Techniques industrielles Magnétisme résiduel : un défi pour la manutention des pièces de petites tailles

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La manutention, automatisée ou non, de pièces de petites tailles pour les industries de haute précision comme l'horlogerie et la medtech, fait face à une problématique : le magnétisme résiduel, ou rémanence magnétique. Heureusement, des techniques de démagnétisation efficaces existent pour remédier à ce problème.

Issue de différentes étapes de fabrication ou de manipulation, la magnétisation involontaire des pièces peut poser des problèmes majeurs, notamment en matière de manutention automatisée, de précision d'assemblage et de fonctionnalité à long terme. Cela est particulièrement valables dans les domaines dans lesquels on retrouve beaucoup de pièces de petites tailles qui, en raison de leur petit format et de leur faible poids, sont particulièrement sensibles au magnétisme. Il faut donc porter une attention toute particulière tout au long de la chaîne de production, des outils utilisés, aux éléments de serrage et de préhension, en passant par les machines de production.

D'où provient la magnétisation résiduelle ?

Il n'y a pas une, mais plusieurs raisons possibles à la magnétisation de composants. Cette magnétisation peut apparaître à différentes étapes de la fabrication :

• lors d'opérations d'usinage, notamment par l'utilisation d'outils en acier fortement magnétique ;

• par contact avec des surfaces magnétiques (pinces, mandrins, convoyeurs) ;

• à la suite d'un traitement thermique ou d'une exposition à un champ électromagnétique ;

• par simple manipulation manuelle avec des outils contenant du fer.

Il faut également noter que les métaux n'ont pas tous la même sensibilité au magnétisme. Pour exemple et de manière non-exhaustive, l'aluminium, le cuivre, l'argent, le silicium, et le titane présentent l'avantage d'être amagnétique. En revanche, l'invar, certains types d'aciers inoxydables, d'alliages de carbone ou d'or, et certaines céramiques peuvent présenter un magnétisme résiduel.

Conséquences de la magnétisation résiduelle

Ainsi les problèmes engendrés par une magnétisation involontaire sont, comme les causes, multiples.

Certains processus de fabrication sont affectés par le magnétisme résiduel des matériaux, les résidus comme les copeaux pouvant ainsi coller aux outils ou aux composants usinés.

Dans le secteur horloger, c'est lors de l'assemblage que même les champs magnétiques les plus faibles peuvent interférer, entraînant alors l'adhérence des pièces à l'outil ou à d'autres pièces, gênant l'horloger dans son travail. En outre, la déformation des ressorts, selon le matériau dans lequel ils sont fabriqués, induit des modifications de propriétés dans le matériau qui peuvent générer un magnétisme. L'altération des propriétés mécaniques des composants mobiles peut ainsi affecter la précision du mouvement.

Dans les lignes de production automatisées, une pièce magnétique peut, en adhérant à d'autres composants, perturber le fonctionnement des systèmes de préhension, dévier des parcours prédéfinis ou provoquer des bourrages. Ces anomalies ralentissent la production, génèrent des arrêts machines, voire endommagent des équipements ou des composants coûteux. Ainsi, dans le domaine des techniques médicales, la magnétisation résiduelle pose par exemple un problème lors de la séparation des aiguilles à injection, présentes par milliers dans un seul container de la chaîne de production.

En outre, des prothèses ou autres types de dispositifs implantables partiellement magnétisés peuvent perturber les examens par résonance magnétique (IRM), attirer des particules métalliques, et poser des problèmes de biocompatibilité.

Techniques de démagnétisation

Les matériaux ferromagnétiques sont composés de domaines magnétiques, c'est-à-dire de zones microscopiques où les atomes ont leurs moments magnétiques (petits aimants atomiques) alignés dans la même direction. Quand un tel matériau est magnétisé (volontairement ou par frottement, contact avec un aimant, courant électrique, etc.), ces domaines s'orientent majoritairement dans une même direction, générant un champ magnétique résiduel.

Il existe différentes méthodes de démagnétisation, mais la méthode la plus répandue est la démagnétisation par champ alternatif. Cette méthode consiste à exposer la pièce possédant un magnétisme résiduel à un champ magnétique alternatif, c'est-à-dire un champ magnétique dont l'amplitude varie au cours du temps, et dont on fait progressivement décroître l'intensité. Ainsi, les domaines magnétiques se retrouvent répartis dans toutes les directions de manière aléatoire, s'annulant mutuellement. Le champ magnétique résiduel devient alors quasi nul.

À condition que les paramètres soient correctement ajustés au besoin, la démagnétisation par champ alternatif offre l'avantage d'être efficace même sur des pièces de très petite taille. C'est un procédé non destructif, rapide et fiable, et donc très bien adapté à une automatisation dans des chaînes de production horlogères ou medtech.

Cette méthode peut être effectuée de plusieurs manière, en plaçant le composant à démagnétiser dans un tunnel de démagnétisation ou sur un démagnétiseur à plaques ou à étriers, ou bien en suivant la technique de démagnétisation par impulsion.

Parmi les autres techniques de démagnétisation existantes, on retrouve entre autres la démagnétisation thermique, qui consiste chauffer le matériau au-delà de son point de Curie, température au-dessus de laquelle il va perdre ses propriétés magnétiques. Cette méthode est efficace mais n'est pas adaptée à tous les composants en raison des risques de déformation ou d'altération des propriétés mécaniques.

Intégration dans les processus de production

Sur les lignes de production modernes, les systèmes de démagnétisation peuvent être par exemple intégrés entre deux postes critiques, comme entre l'usinage et le tri, ou avant l'assemblage. Ils assurent ainsi un contrôle systématique et reproductible de démagnétisation des pièces.

En termes de contrôle et de traçabilité, certaines machines permettent en outre de mesurer la rémanence magnétique de chaque pièce, d'archiver les données, et d'assurer la conformité avant d'envoyer les composants vers l'étape de production suivante. Ce suivi renforce la qualité globale de la production.

Intégrer des procédures de démagnétisation, que ce soit dans les lignes de production automatisées ou avant ou après certaines opérations manuelles, est non seulement un gage de qualité, mais aussi une condition pour exploiter pleinement le potentiel des technologies de préhension, de robotique et de détection avancée. La rémanence magnétique peut sembler être un détail, mais sa prise en compte peut représenter un grand pas vers une production plus fiable, plus propre et plus précise. MSM

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