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Dispositif pour la trempe superficielle par induction êlectri- que de pièces d'ouvrage métalliques.
Pour la trempe superficielle de pièces d'ouvrage métal- liques, on connaît jusqu'à présent deux procédés.
Dans le premier procédé, la partie de la pièce d'ouvra- ge à traiter est enfermée par un inducteur et le chauffage est effectué sans qu'un mouvement relatif intervienne entre l'appareil de chauffage et la pièce d'ouvrage. Lorsqu'une température superficielle déterminée est atteinte, la puis- sance de la génératrice à haute fréquence est interrompue et la surface chauffée se trouve saisie par des orifices de projection eux-mêmes prévus dans l'inducteur de chauffage.
Le second procédé connu consiste à utiliser un induc- teur de faible extension et à produire un mouvement relatif entre l'appareil de chauffage et la pièce d'ouvrage, un dispositif de saisissement suivant immédiatement le dispositif de chauffage poureffectuer la trempe.
Ce procédé présente, par rapport au premier, l'avantage de ne nécessiter qu'une puissance bien inférieure, car les
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parties de la pièce d'ouvrage qui se trouvent simultanément sous l'action de l'inducteur ont une surface beaucoup plus faible. La dimension ae la section de surface traitée en une seule fois peut être choisie librement sans autre et cela dans chaque cas, suivant la largeur de l'inducteur, par con- séquent suivant son extension dans le sens de l'avancement.
@vec des inducteurs très étroits, des fractions seulement de la surface totale sont soumises à chaque fois à l'action de l'appareil de chauffage.
Jus qu'à présent, il n'a pas été possible d'utiliser ce procédé connu en soi pour la trempe superficielle de pièces d'ouvrage de ce genre, qui sont limitées des deux côtés par des parties symétriques ou asymétriques de très grandes di- mensions de ces pièces. En outre, avec des pièces d'ouvrage limitées d'un seul côté, le procédé ne peut être appliqué que lorsque ces parties de limitation sont symétriques et ne sont pas d'une trop grande étendue.
Jusqu'à présent, il était toujours difficile d'effectuer une trempe parfaite également dans la région de ces limitations latérales, parce que le dispositif de trempe n'entrait en action que sur les parties de la pièce d'ouvrage qui avaient déjà pris une température appropriée en faisant passer le dispositif de chauffage sur elles. niais le mouvement relatif prenait fin prématurément du fait de la présence de parties limitant latéralement la pièce d'ouvrage et la surface effective du dispositif de chauffage s'arrêtait avant l'extrémité du man- chon ou partie analogue de la pièce.
La présente invention concerne un dispositif pour la trempe superficielle de pièces d'ouvrage métalliques par chauffage par induction électrique et saisissement subséquent avec mouvement relatif entre l'appareil de trempe de largeur relativement faible et la pièce d'ouvrage, dispositif dans
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lequel cette difficulté est supprimée. L'invention est donc applicable en particulier à des pièces d'ouvrage, dont les parties de surface à traiter sont limitées sur l'un ou sur les deux côtés par des parties symétriques ou asymétriques de la pièce. Ces pièces d'ouvrage sont par exemple des bou- lons ou axes de dragues, des fusées d'arbres à clavette, des pièces de cardan, des manetons de vilebrequins et d'autres pièces analogues.
Dans ces pièces, il est nécessaire que la couche de trempe s'étende aussi lon que possible jusque sur les extrémités de la partie à tremper rentrant dans les par- ties de la pièce qui la limitent, donc par conséquent dans des collets ou des gorges. Mais un dispositif de ce genre présente aussi de l'importance pour le chauffage de pièces d'ouvrage lisses, par exemple d'arbres lisses, lorsqu'il s'agit d'effectuer le chauffage jusqu'en un point exactement déterminé de la longueur, sans que des effets de recuisson quelconques affectant les propriétés mécaniques se produisent dans la section qui suit.
La présente invention est carac- térisée par un appareil de chauffage fermé ou divisible en plusieurs éléments de faible largeur, à un ou plusieurs jets, qui renferme la. pièce d'ouvrage et comporte une double cham- bre posée sur lui pour le liquide de saisissement. Les cham- bres peuvent être mises en et hors service indépendamment l'une de l'autre et elles comportent des fentes par lesquelles un agent de refroidissement peut sortir sur les deux côtés du conducteur de chauffage, dirigé sur la surface de la pièce d'ouvrage.
L'invention et les possibilités données par son appli-' cation vont être expliquées avec plus de détail à l'aide des dessins annexés, puis quelques variantes d'application de l'idée inventive seront exposées.
La fig. 1 représente un dispositif selon l'invention
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à l'aide duquel un maneton 1, qui est limité par des flasques de manivelle 2, doit être chauffé superficiellement et trem- pé par saisissement. On utilise à cet effet un conducteur de chauffage 3¯ qui entoure la pièce d'ouvrage. Ce conducteur de chauffage est creux de façon connue pour pouvoir faire pas- ser un agent de refroidissement à travers lui. Conformément à l'invention, cet espace creux est utilisé pour faire passer de l'air comprimé cornue agent de refroidissement, cet air com- primé pouvant être dirigé par des'fentes 5 et 6. sur la surfa- ce de la pièce d'ouvrage.
Une double chambre 9 est posée sur ce conducteur de chauffage. La largeur de cette chambre est choisie de façon correspondant à la largeur du conducteur de chauffage; la chambre même contient deux chambres individuelles 7 et 8 pré- sentant chacune un ou plusieurs conduits d'arrivée propres 11 et 12 qui sont fixés sur un couvercle 10. Pour assurer une distribution uniforme de l'agent de refroidissement, il faut poser le plus grand nombre possible de conduits 11, 12 sur le couvercle 10. Chaque chambre partielle comporte en outre des fentes de sortie 15 et 16, qui sont dirigées obliquement sur la surface de la pièce d'ouvrage sur des côtés opposés du conducteur de chauffage.
Les fentes 5¯ et 6 ont pour rôle de conduire le courant d'air comprimé de façon que le liquide de saisissement sortant des fentes 15 et 16 ne puisse pas parvenir intempestivement sous le dispositif de chauffage même, ce qui pourrait donner lieu à des trempes défectueuses. Il s'est avéré rationnel de régler l'inclinaison des fentes 15, 16 et 5, 6 l'une par rapport à l'autre de façon qu'elles forment un angle ren- trant dans les limites de 0 à 45 . La grandeur de l'angle dépend de la pression et de la vitesse des moyens utilisés.
La forme du conducteur de chauffage doit diminuer de
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seotion dans la direction de la chambre posée sur lui, afin que les fentes de sortie 15 et 16 puissent être dirigées oor- rectement. ' On peut naturellement satisfaire cette nécessité également d'une manière autre que celle représentée dans la fig. 1. Les fig. 2 et 3' représentent d'autres formes de ré- alisation. La double chambre 9 avec ses chambres individuel- les 7 et 8 et les fentes 15, 16 est reliée au conducteur de chauffage 3% Mais ce conducteur de chauffage est constitué par une plaque 17 d'épaisseur relativement grande. Un canal en forme de demi cercle 18 pour la conduite de l'air est pla- cé sur cette plaque 17. Les fentes de sortie pour l'air sont prévues en 5 et 6.
Les parois du canal à air 16 peuvent être fabriquées en matière bonne conductrice, par exemple en cuivre, ou aussi en des matières qui sont mauvaises condue- trices.
Dans de nombreux cas, il peut être rationnel de prévoir également un refroidissement par eau pour le conducteur de chauffage, à savoir lorsque les pièces d'ouvrage à traiter nécessitent une grande puissance par cm2. Un dispositif de ce genre est représenté dans la fig. 3. La chambre comportant les fentes de sortie est la même que dans les fig. 1 et 2.
Le conducteur de chauffage 19 est tubulaire et sa chambre in- térieure sert à conduire l'air comprimé, qui peut par exemple sortir en 20 par des fentes sur la pièce d'ouvrage. Un oanal 21, parcouru par de l'eau en vue du refroidissement, est placé sur la partie tubulaire 19. La paroi de ce canal peut là encore être fabriquée en cuivre ou en une matière mauvaise conductrice de la chaleur et du courant électrique.
Le dessous de la double chambre 9 peut naturellement former lui-même également la paroi du canal 21.
Lorsqu'on utilise un dispositif de ce genre, conformé- ment à l'invention, un mouvement entre la pièce d'ouvrage et
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le dispositif de chauffage est provoqué dans le sens de la flèche 13 ou de la flèche 14 de la fig. 1. Rationnellement, c'est le dispositif de chauffage qui doit être déplace.
Il est naturellement possible également de déplacer la pièce d'ouvrage, par exemple lorsqu'il y a lieu de travailler une pièce d'ouvrage cylindrique posée verticalement. Lorsqu'au cours du mouvement relatif provoqué, le dispositifde chauffage est parvenu à proximité des flasques 2, un mouvement de re- tour à la mê e vitesse ou à une vitesse différente est auto- matiquement amorcé par une butée non représentée. Alors qu'au cours du mouvement dans la direction de la flèche 13, seuls les orifices de projection 15 étaient mis en action, à cet instant L'admission à la chambre 8 et par là aux.fentes 16 est mise en action par la même butée. Par suite du mouvement de recul du conducteur de chauffage sur la surface chauffée en dernier lieu, l'agent de saisissement sort.
La butée pro- duit en outre une coupure simultanée de la puissance électri- que. On peut naturellement prévoir également plusieurs bu- tées qui produisent les diverses opérations de mise en et hors d'action en une succession précise dans le temps. Rationnel- lement, la puissance n'est pas coupée immédiatement après terminaison de l'avancement, de sorte que l'appareil de chauf- fage demeure dans la position extrême, lorsque la force est branchée, jusqu'à ce que l'effet de chauffage désiré soit intervenu. Ainsi, par exemple, la fin des diverses opéra- tions de mouve@ent et de manoeuvre peut être commandée de façon réglable au relais à retard.
Au commencement du chauffage dans la position extrême entre l'appareil de trempe ou durcissement et la pièce d'ou- vrage, le mouvement relatif entre l'appareil-de trempe et la pièce d'ouvrage et/ou l'arrivée de l'agent de projection à la partie de la chambre de projection se trouvant à l'op-
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posé du sens de mouvement, par rapport à la mise en circuit du courant, est amorcé avec retard. Ceci sert à faire produire en une fois dans toutes les parties un chauffage uniforme et également à soumettre les régions se trouvant autour des gorges de la pièce d'ouvrage à un chauffage suffisant malgré l'échappement de la chaleur et la dispersion dans les par- ties adjacentes.
Il est en outre rationnel, pour des raisons d'évacuation de l'agent de projection, de procéder de façon à éviter une accumulation du fluide de refroidissement entre l'appareil de trempe et la partie de la pièce d'ouvrage li- mitant celle qui doit être trempée, ainsi que le danger con- comitant d'un retour du liquide de refroidissement sous l'appareil de trempe.
Dans de nombreux cas, il peut être rationnel, comme indiqué dans la fig. 3, de disposer les trous à air comprimé 20 sur un seul côté, donc en se référant à la fig. l, il n'y aurait qu'une seule fente à air 6, tandis que la fente à air 5 serait supprimée. A l'instant où le dispositif est parvenu à proximité du flasque 3¯ et la commutation est effectuée, la 'fente à fluide de projection 16 est en action et la fente à air 6 exerce un effet d'injecteur de telle manière que le liquide de saisissement sortant de la fente 16 est aspiré sous le dispositif de chauffage.
La fig. 4 représente un montage tel qu'il peut être utilisé pour un dispositif selon l'invention. Le maneton ou tourillon d'arbre 1, qui est limité par deux flasques 2, doit être muni sur sa surface d'une couche durcie ou trempée, qui est indiquée en 21 par des hachures; des trempes plus profondes doivent être obtenues aux points 22 par des retards dans les positions extrêmes de l'appareil de chauffage. La pièce d'ouvrage même est serrée, de façon fixe ou rotative, en 23. L'appareil de chauffage correspond à celui selon la
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fig. 1. Il n'est disposé en plus que les tubulures repré- sentées en 42 pour l'amenée et la distribution uniforme de l'air comprimé.
Apres que l'appareil de chauffage relevable a été posé sur le maneton dans une position qui est indiquée dans la fig. 4, de l'énergie électrique est amenée par le bouton de mise en circuit 24, en passant par le relais commutateur 25, de la génératrice 26 du dispositif de chauffage. Le moteur 28, qui assure le mouvement du dispositif de trempe dans la direc- tion de la flèche 29, est mis en circuit en même temps ou avec retard en passant par le relais commutateur 27. De même, en même temps ou avec un certain retard, l'admission, d'eau E à l'appareil de chauffage est ouverte par l'intermédiaire d'une soupape magnétique 30 et cela pour la chambre 8.
Lors- que l'appareil de chauffage s'est déplacé jusqu'à proximité du flasque se trouvant du côté gauche, il parvient en contact avec la butée réglable 31. Cette butée réglable ou disjonc- teur de fin de course 31 coupe simultanément ou avec retard le relais commutateur 25; de la même manière, le relais 27 est coupé et le relais 32 est mis en circuit. Il se produit un retour du dispositif de trempe dans la direction de la flèche 33. En même temps, ou avec un certain retard, l'admis- sion d'eau est ouverte au moyen de la soupape magnétique 34 et par là du liquide est amené à la chambre 9. Le dispositif .de trempe revient alors jusqu'à la butée 24, après quoi cette butée interrompt l'avancement dans la direction de la flè- che 33.
L'admission d'air comprimé aux tubulures 42 et à la chambre à conducteur de chauffage 3 est commandée par la soupape magnétique 35. Pour éviter une consommation d'air inutile, l'admission d'air peut être interrompue avec la cou- pure de la puissance de haute fréquence à la soupape magnéti- que 35.
Par conséquent, avec des dispositifs selon l'invention,
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on peut chauffer des pièces d'ouvrage comportant des collets ou autres accumulations de matière symétriques ou asymétriques aux extrémités en continu et avec tous les avantages que cela comporte, puis les durcir ou tremper par saisissement. L'é- nergie électrique nécessitée est beaucoup plus faible par rap- port à un dispositif de chauffage qui couvre la totalité de la largeur de la pièce d'ouvrage et il y a donc la possibilité de traiter avec succès même des pièces qui sont fabriquées en matières qui consomment déjà en soi beaucoup d'énergie, tel- les par exemple que les aciers inoxydables et résistant aux acides.
Des dispositifs du type décrit sont utilisables non seulement pour des aciers, mais aussi pour toutes matières devant être traitées par chauffage et saisissement subséquent.