Comment sélectionner le bon matériau pour un boîtier électrique ?

 

 

La sélection du bon matériau est l'une des premières décisions techniques lors de la conception ou de l'achat d'uncoffret électrique. Le boîtier doit protéger les composants électriques de l'humidité, de la poussière, des produits chimiques, des chocs, des changements de température et d'autres conditions externes, tout en répondant également aux exigences de poids, de gestion thermique, de fabrication et d'installation.

Les choix courants incluent l'acier au carbone, l'acier inoxydable, l'aluminium et les matériaux non-métalliques. Chacun présente des caractéristiques mécaniques et environnementales différentes. Le bon choix dépend moins du matériau lui-même que de l'endroit où le boîtier sera installé, de ce qu'il doit protéger et de la manière dont il sera entretenu tout au long de sa durée de vie.

 

Commencez par l’environnement d’exploitation

L'environnement d'installation doit être évalué avant de sélectionner le matériau du boîtier.

Une armoire électrique installée à l'intérieur d'une usine propre peut présenter peu de risques de corrosion, tandis qu'une armoire extérieure peut être exposée à la pluie, à la condensation, aux rayons UV, aux fluctuations de température et aux contaminants en suspension dans l'air. Les zones de traitement chimique introduisent un autre ensemble d’exigences, tandis que les zones côtières peuvent être exposées à une exposition importante aux chlorures.

Les principaux facteurs environnementaux comprennent :

• Humidité et condensation
• Brouillard salin et exposition côtière
• Vapeurs chimiques
• Poussière et saleté
• Température ambiante
• Lumière directe du soleil
• Impact mécanique
• Vibration
• Procédures de nettoyage

Par exemple, l’acier au carbone avec un traitement de surface approprié peut convenir à de nombreuses installations industrielles intérieures. En revanche, l’acier inoxydable ou l’aluminium peuvent être plus appropriés lorsque l’humidité ou la corrosion constituent un problème majeur.

 

L'acier au carbone : un choix pratique pour un usage industriel général

L'acier au carbone est largement utilisé pour les armoires électriques car il allie résistance structurelle et fabrication relativement simple.

Il convient aux applications telles que les armoires de commande, les armoires de distribution, les équipements d'automatisation et les panneaux électriques intérieurs. Sa résistance mécanique permet aux fabricants de produire des portes, des plaques de montage et des structures d'armoires rigides sans épaisseur de matériau excessive.

La principale préoccupation est la corrosion. L'acier au carbone nu est susceptible de s'oxyder lorsqu'il est exposé à l'humidité. Par conséquent, la préparation et le revêtement de la surface deviennent des éléments importants de la conception du boîtier.

Le revêtement en poudre, par exemple, peut fournir une couche protectrice supplémentaire. Cependant, les acheteurs ne devraient pas se limiter à la couleur du revêtement. Le prétraitement, l'épaisseur du revêtement, la couverture des bords, les zones soudées et les surfaces endommagées peuvent tous affecter le comportement à la corrosion à long terme.

 

L'acier inoxydable pour les environnements plus exigeants

L’acier inoxydable devient plus attractif lorsque la résistance à la corrosion constitue une exigence d’achat majeure.

 

Acier inoxydable 304

L'acier inoxydable 304 est généralement envisagé pour les environnements industriels où le boîtier peut être exposé à l'humidité, à des processus de nettoyage ou à une exposition modérée à la corrosion.

Il est souvent utilisé dans les installations de transformation alimentaire, les zones de production industrielle, les équipements extérieurs et d'autres endroits où l'entretien de la surface de l'enceinte est important.

Cependant, le 304 ne doit pas automatiquement être considéré comme adapté aux conditions hautement corrosives. L'exposition aux chlorures, en particulier dans les environnements côtiers ou marins, peut créer des conditions de corrosion plus exigeantes.

 

Acier inoxydable 316

L'acier inoxydable 316 est généralement envisagé lorsqu'une exposition au chlorure ou une résistance chimique plus forte est requise.

Il peut être approprié pour les installations côtières, les équipements marins-et certaines applications de traitement chimique-. Le coût plus élevé des matériaux doit être évalué par rapport à l’environnement de service attendu et aux exigences de maintenance.

Le point important est que le choix de l’acier inoxydable ne consiste pas simplement à choisir une nuance plus chère. L’exposition environnementale spécifique doit déterminer si le coût supplémentaire des matériaux apporte un avantage technique significatif.

 

L'aluminium quand le poids et la chaleur comptent

L'aluminium offre une combinaison différente de propriétés.

Sa densité relativement faible peut réduire le poids du boîtier, ce qui est utile pour les équipements muraux-, les installations sensibles au transport- et les applications où les techniciens doivent fréquemment manipuler ou repositionner le boîtier.

L'aluminium possède également une bonne conductivité thermique. Lorsque les composants électriques génèrent une chaleur importante, cette caractéristique peut contribuer au transfert de chaleur à travers les parois de l'enceinte.

Cependant, l’aluminium n’élimine pas automatiquement le besoin de conception thermique. La densité des composants internes, les dimensions du boîtier, la température ambiante, les équipements de ventilation et de refroidissement restent importants.

Le matériau doit donc être sélectionné en fonction de la charge thermique attendue plutôt que considéré séparément.

 

Quand les matériaux non-métalliques ont du sens

Les matériaux renforcés de plastique et de fibre de verre-peuvent constituer des alternatives utiles au métal dans des applications spécifiques.

Les boîtiers en polycarbonate, par exemple, peuvent fournir une isolation électrique et un faible poids. Le polyester renforcé de fibre de verre-peut être envisagé lorsque la corrosion due à l'humidité ou à certains produits chimiques est un problème.

La principale limitation est que les boîtiers non-métalliques n'offrent pas naturellement les mêmes caractéristiques de blindage électromagnétique que les boîtiers métalliques.

Si l'équipement contient des composants électroniques sensibles ou génère des interférences électromagnétiques importantes, les ingénieurs devront peut-être évaluer les exigences de blindage avant de choisir un boîtier non-métallique.

 

La résistance mécanique ne doit pas être négligée

Le choix des matériaux détermine également le comportement mécanique du boîtier.

Les grandes armoires-sur pied peuvent nécessiter une plus grande rigidité structurelle que les petites boîtes de jonction. Les portes contenant des compteurs, des interrupteurs, des écrans ou des équipements de refroidissement peuvent également nécessiter un renforcement supplémentaire.

Les facteurs suivants doivent être pris en compte :

• Dimensions du boîtier
• Épaisseur de la feuille
• Taille de la porte
• Charge de la plaque de montage
• Configuration des charnières
• Mécanisme de verrouillage
• Ouvertures d'entrée de câbles-
• Conditions de transport et d'installation
• Vibration ou impact attendu

L’utilisation d’un matériau plus résistant ne signifie pas nécessairement que le boîtier est mieux conçu. Les performances structurelles dépendent de la qualité du matériau, de son épaisseur, de sa géométrie, du renforcement, des joints et de la méthode de fabrication.

 

Tenez compte de la chaleur générée à l’intérieur du boîtier

Les composants électriques génèrent de la chaleur pendant le fonctionnement, et le matériau du boîtier est l'un des facteurs qui influencent la manière dont cette chaleur est gérée.

Les alimentations électriques, les variateurs de fréquence-, les transformateurs, les relais, les disjoncteurs et d'autres composants peuvent augmenter la température interne. Si la chaleur ne peut pas s'échapper efficacement, les températures de fonctionnement des composants peuvent augmenter.

Les boîtiers métalliques offrent généralement une meilleure conduction thermique que de nombreux matériaux polymères. L'aluminium peut être particulièrement utile lorsque l'on souhaite à la fois un faible poids et une conductivité thermique.

Cependant, la sélection des matériaux doit être combinée à une évaluation de :

• Production totale de chaleur interne
• Température ambiante
• Surface du boîtier
• Espacement des composants internes
• Ventilation
• Ventilateurs ou échangeurs de chaleur
• Rayonnement solaire pour les installations extérieures

Cela évite l’erreur courante consistant à s’attendre à ce que le matériau du boîtier résolve à lui seul un problème thermique.

 

Sélection des matériaux et protection du boîtier

Le matériau doit également être évalué ainsi que les exigences de protection de l'enceinte.

La résistance d'un boîtier à l'eau et à la poussière ne dépend pas uniquement du fait qu'il soit fabriqué en acier, en acier inoxydable ou en aluminium. La construction complète est importante, comprenant :

Coutures de porte

Joints

Presse-étoupes

Interfaces de montage

Joints soudés

Panneaux d'accès

Ouvertures d'aération

Pour les applications nécessitant une protection IP plus élevée, ces détails peuvent être tout aussi importants que le matériau lui-même.

Un boîtier en acier inoxydable doté d'entrées de câbles mal conçues peut offrir une protection moins pratique qu'un boîtier en acier revêtu-de construction appropriée, conçu pour les mêmes conditions environnementales.

 

Guide de sélection des matériaux

Ce tableau doit être utilisé comme point de départ plutôt que comme spécification fixe. La sélection réelle des matériaux doit être basée sur l’environnement d’exploitation complet.

 

Que doivent confirmer les acheteurs avant de commander ?

Pour le B2Bcoffret électriquepour l'achat, la simple spécification d'un « boîtier en acier inoxydable » ou d'une « armoire métallique » est généralement insuffisante.

Les spécifications d'achat doivent définir clairement la qualité du matériau, l'épaisseur, le traitement de surface, les dimensions, les exigences de protection et l'environnement d'installation.

Les acheteurs doivent également confirmer si le boîtier nécessite :

• Nuances d'acier inoxydable spécifiques telles que 304 ou 316
• Un traitement de surface défini pour l'acier au carbone
• Une épaisseur particulière de mur ou de plaque de montage
• Protection contre la corrosion en extérieur
• Blindage électromagnétique
• Dispositions de gestion thermique
• Dispositions d'entrée de câble spécifiques-
• Protection IP ou NEMA requise
• Exigences particulières en matière de tests ou de certification

Des spécifications claires permettent au fabricant de sélectionner plus facilement les matériaux appropriés et de maintenir la cohérence entre les échantillons et la production de masse.

 

Fabrication de boîtiers électriques sur mesure par Prota

La sélection des matériaux ne constitue qu’une partie de la fabrication du boîtier. Le boîtier doit également correspondre aux dimensions requises, à la disposition des composants, à la méthode de montage, au traitement de surface et au niveau de protection.Protaprend en charge les projets de boîtiers électriques personnalisés, depuis la conception technique jusqu'à la fabrication de la tôle et l'assemblage final.

L'entreprise travaille avec de l'acier au carbone, de l'acier inoxydable et de l'aluminium pour répondre à différentes exigences en matière de boîtiers. Les services personnalisés peuvent inclure :

• Dimensions et structures de boîtiers personnalisés
• Choix du matériau et de l'épaisseur
• Découpe laser de précision et pliage CNC
• Soudage et formage de tôles
• Découpes personnalisées et modalités de montage
• Revêtement en poudre et autres traitements de surface
• Montage et assemblage internes
• Production OEM basée sur les dessins du client

Prota a plus de 15 ans d'expérience en ingénierie et exploite une installation de production d'environ 14 000 m². Son processus de fabrication comprend la conception, la découpe laser, le pliage, le poinçonnage, le soudage, le traitement de surface, l'inspection et l'assemblage, permettant de coordonner différentes étapes de production au sein d'un même système de fabrication.

La société soutient des projets de boîtiers pour l'automatisation industrielle, la distribution d'énergie, les télécommunications, les énergies renouvelables et d'autres applications d'équipement électrique. Pour les acheteurs qui disposent déjà de dessins ou de spécifications techniques définies, Prota peut également prendre en charge le développement et la production de boîtiers personnalisés en fonction des exigences du projet..

 

FAQ sur les matériaux des boîtiers électriques

Quel matériau est couramment utilisé pour les boîtiers électriques ?

L'acier au carbone est couramment utilisé pour les armoires électriques intérieures car il offre une bonne résistance mécanique et est facile à couper, plier, souder et finir. L'acier inoxydable et l'aluminium sont sélectionnés lorsque les exigences environnementales ou de poids l'exigent.

L’acier inoxydable est-il meilleur que l’acier au carbone ?

Pas toujours. L’acier inoxydable convient mieux aux environnements humides, corrosifs ou fréquemment nettoyés. Pour les applications intérieures standard, l'acier au carbone revêtu peut fournir la protection requise à un coût de matériau inférieur.

Quelle est la différence entre l'acier inoxydable 304 et 316 ?

L'acier inoxydable 304 convient aux applications générales résistantes à la corrosion-. 316. Il contient du molybdène et offre une meilleure résistance à l'exposition au chlorure, ce qui le rend plus adapté aux environnements côtiers, marins et chimiques.

L’aluminium est-il adapté aux enceintes extérieures ?

Oui. L'aluminium est léger et naturellement résistant à la corrosion. Il peut être envisagé pour les équipements extérieurs où la réduction du poids du boîtier est importante, bien que l'alliage, le revêtement, l'épaisseur de la paroi et la conception de l'étanchéité doivent toujours être spécifiés.

Le matériau affecte-t-il la dissipation thermique du boîtier ?

Oui. Différents matériaux ont une conductivité thermique différente. L'aluminium transfère la chaleur plus facilement que de nombreuses qualités d'acier, mais le choix du matériau ne détermine pas à lui seul la température du boîtier. La charge thermique interne, la ventilation, la taille du boîtier et les composants de refroidissement doivent également être pris en compte.

La sélection des matériaux doit-elle passer avant l’indice IP ?

Ils doivent être considérés ensemble. Le matériau affecte la résistance à la corrosion et les performances mécaniques, tandis que la structure du boîtier, la conception de la porte, le joint, les entrées de câbles et l'assemblage déterminent une grande partie de la protection finale contre l'infiltration.