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Qu'est-ce qu'un barreau magnétique ? Le guide complet

Les barreaux magnétiques sont des dispositifs incroyablement utiles qui trouvent des applications dans de nombreux secteurs d'activité. En tant que professionnel barreau magnétique j'ai décidé de me plonger dans les tiges magnétiques - ce qu'elles sont, comment elles fonctionnent et à quoi elles servent.

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Qu'est-ce qu'un barreau magnétique ?

Un barreau magnétique est un aimant cylindrique puissant utilisé pour filtrer les fines particules magnétiques et les impuretés des liquides, des poudres et d'autres matériaux dans les applications industrielles.

Fabriqués à partir de matériaux magnétiques permanents puissants tels que le néodyme (NdFeB) ou le samarium cobalt (SmCo), les barreaux magnétiques génèrent des champs magnétiques élevés à leur surface afin d'attirer les contaminants ferreux lorsque le produit s'écoule autour d'eux. Cela permet une séparation et une élimination efficaces des particules de fer très fines, d'une taille inférieure à 5-25 microns.

Comment fonctionnent les barreaux magnétiques ?

Un barreau magnétique est constitué d'un noyau magnétique interne solide (l'aimant proprement dit) enfermé dans une coque en acier inoxydable non magnétique. L'enveloppe protège l'aimant fragile des dommages tout en concentrant son champ magnétique vers l'extérieur.

Lorsque le produit circule autour du barreau, le puissant champ magnétique émanant de sa surface attire les contaminants ferreux, les retirant de leur suspension pour les faire adhérer à l'extérieur du barreau. Le flux de produits est ainsi débarrassé des fragments métalliques potentiels avant les processus en aval ou l'emballage.

Les facteurs clés qui déterminent la capacité de séparation d'un barreau magnétique sont les suivants :

  • Champ de surface élevé - Mesurée en Gauss ou en Tesla, la densité du champ magnétique de la tige détermine la taille des particules qu'elle peut capturer. Les intensités de champ de plus de 12 000 Gauss sont typiques.
  • Gradient magnétique - La chute rapide de l'attraction magnétique à quelques millimètres de la surface du barreau. Ce gradient permet d'extraire les particules fines du flux.
  • Dynamique des flux de matières - Une vitesse et une turbulence suffisantes du produit autour de la tige amènent les contaminants dans sa zone de capture grâce à l'agitation et au mélange magnétiques.

Une sélection appropriée du degré de force magnétique et des paramètres de flux permet aux barreaux d'éliminer de très petites particules de fer, ce qui améliore la pureté du produit et prévient l'usure de la machine ou les défauts du produit final.

Applications du barreau magnétique

Les barreaux magnétiques sont extrêmement polyvalents et utilisés dans de nombreuses industries pour protéger les équipements de traitement, garantir la qualité des produits et récupérer les matériaux réutilisables.

Les applications typiques sont les suivantes

  • Transformation des aliments et des boissons - Retirer les fragments métalliques des liquides ou des poudres pour éviter d'endommager les machines ou de contaminer les aliments.
  • Fabrication de matières plastiques - Élimination des particules de fer dans les résines et les flux de granulés qui causent des défauts dans les pièces extrudées/moulées.
  • Produits pharmaceutiques - Protection des équipements et amélioration de la pureté des produits par l'extraction de la contamination ferreuse.
  • Manutention du charbon - Récupération de fragments d'acier de bandes transporteuses arrachés par de lourdes charges.
  • Traitement des minéraux - Collecte des débris de "ferraille" dans les minerais concassés afin de prévenir les défaillances des équipements d'impact/compression.
  • Recyclage - Séparation des boîtes de conserve et des conteneurs en acier matériaux non ferreux pour une séparation efficace des matériaux.
  • Filtration de l'eau - Éliminer les produits de corrosion du fer et les produits chimiques de traitement des conduites d'alimentation.

Essentiellement, tous les procédés qui subissent l'usure des métaux ou qui manipulent des matériaux contenant du fer peuvent bénéficier de tiges magnétiques en ligne pour extraire les contaminations ferreuses qui posent problème.

Construction du barreau magnétique

Bien que le concept soit simple, une construction spécialisée est nécessaire pour fabriquer des tiges de filtres magnétiques capables de résister à des environnements industriels difficiles.

Les principaux éléments de conception sont les suivants

Noyaux magnétiques permanents

Les aimants néodyme frittés de qualité N42 ou supérieure offrent les meilleures performances magnétiques pour la plupart des applications. Les aimants SmCo coulés offrent également une meilleure résistance à la température lorsque cela est nécessaire.

La magnétisation axiale aligne les pôles magnétiques sur la longueur de la tige pour une force de rétention maximale. La magnétisation radiale est également possible pour des besoins de capture spécifiques.

Coquilles de protection

Les tubes en acier inoxydable non magnétique contiennent le matériau magnétique fragile tout en concentrant les champs magnétiques vers l'extérieur. Les qualités courantes sont l'acier inoxydable 304 et 316 pour la résistance à la corrosion.

Fermetures d'extrémité

Les capuchons d'extrémité scellent l'enveloppe et empêchent l'oxydation et la corrosion à l'intérieur. Des options soudées, filetées et à brides sont disponibles. Des matériaux spéciaux ou des revêtements résistent aux attaques chimiques des produits filtrés dans des environnements sévères.

Plaques de montage centrales

Des plaques internes en acier garnies de blocs d'aimants permettent d'utiliser des tiges de grand diamètre ou un large espacement entre les aimants lorsqu'une plus grande force de champ est nécessaire. Les plaques de montage peuvent comporter des coupes partielles pour "façonner" les champs pour des applications spécialisées.

Traitements de surface

Le nickel chimique et d'autres revêtements offrent une dureté et un pouvoir lubrifiant qui empêchent l'accumulation de produits sur les tiges au fil du temps. Un revêtement en PTFE peut également être appliqué pour des performances antiadhésives.

Certifications

Les barreaux magnétiques pour l'alimentaire, le médical et les processus industriels stricts sont fabriqués selon les normes GMP (Good Manufacturing Practice) et peuvent recevoir l'approbation 3-A Sanitary Standards, Inc. (SSI).

Choisir le bon barreau magnétique

Les tiges magnétiques en néodyme sont disponibles en différents diamètres, longueurs et niveaux d'intensité de champ pour répondre aux différents besoins et environnements des processus, et le choix de la conception optimale doit être soigneusement étudié.

Les principaux facteurs de spécification sont les suivants

Taille

  • Diamètre - Entre 0,5 et 4 pouces en général, correspondant aux dimensions d'une canalisation ou d'une goulotte.
  • Longueur - De 4 à 60 pouces normalement. Les tiges plus longues conviennent aux sections transversales plus grandes pour couvrir des zones d'écoulement entières.

Force magnétique

  • Intensité du champ de surface - Liée à la qualité de l'aimant utilisé et adaptée aux objectifs de séparation. Minimum de ~4500 Gauss, mais jusqu'à 15 000+ Gauss possibles.

Sélection des matériaux

  • Tige et embouts - Acier inoxydable ou alliages spéciaux pour résister à l'exposition du produit.
  • Revêtements/plats - Améliorent la dureté, le pouvoir lubrifiant et la résistance à l'érosion.

Environnement

  • Température - Fonctionnement possible jusqu'à ~150°C.
  • Résistance chimique - Compatibilité des matériaux de l'enveloppe et de l'étanchéité.

Besoins en matière de certification

  • Conformité à la norme sanitaire 3-A - Pour les applications en contact avec les aliments et les boissons.
  • Conformité ATEX - Pour les environnements inflammables/explosifs.

L'adaptation de tous les facteurs susmentionnés à votre processus spécifique par le biais d'une sélection minutieuse des barreaux magnétiques garantit une performance de séparation fiable, une longue durée de vie et une utilisation efficace de l'intensité du champ magnétique.

Les fournisseurs de barreaux magnétiques réputés disposent d'une grande expertise qui leur permet de collaborer sur le choix des dimensions et des matériaux avant de fabriquer des unités sur mesure adaptées à vos besoins.

Installation des barreaux magnétiques

Une fois conçus, les barreaux magnétiques peuvent être placés verticalement, horizontalement ou en diagonale à l'endroit voulu pour filtrer des liquides, des poudres ou des matériaux solides en vrac.

Les lieux de placement habituels sont les suivants

Tuyauterie de process

Des tiges insérées dans des pipelines standard ou spécialement équipés utilisent le transport de produits en circulation pour amener la contamination à travers les zones de capture magnétique.

Boîtiers/chambres

De grands ensembles de tiges magnétiques comportant plusieurs longues tiges disposées ensemble sont installés dans des chambres, permettant au produit pompé de circuler à travers le faisceau de tiges pour la séparation.

Conduits

Des tiges placées dans des goulottes, des conduits ou des glissières d'air filtrent les flux de matériaux alimentés par gravité. Les configurations en quinconce empêchent les dérivations ou les fuites entre les tiges.

Points de transfert des convoyeurs

Les barreaux magnétiques compacts sont encastrés près des zones de chute des produits entre les bandes pour extraire les débris métalliques avant les étapes de traitement secondaire ou de manutention.

Idéalement, les barreaux magnétiques sont installés juste en amont des équipements de traitement critiques ou des zones de manutention sensibles aux contaminants, afin d'éliminer les débris ferreux des flux avant que le produit n'atteigne ces zones.

Maintien de l'efficacité des barreaux magnétiques

Bien que les barreaux magnétiques soient des dispositifs passifs nécessitant peu d'entretien, leur performance de séparation dépend de quelques facteurs clés pour une efficacité optimale au cours des années d'utilisation.

Il s'agit notamment de

Prévention de l'écrouissage des dépôts - Les brosses, les essuie-glaces ou les nettoyeurs mécaniques automatisés empêchent les couches compactées de débris capturés de se magnétiser à nouveau. Ces couches peuvent réduire l'intensité du champ de la tige et l'efficacité de la capture si on les laisse s'accumuler.

Surveillance de la corrosion et de l'érosion - L'endommagement progressif de la surface des tiges dû à l'attaque chimique ou à l'usure abrasive est inévitable, mais doit être contrôlé afin que les unités soient remplacées avant que des fuites ou des ruptures ne se produisent.

Reconstituer le magnétisme perdu - Les tiges magnétiques en néodyme puissantes subissent des baisses de puissance négligeables dues à la démagnétisation lorsqu'elles sont dimensionnées de manière appropriée. En revanche, les barreaux en céramique ferrite plus faibles peuvent nécessiter une [{remagnétisation}] tous les quelques années pour retrouver des performances optimales.

Validation de la pureté du produit - Des contrôles périodiques de pureté par analyse en laboratoire ou détection de contamination en ligne doivent être effectués en aval pour confirmer que les niveaux de pureté cibles sont maintenus, ce qui déclenche le remplacement des tiges lorsqu'elles tombent en panne.

Confirmation de la dynamique des flux de produits - Toute modification du débit d'alimentation, de la viscosité, de la densité ou de la trajectoire du flux peut réduire les turbulences et le mélange magnétique, ce qui permet aux petits débris de passer à travers les tiges. Des ajustements du processus peuvent être nécessaires pour préserver l'efficacité de la séparation.

En conclusion

Avec une bonne gestion des contaminants et quelques considérations mineures en matière d'entretien, les tiges de filtres magnétiques industriels offrent une protection très fiable et complète contre les particules ferreuses dangereuses ou indésirables dans de nombreux processus et flux de produits critiques. Leur efficacité de séparation, leur force de champ et leur résistance à la corrosion exceptionnelles en font une protection opérationnelle polyvalente pendant des décennies.

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