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DISPOSITIES DE CHAUFFAGE PAR INLUCTION.
La présente invention concerne un appareillage amélioré et une méthode de contrôle du flux magnétique d'une bobine d'in- duction pour chauffage par induction à haute fréquence des pièces d'une section transversale non uniforme de manière à obtenir un durcissement plus uniforme de ces contours irréguliers que celui obtenu par l'emploi des bobines de chauffage à induction symétri- que , comme réalisé d'habitude.
Un des objets de la présente invention est la réalisation, dans le durcissement des contours irréguliers, d'un effet compensa- teur réglable dans le flux de champ du primaire pour rectifier les irrégularités dans le chauffage des pièces traitées pouvant se pro- duire la suite des changements dans la section transversale. Ces irrégularités résultent de l'augmentation de la conductivité de cha- leur dans les parties d'une plus grande section et, jusqu'à un cer-
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tain degré, des déviations dans le flux primaire à la suite de la variation des forces contre magnéto-motrices, suite elles-mêmes des variations produites par les modifications de la section transversa- le.
L'effet de compensation sus-dit est proportionné pour compenser ces variations de manière à ce que le flux résultant puisse produi- re un durcissement plus uniforme de la surface ou des profondeurs affectées, conformément aux désirata.-
Comme exemple d'application pratique de la présente inven- tion à un problème typique de production, on peut considérer le dur- cissement de la portée d'un arbre de diamètre uniforme, mais où l'ar- bre possède, à l'une de ses extrémités, un alésage dans son centre, de faible dimension longitudinale à l'intérieur de l'arbre; l'en- semble étant une pièce traitée de section transversale sensiblement réduite, dans le reste de sa. longueur, à l'endroit de l'alésage.
On a trouvé que, à la suite d'une quantité de chaleur plus grande de la surface de la section la plus forte et de son influence sur le champ de flux magnétique, le durcissement est bien moins profond dans cette région de la plus grande section transversale que celui produit dans la région de l'arbre de section transversale moindre et ayant une conductibilité calorifique réduite.
Pour compenser cette profondeur non uniforme de durcisse- ment, on munit la région de la plus grande surface de la,pièce trai- tée d'une bobine supplémentaire, de réglage ou de compensation, dans laquelle un courant est induit, le champ duquel influence la direc- tion du flux du primaire de la bobine de chauffage de manière que la direction résultante du flux soit telle qu'elle augmente la profon- deur de chauffage et la dureté résultante de la plus grande section transversale de la pièce traitée.
Dans les améliorations présentes sont inclus, de plus, des moyens pour produire une impédance ajustable dans le circuit de la bobine supplémentaire ou compensatrice pour que l'on puisse faire varier la distorsion du champ primaire de chauffage à la suite des variations de courant du circuit de la bobine compensatrice et de la
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relation modifiée de phase par :rapport à la bobine de chauffage. Cet ajustement détermine, d'une manière correspondante, le caractère et le degré de son influence sur la bobine de chauffage.
Des disposi- tifs à bobine supplémentaire compensatrice ou protectrice peuvent, si l'on désire, y être incorporés; ces arrangements sont adjacents à l'extrémité de la pièce traitée de manière à réaliser un couplage correctif serré à l'extrémité de la pièce traitée où la distorsion des a lignes de force du flux du champ d'induction usuel de chauffage s'est produit commun; ment.
Les traits caractéristiques sont schématiquement illustrés dans les dessins annexés où les parties correspondantes dans plu- sieurs vues possèdent les mêmes numéros de référence.
Dans ce dessin : la figura 1 montre, schématiquement, un appareillage de chauffage car induction à haute fréquence, possédant des moyens de compensation'de direction du flux de la présente invention et dans lesquels la bobine d'induction primaire et la bobine de correction ou de compensation sont montrées en coupe. la figure 2 est une,vue similaire montrant les modifica- tions désirées. les figures 3 et 4 sont respectivement des vues verticales en coupe et en plan d'une autre modification avec des moyens pour faire varier l'influence effective de la bobine de c ompensation.
Un exemple amélioré de réalisàtion de la présente inven- tion est montré schématiquement figure 1, dans laquelle l'arrange- ment amélioré est employé pour le durcissement de la surface de la pièce traitée de forme irrégulière, indiquée en W, laquelle, comme montré, est un arbre de palier cylindrique d'un diamètre sensible- ment uniforme sur toute sa longueur, dont l'extrémité inférieure 2' est réduite et dont l'extrémité supérieure possède une ouverture longitudinale ou. alésage 3, à l'intérieur de l'arbre jusque sa mi- longueur.
Ceci est un exemple typique d'un problème de production où l'on désire durcir en surfacela surface portante à l'aide d'une
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bobine de chauffage, employant un courant à haute fréquence et dans lequel la pièce traitée a une surface transversale non uniforme. On comprendra aisément que la section transversale non uniforme occa- sionne une conductivité de chaleur inégale à l'intérieur de la piè- ce et crée- des forces contre-magnéto-mo trices d'une intensité et direction variables qui résulteraient normalement d'une profondeur non uniforme de chauffage et de durcissement.
Dans l'exemple illus- tré, en n'employant qu'une bobine de chauffage usuelle, une varia- tion non désirable dans la profondeur de durcissement se produit et dans laquelle le chauffage ou durcissement des parties inférieures, de section transversale pleine, est d'une profondeur sensiblement moindre que le chauffage ou durcissement résultant de la portion supérieure de la section transversale réduite à l'endroit de l'alé- sage.
La bobine de chauffage est montrée ici en 4 dans la posi- tion de fonctionnement, entourant la pièce traitée W et est connec- tée en série avec les fils 5 et 6 d'un circuit à haute fréquence, connecté à une source '? de haute fréquence, comme indiqué. D'après la présente invention, et comme montré figure 1, en vue d'une cor- raction des lignes non uniformes du champ magnétique résultant de la section transversale non uniforme de la pièce traitée, un anneau C en métal à haute conductibilité électrique est placé à une distan- ce autour de la bobine primaire de chauffage 4. L'anneau est sensi- blement dans le plan transversal, au centre de la longueur de la partie pleine de la pièce traitée, comme illustré.
Cet anneau, à cause du courant y induit et l'effet de son flux sur la bobine pri- maire, provoque une concentration additionnelle du flux à l'endroit désiré pour créer une chaleur supplémentaire afin de compenser les plus grandes pertes par conduction de chaleur dans les parties plei- nes de la pièce traitée. L'effet du courant induit ou de compensa- tion dans la bobine de compensation C est déterminé par les dimen- sions de l'anneau et l'espacement afin d'obtenir l'action correcti- ve désirée pour compenser la variation de conduction de chaleur et
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la variation dans la direction normale du flux à la suite du chan- gement spécifique dans la section transversale de la pièce traitée.
Dans la partie droite de la figure 1 une approximation de la direction normale des lignes de flux, à la suite de l'excitation de l'unique bobine de chauffage 4, non influencée par la bobine de compensation secondaire C, est montrée en P. en pointillé. A la partie gauche de la même figure, est indiquée de même, en P', la direction approximative des lignes du champ magnétique, influencées et corrigées par la présence du circuit compensateur de l'anneau.
Dans la figure 2 est illustrée une modification désirable, ayant la disposition générale de la figure 1, pour le traitement thermique de la surface d'une pièce traitée W', dont la plus grande partie est de diamètre uniforme et ayant une collerette sensiblement réduite n, et laquelle, en raison de sa forme particulière, demande une déflexion vers l'intérieur du champ magnétique primaire pour chauffer convenablement les surfaces de diamètre réduit, déformées vers l'intérieur.
Pour cela,, dans ce dispositif de chauffage par induction, tout en employant la bobine de chauffage de diamètre uni- forme, comme montré, l'anneau de compensation C. produisant le cou- rant induit et le champ de flux de compensation, se trouve au centre par rapport à la partie de surface réduite, de manière à dévier vers l'intérieur le champ du flux de chauffage pour qu'il ait une position correcte par rapport à la pièce chauffée, an vue de chauffer correc- tement les couches de la surface de la collerette. Dans cet exemple, la déviation des lignes de force du champ de chauffage, a principale- ment pour but de les adapter au contour extérieur de la pièce trai- tée.
De plus, dans ce dispositif modifie, une pièce annulaire ou bague d'une matière d'une grande conductivité électrique, dont l'objet est de créer un courant induit dont le flux a une influence corrective sur la direction normale des lignas de forces du flux mag- nétique de la bobine de chauffage,.est liée à une extrémité de la pièce traitée. Cette pièce annulaire, montrée en D, porte sur l'épar-
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lement réduit ou partie de la pièce traitée et sa section transver- sale du côté de l'épaulement est plus grande que sa section extérieu- re de coté opposé.
Le but de cette disposition est de produire une force contre-magnéto-motrice induite pour dévier la ligne de force du champ de la bobine primaire et pour étendre l'extrémité du champ normal de manière à éviter la chauffage non uniforme à l'extrémité de la pièce traitée.
On comprendra que, dans certaines circonstances, il est utile de prévoir l'ajustement de l'influence de l'effet de contrôle ou de correction du circuit induit compensateur inventé en vue des changements snécifiques dans les formes des pièces traitées. A cette fin, une modification convenable est montrée figure 3 et 4 dans laquelle l'anneau compensateur est fendu, muni des extensions de bras 8-8 étendues et parallèle avec une matière isolante 9 entre elles et portant, à leurs extrémités extérieures, une barre glissan- te 10 en forme de culasse et fixée par la vis 11 qui ferme le cir- cuit.
L'ajustement de la position de cette barre sur le bras 8 aug- mente ou diminue la longueur effective du circuit induit de contrôle et modifie ainsi par son impédance changée, son effet sur la distor- sion du champ primaire de chauffage. Les conditions spécifiques, nécessaires au durcissement des pièces traitées des différentes grandeurs et sections, sont ainsi remplis.
La méthode et l'appareillage, décrits dans l'invention, sont particulièrement avantageux dans le procédé de durcissement des surf aces des arbres de transmission et analogues, à l'aide du chauffage par induction à haute fréquence, utilisant des courants de fréquence rdio-électrique. La variation de la direction des lignes de flux dans les surfaces traitées, pour compenser les varia- tions rencontrées dans une bobine unique de chauffage des pièces de section irrégulière et permettre de durcir une profondeur unifor- me désirée sur toute la longueur de la surface portante, est ainsi possible.
Quoique le dispositif décrit n'emploie qu'une bobine uni- que de contrôle de compensation, on conçoit que des bobines multi- ples de contrôle peuvent être employées, suivant la configuration de la pièce subissant les traitements: De même, quoique le conduc-
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teur décrit du circuit induit de contrôle ait une section circu- laire, sa section transversale peut être de forme quelconque, étu- diée en vue d'obtenir une distribution désirée du f lux.
Bien que l'invention soit décrite dans le cas de certains exemples particuliers de réalisation, il est clair qu'elle n'y est en rien limitée, mais au contraire susceptible de nombreuses modi- fications et adaptations sans sortir de son domaine.
RESUMA.
La présente invention concerne un appareillage amélioré et une méthode de contrôle de la répartition du flux magnétique d'une bobine d'induction pour chauffage par induction à haute fré-' quence des pièces d'une section transversale non uniforme de ma- nière à obtenir un durcissement plus uniforme de cas contours irré- guliers que celui obtenu par l'emploi des bobines- de chauffage à induction symétrique, comme réalisé d'habitude.
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