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L'AZOTE AMÉLIORE LA QUALITÉ DES DISPOSITIFS À COURANT RÉSIDUEL

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LE GÉNÉRATEUR D'AZOTE DE TYPE IMT PN 8820 PAN ECOTUBE FOURNIT 40 NM3 D'AZOTE PAR HEURE AUX SYSTÈMES DE SOUDAGE ET DE BRASAGE

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Doepke Schaltgeräte utilise différents procédés de soudage et de brasage pour la production de dispositifs à courant résiduel. L'azote (N2) nécessaire à ces procédés est produit par un générateur d'azote INMATEC directement sur le site de l'usine. L'azote autogénéré permet non seulement de réduire les coûts, mais aussi d'améliorer la qualité des composants électroniques installés.

Les dispositifs à courant résiduel sont utilisés pour protéger les personnes contre les chocs électriques et pour prévenir les incendies d'origine électrique. Par exemple, les dispositifs à courant résiduel (DCR) coupent immédiatement l'alimentation électrique en cas d'apparition de courants résiduels dangereusement élevés. Cela peut être le cas si une personne touche un appareil électronique qui n'est pas correctement isolé. Le RCD mesure le courant entrant et sortant dans un circuit à cette fin. Le flux de courant est interrompu en cas de différence. En raison des normes de sécurité accrues, les DCR doivent désormais être installés dans tous les circuits de prises des nouveaux bâtiments. Pour Doepke, fondée en 1956, la qualité des composants électroniques sensibles est donc la priorité absolue lors de la production de DCR qui sauvent des vies.

Onde de tunnel étanche à l'air

De petits circuits imprimés sont installés dans les RCD que produit Doepke par exemple. Ces modules plats, déjà équipés de SMD (dispositif en surface), sont reliés à des composants électroniques câblés dans l'usine de l'entreprise à Norden. Une vague de tunnel SEHO effectue cette tâche depuis peu. Les composants THT (par exemple les connecteurs et les interrupteurs), qui sont fixés au moyen d'un montage à trous traversants, sont fermement reliés à la carte de circuit imprimé par une vague de soudure liquide. Le processus se déroule dans un tunnel étanche à l'air, qui est rempli d'une atmosphère artificielle d'azote pour empêcher les soudures d'entrer en contact avec l'oxygène et pour prévenir l'oxydation. Le nouveau générateur d'azote Inmatec est arrivé à l'usine en même temps que la nouvelle vague de tunnel.

Grâce à l'utilisation de l'azote, les alliages d'étain sans plomb aux propriétés antioxydantes peuvent désormais être utilisés comme soudure, ce qui permet d'obtenir des soudures brillantes comme le fait le plomb. Il a également été possible de réduire la teneur en solides des flux utilisés, qui permettent un meilleur mouillage des pièces à assembler avec la soudure, de 3,5 % à 1,2 % grâce à la protection N2. Depuis lors, les circuits imprimés, qui présentaient auparavant des résidus sous forme de revêtement collant, n'ont plus besoin d'un nettoyage fastidieux après le processus de soudure.

Il y a un transformateur de courant de sommation au cœur du RCD, qui se compose d'au moins un conducteur de phase et un conducteur neutre (enroulements primaires). Ceux-ci sont entourés d'un noyau toroïdal. Si un courant résiduel se produit et que ce courant dépasse une certaine valeur (courant résiduel nominal), un flux magnétique est généré dans le noyau toroïdal qui induit une tension dans un "enroulement secondaire". Ce courant secondaire déclenche un verrouillage de commutation via un dispositif de déclenchement à aimant de maintien, qui interrompt le circuit. Deux systèmes de brasage sélectif sont utilisés pour souder les enroulements primaires à l'usine. Dans ces systèmes, les enroulements sont fermement reliés à l'unité de commutation à l'aide d'une buse de soudage qui décharge la soudure. La connexion se fait sous un flux constant d'azote, ce qui empêche l'oxygène d'entrer en contact avec la soudure et empêche l'oxydation. Les systèmes EBSO, qui sont normalement utilisés pour le montage THT de cartes de circuits imprimés, ont été spécialement convertis à cette fin selon les spécifications de Doepke. Une décision qui a porté ses fruits. Les circuits primaires étaient auparavant soudés à la main, un par un. Grâce au nouveau procédé et à l'ajout d'azote, la formation d'écume est désormais évitée, tandis que la consommation de soudure et de flux est réduite. Il en résulte une amélioration de la qualité du brasage et une réduction drastique des retouches et des réparations.

Le soudage au laser est un autre domaine d'application de l'azote. Les aimants sont combinés pour former des systèmes d'aimants dans une machine moderne de soudage au laser Trumpf. Ils sont utilisés dans le dispositif de déclenchement de l'aimant de maintien et, par conséquent, dans une position hautement critique pour la sécurité du RCD, car cela permet de contrôler le comportement de déclenchement du RCD. Ici, l'azote est utilisé à la fois comme gaz de procédé et comme gaz inerte. Il permet ainsi de réaliser des connexions de haute qualité et d'éviter les réactions chimiques indésirables avec l'oxygène, telles que la corrosion et les brûlures.

L'azote est produit par un générateur d'azote de type IMT PN 8820 PAN EcoTube, qui est logé dans un conteneur juste à côté de l'usine. Ce générateur fournit 40 Nm3 d'azote par heure aux systèmes de soudage et de brasage, qui fonctionnent en deux équipes. Le générateur d'azote est équipé de la technologie d'adsorption à pression alternée (PSA), dans laquelle de l'air comprimé stérile circule dans plusieurs tubes remplis d'un tamis moléculaire en carbone. Associées à une nouvelle technologie de vanne de sectionnement, elles permettent de produire plus d'azote avec moins d'air comprimé. Jusqu'à 45 % de l'air comprimé et des coûts énergétiques associés peuvent être économisés de cette manière. Les molécules d'oxygène et de dioxyde de carbone de l'air ambiant sont capturées dans le tamis, tandis que les molécules d'azote libres s'écoulent dans le réservoir du produit. L'azote sec, d'une pureté de 99,995 %, est pressé dans le réseau d'azote où il peut ensuite être utilisé dans diverses applications.

"Avec plus de 330 employés, nous produisons des solutions innovantes pour permettre une utilisation sûre de l'électricité. Pour que cela soit possible, les processus de production doivent être optimisés afin que nos produits soient toujours de la plus haute qualité. L'azote joue un rôle important dans nombre de nos processus de production. La solution Inmatec pour la production d'azote sur site est extrêmement fiable et répond exactement à nos besoins. Les coûts ont également été un facteur important dans notre choix. Le prix de l'azote autogénéré, y compris l'air comprimé nécessaire, est bien inférieur au coût d'un réservoir ou de faisceaux de bouteilles pour nos besoins de consommation. L'investissement est amorti en quelques années seulement. Nous n'avons pas non plus à nous soucier de la consommation ou des délais de livraison des bouteilles", déclare Udo Ahrends, directeur de l'usine Doepke Schaltgeräte à Norden

Faits sur l'azote

L'azote est non réactif, incolore et non toxique et est utilisé comme gaz inerte dans divers processus. Il n'est pas absolument indispensable d'utiliser un gaz inerte pour les procédés de brasage sans plomb. Toutefois, son utilisation présente certains avantages. La raison en est la suivante : Les soudures sans plomb ont une température de traitement plus élevée que celles contenant du plomb, ce qui entraîne des niveaux d'oxydation nettement plus élevés. Une atmosphère d'azote (N2) sous forme de gaz inerte réduit l'oxydation et améliore la qualité du brasage.

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