Les anneaux de mesure de température PTCR

Les anneaux de température PTCR (Process Temperature Control Ring) constituent un indicateur de température fiable et précis, paramètre important dans la fabrication entre autres de tuiles, sanitaires, réfractaires, porcelaines, céramiques techniques. Ils mesurent l’énergie thermique reçue par les produits pendant la cuisson ou le frittage. La température d’un produit peut être mesurée précisément à +/- 3 °C grâce au diamètre de l’anneau à la sortie du four. Ces anneaux sont efficaces sur une plage allant de 560 °C à 1750 °C. Il existe différents types d’anneaux couvrant chacun des plages de températures plus réduites, ce qui leur permet de cibler certains domaines d’application.

Pourquoi utiliser des anneaux PTCR ?

La précision de la cuisson est un facteur critique de la production de produits haute-performance en matériaux céramiques comme l’alumine. Le niveau de rigueur de cette cuisson a un effet sur les coûts de production et la qualité des produits finis. Il faut donc des produits capables de mesurer des températures élevées de manière précise. Afin d’optimiser la cuisson, il faut à la fois avoir une bonne précision sur la mesure de la température mais aussi sur l’homogénéité de la température dans le four. On cherche à mesurer la température du produit et non pas de son environnement. Sur ce point, la plupart des méthodes conventionnelles sont limitées. Par exemple, les thermocouples utilisés dans l’industrie céramique prennent en compte la température de l’environnement dans le four à un point précis, donc de la chaleur transmise par rayonnement, mais pas celle transmise par conduction ou convection via le matériel d’enfournement ou autre.

Le contrôle de la cuisson en utilisant des anneaux de température PTCR est une méthode qui permet de déterminer précisément la chaleur reçue par le produit tout au long du cycle thermique. Ils peuvent être disposés n’importe où dans le four, sans qu’ils ne soient nécessairement en contact avec le produit. Ces anneaux produits par FERRO en France peuvent être utilisés dans un four conventionnel mais aussi dans un four à passage et sont utilisables sous plusieurs atmosphères. Ils étaient au départ destinés à l’industrie électronique mais ils sont aujourd’hui utilisés dans tous les domaines où un contrôle précis de la cuisson peut être utile.

Les anneaux PTCR peuvent aussi servir à contrôler l’homogénéité de la température. En disposant plusieurs anneaux de température dans le four, il est possible d’établir à la fin de la cuisson une cartographie de l’homogénéité de la température. On repère ainsi des zones “chaudes” et des zones “froides”, et on peut dès lors optimiser la cuisson en ajustant les sources de chaleur. Cela permet d’améliorer le rendement du four et la qualité des produits finis.

Comment les anneaux de mesure de température fonctionnent–ils ?

Les anneaux peuvent être placés librement dans le four chauffant le produit dont on veut mesurer la température exacte. Lorsqu’ils y sont exposés, les anneaux PTCR se contractent sous l’effet de la chaleur par rayonnement, de la chaleur par convection et par conduction. Après la cuisson, on mesure le retrait de l’anneau à l’aide d’un micromètre. Ce retrait est alors converti à l’aide de tables spécifiques à chaque modèle. Cette méthode renvoie ensuite un paramètre unique : la température d’anneau (TA), qui permet une exploitation simplifiée des résultats. Les anneaux proposés par FERRO offrent ainsi une façon simple et sûre de mesurer la température et son homogénéité dans un four. Ils sont idéaux pour réaliser des cartographies de température ou bien dans le cadre d'un contrôle statistique de la production (en plaçant quelques anneaux dans le four à chaque charge). 

Quels sont les avantages des anneaux de température PTCR ?

Les anneaux PTCR forment une excellente solution pour mesurer la température à laquelle est porté un produit dans un four ou autre, en prenant en compte tous les flux de chaleur intervenant (rayonnement, mais aussi convection et conduction). Il existe d’autres méthodes permettant de mesurer la température du produit plutôt que de son environnement. On peut mentionner les montres fusibles ou cônes pyroscopiques qui sont des dispositifs pyrométriques utilisés dans les fours lors de la cuisson de céramique afin d’évaluer la température et l’homogénéité de cette dernière. Les cônes allongés à base triangulaire sont disposés par groupes d’au moins trois avec les pièces à cuire dans un four. Les différents cônes ont des températures de fusion différentes, en fonction du nombre de cônes bien droits, penchés voire fondus on peut estimer visuellement la température. Cependant, cette méthode donne une évaluation selon l'opérateur et non pas un résultat précis et répétable. . 

Les anneaux de température présentent donc un double avantage : ils sont capables de mesurer la température du produit en cours de cuisson (pas de l’air dans le four) et ils le font de manière très précise, les résultats obtenus sont exacts et numériques. La mesure est précise à +/- 3° TA (température d’anneau). Cette technique peut aussi permettre de procéder à des contrôles qualité à faible coût. En effet, en les utilisant régulièrement, les anneaux peuvent servir à détecter une éventuelle déviation dans le temps, sur laquelle on peut rapidement agir. Cela permet de réduire voire de supprimer des contrôles qualité longs et coûteux.

Quels sont les différents types d’anneaux PTCR ?

FERRO produit différentes gammes et types d’anneaux PTCR afin de pouvoir mesurer au mieux différentes plages de température entre les 560 °C et les 1750 °C. Il en existe 7 types : ZTH, UTH, ETH, LTH, STH, MTH et HTH. On reconnait les différents types d’anneaux à leur couleur, aux inscriptions qui y sont gravées et à leur épaisseur variable. Ces différentes gammes permettent de mesurer de températures ciblées et donc de s’adapter aux besoins de certains domaines en particulier. Voici les différents types d’anneaux, les températures auxquelles ils peuvent être utilisés ainsi que des exemples de domaines dans lesquels on retrouve ces températures et donc ces anneaux.

Tous les anneaux sont produits par FERRO à Saint-Dizier en France sous certifications ISO 9001 : 2000 et ISO 14001.