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Procédé de trempe superficielle de pièces d'ouvrage.
La présente invention concerne principalement la trempe superficielle de pièces d'ouvrage en acier, dont les parties de surface à tremper font saillie suivant une distribution plus ou moins régulière de la masse d'ensemble de la pièce d'ouvrage, comme cala est par. exemple le'cas dans des pignons, crémaillères, corps à nervures ou ailettes, cames et autres analogues. La trempe superficielle de corps de ce genre, qui se fait par chauffage et saisissement, présente toujours des 'difficultés, parce qu'on ne réussit pas ou que l'on ne réussit que difficilement à obtenir, avec un chauffage total du corps à partir de l'extérieur, de la manière désirée, une accumulation de chaleur dans les saillies, par exemple dans les dents de pignons.
On sait qu'il importe, par exemple dans des pignons, que seulement les flancs des dents soient trempés,et qu'il ne se produise pas de trempe de part en part de la dent. Le.chauffage par gaz aussi bien que le chauffage par induction électrique conduisent à un chauffage complet de part en part de la saillie ou de la dent et par là à une ,trempe de part en part, à moins que l'on applique
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des mesures particulières qui produisent impérativement une accumulation de chaleur sur la suri'ace des saillies ou des dents. Les moyens prévus pour cela consistent essentiellement à soumettre la saillie ou dent séparée à un traitement indi- viduel.
Dans le cas du chauffage au gaz, on parvenait ainsi à une façon de procéder, qui n'est le plus souvent praticable que pour de très grandes pièces d'ouvrage, consistant à chauf- fer chaque saillie ou dent séparément par des brûleurs spé- ciaux et, dans le cas du chauffage électrique, au mode opéra- toire consistant à produire dans chaque saillie ou dent un circuit se fermant dans cette saillie ou dent en évitant la masse de l'objet entier sur la plus courte longueur de trajet.
L'expérience a montré que l'une de ces façons de procéder conduit à une manipulation compliquée, tandis que l'autre exige des dispositifs électriques également compliqués.
La présente invention a pour objet un procédé permettant d'une manière simple la trempe de corps ou objets de ce genre de telle manière que le cours de la couche de trempe corres- ponde aux contours du corps d'ensemble, par conséquent de façon à éviter dans le résultat final la trempe de part en part de saillies ou dents.
Conformément à l'invention, on doit opérer de façon que l'objet à traiter soit tout d'abord porté progressive- ment de l'extérieur vers l'intérieur à la température de trempe désirée, en faisant pénétrer le chauffage et par sui- te la trempe subséquente à de plus grandes profondeurs qu'il n'est désiré dans le produit final. Le chauffage peut se faire de façon quelconque dans cette première phase du traitement, par exemple en faisant chauffer le corps (quand il présente une forme essentiellement cylindrique) par un brûleur annulaire ou en le faisant tourner de plusieurs tours devant un brûleur.
On peut en outre effectuer d'une
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manière particulièrement rationnelle un chauffage par induc- tion électrique dans lequel ou bien l'on utilise, de façon connue en soi, une bobine qui entoure le corps ou bien on se sert d'une boucle de conducteur se fermant en passant par la surface de l'objet. Par ce traitement, des dents et saillies de l'objet sont trempées en continu, en liaison avec le sai- sissement, et une partie de la masse prinoipale de l'objet est également encore saisie. L'objet est ensuite recuit de l'in- térieur. Pour cela une progression du chauffage à partir d'une zone intérieure vers les couches extérieures est imposée avec refroidissement simultané des couches extérieures qui doivent rester dures.
On utilise à cet effet, selon l'invention, le chauffage par induction électrique. En faveur de la mise en oeuvre du procédé, on observe que dans le chauffage par induc- tion électrique d'un objet, présentant des saillies ou appen- dices distribués plus ou moins régulièrement,' comme par exem- ple d'un pignon avec ses dents, le courant induit tend à sui- vre le'trajet de la plus faible résistance et en conséquence il circule, par exemple dans un pignon, à proximité des points de pieds des-dents, sans pénétrer de façon notable dans la masse des diverses dents.
Par conséquent, par un chauffage par induction électrique, l'action thermique principale se produit en quelque sorte automatiquement dans une zône relati- vement profonde de la pièce d'ouvrage totale. 'De là, la cha- leur progresse par conduction thermique vers les dents, dont la couche extérieure est exclue par refroidissement de l'ac- tion'de. cette élévation de température se produisant à l'inté- rieur de la pièce d'ouvrage.
Par ces mesures, il est possible, d'une manière simple, de munir un objet comportant des saillies ou dents, comme par @ exemple des pignons, crémaillères, corps à nervures ou ailet- tes, ou.cames, et autres analogues, d'une couche de trempe,
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une trempe de part en part des saillies ou dents étant évitée dans le produit final. La profondeur de la couche de trempe, ainsi que la largeur de la texture de transition avec le noyau non traité peuvent être graduées de façon quelconque en accor- dant l'amenée d'énergie d'une part et l'effet de refroidisse- ment , d'autre part.
Etant donné que l'on peut donner à la conduite de la température une forme telle que le noyau soit exclu dans une grande mesure de toute action thermique, il est en outre possible de traiter des objets bonifiés sans avoir à craindre que la bonification soit notablement affec- tée. En principe, il est naturellement possible également d'effectuer la première phase du traitement de façon que les corps soient chauffés, par exemple dans,un four, jusque dans le noyau et qu'ils soient ensuite trempés de façon continue par saisissement, après quoi il faut effectuer la seconde phas au traitement de façon que l'effet de recuisson s'exer- ce également jusque dans le noyau.
Bien qu'on renonce à cer- tains avantages de nature métallurgique en effectuant une mise en oeuvre de ce genre du procédé, cette dernière peut, à l'occasion, présenter des avantages pour de petits objets.
Le procédé conforme à l'invention présente aussi un avantage particulier parce qu'il est possible d'effectuer les deux phases du traitement immédiatement l'une après l'autre dans un seul et même dispositif. A cet effet, le corps ou objet est placé dans un dispositif de chauffage par induction électrique, constitué par une bobine connue en soi entourant la pièce d'ouvrage ou par une boucle de conducteur qui se ferme en passant par la surface de la pièce d'ouvrage, puis il est chauffé uniformément à une température déterminée.
Lorsque la profondeur de chauffage désirée est atteinte, 1 courant est coupé et l'objet est saisi, par exemple, comme connu en soi, en faisant sortir du liquide de refroidissement des spires de la bobine. Ensuite,l'effet de .recuisson
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est provoqué avec la même bobine ou la même boucle de conduc- teur et .l'on 'prend soin en même temps d'assurer un refroidis- sement efficace des couches extérieures dont la trempe doit être, maintenue.
Etant donné que la profondeur de pénétration d'un courant induit est d'autant plus grande que la fréquence est. plus faible, il est rationnel de travailler dans la se- conde phase du traitement avec une fréquence inférieure à cel- le utilisée' dans la première, de façon que la production de la ohaleur soit déplacée vers les zônes intérieures de la masse du corps dans une plus grande mesure. On peut en même temps utiliser également une plus faible puissance pour con- trôler l'effet supplémentairement.
Le résultat du procédé exposé est en tous cas une couche de trempe qui suit les contours extérieurs du corps total, la,profondeur de la trempe dans les saillies ou les dents pouvant être;réglée à volonté dans certaines limites.
Le procédé est exposé à l'aide d'objets qui comportent des saillies ou dents. Mais le procédé est également applica- ble avec un bon résultat sur des objets lisses qui ne présen- tent pas de saillies ou dents de ce genre. Avec des objets de ce genre, l'avantage de l'application du procédé consiste- rait essentiellement en ce que par la recuisson subséquente d'une couche de trempe présentant une profondeur plus grande que celle désirée dans le résultat final.on obtient une tex- ture de transition particulièrement bonne. Les propriétés de solidité ,d'un objet traité de cette manière sont donc parti- culièrement bonnes. -
Dans l'exposé du procédé, on a en outre supposé qu'il doit s'agir de corps en acier pour lesquels le procédé a été imaginé de préférence.
Mais il peut aussi être appliqué à des objets qui sont fabriqués en d'autres matières, autant qu'ils sont 'accessibles à un traitement de trempe par saisis-
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sement et recuisson. 'L'homme du métier sait couramment quelles sont les températures qui doivent être utilisées en détail tant pour l'acier que pour d'autres matières.