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Test des aimants : Comment tester la force d’un aimant

Quelles sont les méthodes pour tester la force d’un aimant ?

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Résumé de la section
1. Définition
2. Corps étrangers métalliques
3. Séparation magnétique industrielle
4. Créer le bon champ magnétique
5. Vérification de la force de l’aimant
6. Problèmes courants avec les aimants
7. Pour en savoir plus sur les aimants

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1. Définition

Qu’est-ce qu’un séparateur magnétique ?

Les aimants permanents sont utilisés dans les industries de procédés pour séparer les corps étrangers de la masse des produits conformes. Les corps étrangers, généralement des pièces métalliques comme des boulons, vis ou copeaux, peuvent nuire au procédé en endommageant les équipements (rotatifs) ou au produit final. La mise en œuvre de la séparation magnétique à différents points du procédé est une solution efficace pour détecter, éliminer ou au moins isoler une production suspectée de contamination. Par exemple, les pièges magnétiques pour l’industrie agroalimentaire sont essentiels pour garantir qu’aucun corps étranger métallique ne puisse être retrouvé par le consommateur final, ce qui pourrait représenter un danger pour la sécurité alimentaire.

L’article se concentre sur la manipulation des solides en vrac et le contrôle des matières étrangères, mais les notions introduites sur les aimants restent parfaitement valables en phase liquide.

2. Gaussmètre : testeur d’aimant

Une possibilité pour mesurer la force d’un aimant, c’est-à-dire le champ magnétique qu’il génère, est d’utiliser un gaussmètre. L’outil de mesure est composé d’une sonde à appliquer sur l’aimant et d’un boîtier de contrôle affichant la valeur du champ magnétique mesuré.

Avantage :

• Lecture directe de la valeur
• Valeur précise

Inconvénient

• La mesure peut parfois être incorrecte si l’opérateur n’est pas correctement formé

Le champ magnétique diminue très rapidement avec la distance par rapport à la source. Il est donc crucial d’appliquer correctement et fermement la sonde sur l’aimant pour obtenir une bonne lecture. De plus, un aimant possède des pôles de polarité différente, et le champ magnétique varie considérablement selon qu’il est mesuré au niveau d’un pôle ou entre ceux-ci. L’opérateur utilisant le testeur d’aimant doit en être conscient pour s’assurer que la bonne valeur est enregistrée.

Les matières étrangères peuvent avoir des conséquences graves pour une usine. Leur présence dans le produit fabriqué peut entraîner :

• Dommages mécaniques supplémentaires : par exemple, si un boulon se coince dans une Écluse rotative les extrémités du rotor peuvent être endommagées et rayer le stator, entraînant la panne de la vanne, voire la génération de copeaux métalliques constituant d’autres corps étrangers
• Risques pour la sécurité du procédé : l’introduction d’une pièce métallique dans un équipement rotatif à haute vitesse, comme un Broyeur , peut provoquer des étincelles et une explosion de poussière si les conditions sont réunies (voir ATEX)
• Risques pour la sécurité du consommateur : si le produit est sensible, comme les denrées alimentaires ou les produits pharmaceutiques, la présence d’un corps étranger peut mettre en danger la santé du consommateur (ingestion d’une pièce métallique, par exemple)

La séparation magnétique des contaminants métalliques peut être utilisée pour protéger le procédé, le produit et le consommateur. Une bonne compréhension des conceptions d’aimants et de leur efficacité est nécessaire pour sélectionner et utiliser efficacement ces équipements. Les aimants constituent une couche centrale de défense pour l’élimination des corps étrangers dans les industries de procédés.

3. Séparation magnétique industrielle

Quels sont les modèles de séparateurs magnétiques disponibles ?

De nombreuses conceptions d’aimants permanents existent, mais seules quelques-unes sont réellement utiles dans les industries de procédés.

Conception de l’aimant	Utilisation	Figure
Aimants à grille / Séparateurs magnétiques à tiroir	Il s’agit de l’une des conceptions les plus répandues et efficaces pour la séparation magnétique. Plusieurs barres aimantées sont disposées côte à côte, souvent en deux couches. Le produit tombe librement sur l’aimant. L’appellation « tiroir » signifie que les barres magnétiques peuvent être facilement retirées en les tirant, comme un tiroir.
Aimants rotatifs / Tambours magnétiques	Les tambours magnétiques sont constitués de barres magnétiques disposées en cercles concentriques. L’aimant est en rotation et est alimenté par la matière tombant par gravité. Les aimants rotatifs sont souvent utilisés pour éviter le pontage de poudre sur les barres. Ils ont généralement une efficacité supérieure à celle des séparateurs statiques à tiroir.
Aimants en forme de balle / Aimants en ligne	La séparation métallique est souvent réalisée lors de la chute libre de la poudre par gravité (voir les aimants à tiroir et rotatifs), mais il peut être nécessaire d’effectuer la détection des métaux directement dans une canalisation de transport pneumatique. À cette fin, les fabricants ont développé des aimants « en forme de balle », où une grande barre magnétique (bille) est positionnée au centre de la canalisation, forçant la matière à circuler autour.
Aimants en plaque (aimants de goulotte)	Les aimants peuvent également être conçus sous forme de plaques. Ils sont parfois utilisés en amont de certaines machines (notamment les broyeurs) et se composent souvent de deux parties formant un Z. L’objectif est ici de forcer le produit à s’écouler en une fine couche et d’augmenter la surface de contact avec les plaques.

La séparation magnétique peut être utilisée sur les matières premières en poudre/solides ou sur les produits semi-finis à n’importe quel stade du procédé.

4. Créer le bon champ magnétique

Comment fonctionne un piège magnétique ? Comment s’assurer que la puissance de l’aimant est suffisante ?

Pour qu’un aimant sépare effectivement les contaminants métalliques, il doit être conçu pour générer un champ magnétique puissant. Le premier critère de conception est donc la nature du matériau magnétique. Celui-ci doit être en terres rares, et plus spécifiquement en Néodyme (NdFeB). Un tel matériau peut générer jusqu’à 13 500 Gauss (aimant nu), bien plus que les aimants en ferrite (3 000 Gauss), qui ne sont pas recommandés pour les industries de procédés sensibles.

Le deuxième critère de conception important est la géométrie de l’aimant. Le champ magnétique diminue très rapidement avec la distance par rapport à l’aimant. Par conséquent, celui-ci doit être conçu pour garantir que l’écoulement du produit reste très proche de l’aimant. Pour les séparateurs à tiroir, par exemple, cela est réalisé en alignant plusieurs tubes de manière rapprochée (généralement 50 mm centre à centre) et sur deux couches. Ainsi, il est garanti que le produit rencontrera effectivement un champ magnétique suffisamment fort pour séparer les métaux.

La combinaison de la force de l’aimant et de la géométrie aboutit à une certaine efficacité pour l’aimant. Cette efficacité n’est pas la même pour tous les métaux, car elle dépend des propriétés magnétiques du matériau à séparer. Dans un aimant statique correctement conçu et exploité, les efficacités suivantes doivent être attendues :
- Acier au carbone : 100 %
- Acier inoxydable 304 : min. 85 %
- Acier inoxydable 316 : min. 70 %

Les efficacités avec un aimant rotatif sont généralement plus élevées ; avec un aimant en ligne (canalisation de transport), elles peuvent être plus faibles.

5. Vérification de la force de l’aimant

Comment mesurer la force magnétique d’un aimant ?

Il peut être nécessaire de valider la force d’un aimant pour des raisons de conformité ou pour suivre une éventuelle perte de puissance au fil du temps (surtout si l’aimant fonctionne à haute température).

Deux types de tests sont couramment admis : le test de traction, dans lequel on mesure la force nécessaire pour retirer un morceau de métal de l’aimant, et l’utilisation d’un gaussmètre permettant de lire la valeur du champ magnétique.

6. Problèmes courants avec les pièges magnétiques

Les pièges magnétiques sont généralement des équipements fiables, mais un certain nombre de problèmes peuvent nécessiter des corrections :

Tableau 2 : problèmes courants avec les pièges magnétiques

Problème	Cause racine et action
L’intensité magnétique diminue avec le temps	L’aimant peut être soumis à des températures élevées – contrôler les températures auxquelles l’aimant est exposé
La force magnétique semble inférieure aux spécifications du fournisseur	Vérifier que le gaussmètre est utilisé correctement Si le modèle est équipé d’un extracteur, tester l’aimant sans l’extracteur

7. Pour en savoir plus sur les aimants

La filtration magnétique permet de capter différents contaminants dans les industries de solides en vrac, en éliminant les corps étrangers.

Les aimants sont des composants clés dans un procédé de poudre pour garantir la fiabilité, la sécurité de l’installation et la sécurité du produit. Les séparateurs magnétiques permettent d’éliminer les contaminants métalliques des flux de solides en vrac. Différents modèles existent, incluant des aimants rotatifs ou des tiroirs magnétiques facilement accessibles pour le nettoyage.

Veuillez suivre le lien pour accéder aux détails théoriques et de conception des aimants : Tout ce qu’il faut savoir sur les aimants industriels pour le contrôle des poudres