il est réduit de manière monotone à un champ zéro.

• L’intensité de champ faible peut conduire, en raison de la chaleur, à ce que les aimants élémentaires ne soient pas tous redressés à l’intensité de champ maximale sur un composant. Les aimants élémentaires qui ne pourraient pas être redressés, pourraient alors donner un magnétisme résiduel accru. La profondeur d’insertion peut être optimisée avec une réduction de la fréquence. On utilise généralement des convertisseurs de fréquence pour modifier la fréquence du raccordement au réseau. Lors d’une démagnétisation par impulsion, l’intensité de champ peut être amplifiée plusieurs fois grâce à une brève durée d’activation. Une surchauffe de la bobine survient grâce à la durée de cycle réglée et à une durée de courant maximale inférieure à quelques centièmes de secondes. Les intensités de champ magnétiques ainsi beaucoup plus élevées garantissent, en cas de configuration correcte, une démagnétisation complète, même à l’intérieur du matériau.
• La magnétisation par impulsion, notamment avec la technologie Maurer-Degaussing^®, permet de démagnétiser les grands modules. La démagnétisation des outils de poinçonnage sans démontage permet de gagner du temps par exemple et évite la perte des réglages. Avec les installations performantes, des paniers de lavage pleins de produits en vrac peuvent également être démagnétisés en moins de quelques secondes. Cela entraîne une productivité très élevée de l’installation de démagnétisation.
• La démagnétisation par impulsion offre une sécurité de processus maximale car la courbe d’impulsion peut être contrôlée par rapport à ses propriétés prédéfinies. En cas de positionnement uniforme des composants, on peut s’attendre à un résultat optimal. Une démagnétisation sans erreur est possible avec la démagnétisation par impulsion.

Une démagnétisation avec la technologie Maurer Degaussing^® vous offre des avantages décisifs par rapport aux systèmes de démagnétisation traditionnels:

Intensité de champ élevée

L’intensité de champ est l’un des principaux paramètres lors de la démagnétisation. Il suffit de créer l’intensité de champ maximale pour une courte durée et pendant au moins une oscillation sinusoïdale complète. Le courant alternatif maximal qui circule généralement dans une bobine en cuivre, est limité physiquement par la résistance inductive et ohmique. Pour laisser s’écouler un courant actif le plus élevé possible malgré ces résistances, les machines équipées de la technologie Maurer Degaussing^® fonctionnent avec un multiple de la tension secteur utilisée.

Champ alternatif décroissant et précis

Champ alternatif décroissant et précis
Si l’intensité de champ maximum est atteinte, l’impulsion de démagnétisation doit alors faiblir de manière précise et monotone. La précision avec laquelle le courant diminue a un effet direct sur le résultat de la démagnétisation. Même les plus petites irrégularités entravent la répartition aléatoire et homogène de la structure magnétique dans le composant.

Symétrie parfaite du champ à la sortie

Dans la phase finale de l’impulsion, le plus petit écart de symétrie entre le pôle Nord et le pôle Sud de l’intensité de champ active entraîne déjà un magnétisme résiduel sur le composant. Un écart de symétrie peut également avoir lieu en raison d’un champ magnétique induit de l’extérieur, généralement le champ magnétique terrestre. Le magnétisme résiduel n’est ainsi pas seulement dû à la précision de l’impulsion de démagnétisation. Cet effet apparaît principalement sur les pièces allongées et les produits en vrac.
Grâce à des mesures, comme le blindage magnétique des composants pour les protéger du champ magnétique terrestre lors de la démagnétisation, les résultats visés peuvent être considérablement améliorés pour les produits en vrac ou les pièces allongées. Cette mesure unique est protégée par les droits de brevet par Maurer Magnetic.

Puissance purement active

L’inductivité (une bobine fonctionnant à la tension alternative) pendant le fonctionnement génère un courant réactif et une puissance réactive indésirables qui chargent inutilement le réseau et les installations et entraînent des coûts. La méthode Maurer Degaussing^® compense entièrement cette puissance réactive et consomme exclusivement la puissance active.

Courbe de l’impulsion de démagnétisation avec la technologie Maurer Degaussing^® :

Maurer Magnetic a, avec la technologie Maurer Degaussing^®, mis en œuvre toutes les possibilités physiques pour une démagnétisation économique, efficace et complète.
Cette technologie permet non seulement d’obtenir une démagnétisation jusque sous le champ magnétique terrestre, mais elle garantit aussi une capacité de processus productive et très économe en énergie.

Champ de démagnétisation englobant

Pendant la démagnétisation, le composant est, dans l’idéal, entièrement entouré par un champ de démagnétisation le plus homogène possible. C’est pourquoi nous utilisons généralement pour nos installations des bobines de démagnétisation et pas des étriers.

En savoir plus sur la technologie Maurer Degaussing^®

Une bobine de tunnel (bobine à air) est un démagnétiseur simple qui fonctionne normalement directement sur le secteur avec 50/60 Hz. Le champ alternatif décroissant est atteint en augmentant la distance, ce qui signifie que le composant doit ainsi être déplacé de manière uniforme par la bobine. La zone après la bobine est appelée zone de sortie. Selon la géométrie du composant et la taille de l’ouverture de bobine, la zone de sortie correspondant à env. trois à six fois la largeur de la bobine.

• Longue voie de sortie requise
• Intensité de champ faible à modérée (< 30 kA/m)
• L’action de démagnétisation dépend du mouvement et de la forme du composant
• Puissance réactive élevée et rendement faible

Un démagnétiseur à plaques fonctionne avec une bobine intérieure avec noyau en fer ou un étrier. Le flux magnétique est dirigé par l’étrier sur les plaques polaires et regroupé entre les deux plaques polaires dans l’entrefer. Dans la zone d’action étroite de l’entrefer, il est possible d’obtenir des intensités de champ élevées mais la profondeur active est limitée à quelques millimètres. C’est pourquoi la méthode est uniquement adaptée aux composants minces. Comme pour une bobine de tunnel, le champ alternatif décroissant est généralement produit par le mouvement ou l’augmentation de la distance vis-à-vis de la plaque polaire.

• Champ non homogène et donc influence plus grande de la position du composant et de sa taille
• L’action de démagnétisation dépend du mouvement du composant
• Composants plats généralement
• Profondeur d’introduction typique < 10…15 mm
• Partiellement, pas de durée d’activation à 100 %
• Lors de la commande manuelle, l’exposition du champ est souvent supérieure à la valeur limite autorisée.
• Rayures possibles sur les composants sensibles ou polis

Un démagnétiseur à étrier a généralement la même structure qu’un démagnétiseur à plaques, mais sans plaques polaires. Le flux magnétique est moins concentré, ce qui génère un flux de fuite plus important. L’intensité de champ est donc plus faible.

• Intensité de champ souvent insuffisante
• L’action de démagnétisation dépend du mouvement du composant
• Composants plats généralement
• Profondeur d’introduction typique < 15…20 mm
• Généralement, pas de durée d’activation à 100 %
• Lors de la commande manuelle, l’exposition du champ est souvent supérieure à la valeur limite autorisée.
• Rayures possibles sur les composants sensibles ou polis

Sur un double étrier de démagnétisation, un étrier est placé sous et sur le composant. Les démagnétiseurs à double étrier sont utilisés dans les supports de marchandises en raison du réglage vertical éventuel avec les composants ou pièces de plus grande taille.

• Champ homogène uniquement pour les plaques plates et les composants de même hauteur
• Réglage vertical proche de la pièce nécessaire
• Interruption du champ lorsqu’on quitte la zone active
• L’action de démagnétisation dépend du mouvement du composant
• Généralement, pas de durée d’activation à 100 %
• Intensité de champ souvent insuffisante
• Uniquement adapté aux formes plates, pas décalées

Pour démagnétiser les aimants permanents, on utilise un champ magnétique avec une intensité de champ très élevée, les aimants sont alors composés de matériaux magnétiques qui présentent une force coercitive beaucoup plus élevée (wikipedia/Koerzitivfeldstärke) que le fer ou l’acier. Après la fabrication et l’usinage, les aimants sont magnétisés avec un champ magnétique très puissant, intensité de champ* de jusqu’à 5 Tesla en fonction du matériau magnétique. Pour les aimants de terres rares, le champ magnétique des installations de démagnétisation industrielles traditionnelles n’est pas suffisamment fort pour remettre le matériau magnétique dans l’état magnétique d’origine. Cela notamment à la suite de l’ancrage magnétique fort et de la nucléation de la magnétisation.

*Samarium Cobalt 2/17

AlNiCo

Il s’agit du matériau magnétique le plus facile à démagnétiser. Avec des intensités de champ à partir de 350 kA/m, il est possible d’obtenir une démagnétisation complète de ces matériaux sans l’inconvénient des propriétés magnétiques.

Ferrite dure

Les aimants en ferrite dure peuvent être parfaitement démagnétisés par réchauffage dans un four à plus de 450 °C. Ils sont également parfaitement démagnétisés avec une installation de démagnétisation puissante et, si nécessaire, avec des concentrateurs de flux appropriés. Des intensités de champ supérieures à 800 kA/m sont requises à cet effet. L’état initial est atteint jusqu’à des champs magnétiques résiduels faibles.
Les germes magnétiques résiduels nécessitent des intensités de champ plus élevées pour la remagnétisation par rapport aux aimants démagnétisés dans un four.
Cela ne présente aucun inconvénient pour les propriétés magnétiques.

Plastoferrite

Les plastoferrites ne contiennent pas suffisamment de plastiques résistant à la chaleur comme liants, ce qui exclut toute démagnétisation dans un four. L’unique possibilité est d’utiliser des démagnétiseurs puissants.
Cela ne présente aucun inconvénient pour les propriétés magnétiques.

Néodyme

Les aimants en néodyme peuvent difficilement être démagnétisés par un champ magnétique très puissant. Une démagnétisation par réchauffement est plus facile.
Le matériau est toutefois ainsi affaibli. Après une remagnétisation, l’état initial n’est plus complètement atteint et la puissance des aimants en néodyme est réduite d’un certain pourcentage. Ces types d’aimants sont généralement dotés d’un revêtement galvanique qui subit également des dommages. Hormis le réchauffement, la méthode Knock-down peut être appliquée.

Samarium-Cobalt

Se comporte comme les aimants en néodyme. Le matériau est très fragile, mais il ne nécessite pas de revêtement en raison de sa résistance à la corrosion.
La démagnétisation dans un four est donc la méthode privilégiée car des intensités de champ très élevées, supérieures à 4000 kA/m sont nécessaires pour la démagnétisation du champ alternatif. Aucune démagnétisation complète ne serait également possible avec la nucléation. Le matériau perd également un certain pourcentage de ses propriétés magnétiques en raison de la chaleur lors de la démagnétisation.