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" Méthode pour le traitement thermique des aciers et d'autres métaux'!
Dans l'industrie mécanique, il est souvent néces- saire que les pièces d'oeuvre aient une surface dure mais un noyau tenace. Dans de tels cas, les pièces traitées sont faite% à partir d'un acier à faible teneur en carbone, et après usina- ge, carbonisées par traitement thermique dans une atmosphère de carbonisation. après carbonisation, les pièces traitées sont trempées de manière connue, le noyau gardant alors sa structu- re tendre et tenace par suite de sa faible teneur en carbone.
La dureté de la surface sera celle d'un acier trempé avec la mê- me teneur en carhone que la surface.
Le traitement thermique par carbonisation et en- core davantage la trempe qui s'ensuit provoque des déformations de sorte qu'un finissage par moulage est nécessaire.
Afin d'éviter cette opération de finissage, en particulier pour les pièces compliquées et lorsqu'une surface
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extrêmement dure est désirée, on a utilisé une méthode basée sur le traitement thermique d'un acier contenant de l'aluminium ou du chrome dans une atmosphère d'azote. Les pièces d'oeuvre sont alors traitées à une température comparativement basse (500 C) dans une atmosphère libérant de l'azote, et, par suite de l'ab- sorption d'azote à la surface de l'acier, une surface très dure de 1/10 à 2 10mm d'épaisseur peut..être obtenue, sans chauffage ni refroidissement ultérieurs.
Comme ce traitement a lieu sans refroidisse- ment rapide, la déformation sera négligeable de sorte qu'aucun finissage ultérieur par meulage n'est nécessaire, sauf dans les cas où l'on exige une surface polie ou lorsque les exigences de précision sont très grandes. La dernière méthode ne peut cependant être utilisée dans les cas où la surface des pièces d'oeuvre est exposée à une charge concentrée, et, dans ces cas, il est en conséquence nécessaire d'utiliser l'ancienne méthode en dépit du fait que la dureté ne sera pas aussi élevée, mais l'épaisseur de la surface trempée sera 5 à 10 fois plus gran- de. La méthode à l'azote pour tremper la surface est également limitée en ce que les aciers spéciaux auxquels elle s'applique, sont relativement coûteux et difficile à usiner.
Afin d'obtenir une trempe de surface élevée et suffisamment profonde, sans trop grands changements de forme, une autre méthode a été utilisée ces dernières années, qui con- siste en un procédé de trempe par place de la surface par une flamme oxyacétylénique et un refroidissement rapide subséquent.
En dépit du fait que par cette méthode, le chauffage est, au mo- ment même, condentré sur une petite partie de la pièce d'oeuvre et que les changements de forme sont ainsi limités, la méthode n'est pas très sûre, parce que la trempe dépend beaucoup de l'intensité de la flamme et de la distance entre le brûleur et la surface de la pièce d'oeuvre, et, en outre, de la composi- tion du mélange gazeux, de l'analyse de l'acier et de la vitesse
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d'alimentation de la flamme sur la surface. La méthode exige également une machihe compliquée et coûteuse.
La présente invention a pour objet une méthode simple et sûre pour la trempe.,,, de surfaces et autres traite- ments thermiques, un appareil pour réaliser la méthode et éga- lement différentes pièces d'oeuvre produites par la méthode.
Selon l'invention, on procède à un chauffage progressif très concentré de la pièce d'oeuvre à traiter thermiquement. Selon l'invention, un courant électrique est fourni la pièce d'oeu- vre par un organe glissant ou roulant sur sa surface, de sorte qu'un chauffage local survient au point ou à la ligne de con- tact. Lors de la trempe, le refroidissement subséquent est ob- tenu par immersion de la pièce d'oeuvre dans un fluide réfrigé- rant( gaz ou liquide) ou en dirigeant un jet d'un agent réfri- gérant sur le point chauffé. Le refroidissement peut aussi avoir lieu pat dissipation de la chaleur au point chauf- par conduction fé.
L'organe amenant le courant à la pièce d'oeuvre est avanta- geusement réalisé en une matière présentant une haute conduc- tibilité électrique, de srte que le développement de chaleur principal a lieu au point de contact dans la pièce d'oeuvre, et, en outre, il est à conseiller que cet organe soit refroidi par des conduits traversés par un agent réfrigérant afin d'évi- ter une déformation. Pour la même raison, il peut être fait en une matière présentant une grande conductibilité thermique.
Grâce à l'invention, on réalise une trempe de l'acier, mais un recuit du métal trempé est également possible de même qu'un traitement thermique de métaux autres que l'acier.
Ainsi, pat exemple, lors du recuit de l'acier, en réglant le courant, on peut obtenir soit un recuit doux, soit seulement une trempe d'une certaine dureté. Si, en cas de recuit doux, le courant est réglé de façon que la température n'excède pas le point de récalescence, une seconde trempe est évitée. En faisant varier la pression de contact, le courant et la vites-
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se d'alimentation, tout traitement thermique désiré de la surfa- . ce peut être réalisé sans aucun risque de déformation.
L'invention est 'applicable à un certain nombre de pièces d'oeuvre différentes. Par exemple, une trempe de sur- face de roues d'engrenage à dents, de roues d'engrenage à vis sans fin et de vis sans fin, peut être obtenue grâce à l'inven- tion sans aucun risque de déformation par suite du durcissement.
L'invention peut également être employée pour la trempe de sur- face des cylindres de laminoirs et pour d'autres buts, et pour la trempe de surface des rebords ou bourrelets des roues de voi- tures de chemins de fer.
Comme mentionné ci-dessus, l'intention n'est pas li- mitée au durcissement ou trempe de pièces d'oeuvre en fer ou en acier, mais peut également être utilisée pour le recuit doux soit jurcies ou la trempe soit de pièces durcies selon l'invention .,,de quelque autre manière. Une application très importante de l'in- vention réside dans le recuit doux des bourrelets des roues de voitures de chemins de fer, qui ont été durcies par la chaleur développée par le freinage.
Pour la trempe de roues dentées, principalement trois procédés différents sont possibles. Selon une méthode, l'organe qui apporte le courant à la pièce d'oeuvre a la forme d'un rouleau avec le même profil qu'un couteau à profil pour les dents en question, et ce couteau est amené à rouler dans l'espace se trouvant entre les dents successives, de sorte que sa surface de recouvrement sera en contact avec les dents sui- vant une ligne courbe. Il est également possible de donner à l'organe amenant le courant la forme d'une roue dentée engre- nant avec la roue à tremper, et dans ce cas, la ligne de contact sera une ligne droite, si les dents sont droites.
L'organe de contact présentant la forme d'une roue dentée aura alors, de pré- férence, une largeur plus petite que la roue dentée à tremper, lequel organe, à coté de son mouvement de rotation, reçoit un mouvement en direction axiale.
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Dans la dernière méthode, afin d'assurer un con- tact constant entre l'organe de contact et la roue dentée, la roue à tremper doit être freinée ou commandée, de sorte qu'un contact ait lieu seulement d'un côté de la roue. Comme seule- ment un côté de la dent est trempé à la fois, il est nécessaire de répéter le procédé pour tremper l'autre côté de la dent éga- lement.
Afin d'avoir un contact constant en dépit d'une division incorrecte des dents, les dents dans l'organe de contact peuvent être rendus élastiques, par exemple par des fentes ra- diales dans les dents.
Le dernier procédé de trempe a l'avantage, en comparaison avec la méthode utilisant un rouleau ou disque pro- filé, que le nombre d'outils nécessaires devient plus petit, par- ce que, dans le dernier cas, la forme du rouleau dépenâ du nom- bre de dents qui se trouvent sur la roue à tremper.
Lorsqu'on trempe des cylindres pour laminoirs et pour d'autres buts, l'organe de contact peut avoir une longueur considérablement plus petite que. le cylindre et, durant la ro- tation, peut être amené axialement le long du cylindre de sor- te que le cylindre est trempé suivant une spirale tout autour de sa surface.
Comme mentionné ci-dessus, l'invention est d'une grande valeur pour la réparation des roues des voitures de chemins de fer. Lorsque l'on freine les trains, les roues sont souvent arrêtées et glissent sur les rails. Par la chaleur en- gendrée par ce glissement, le bourrelet des roues est locale- ment durci et en même temps usé à ces endroits, de sorte que le fer y devient aplati.
Il est, par conséquent, nécessaire de tour- ner, de temps en temps, les roues afin de les rendre à nouveau rondes, mais 'cette opération de.tournage est rendue très diffi- cile par suite dudit durcissement, de sorte que l'outil tran- chant doit être réglé suffisamment profond pour qu'il passe en dessous des parties durcies du bourrelet. Une.. partie beaucoup plus épaisse. qu'il n'est nécessaire par rapport aux endroits
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aplatis doit.par conséquent, être enlevée par tournage. Selon l'invention, le bourrelet est doucement recuit avant le tour- nage par une alimentation en courant au bourrelet, provenant d'un disque roulant contre le bourreft.
La roue est, de préfé- rence, montée dans une machine et amenée à tourner, et un ou plusieurs rouleaux conducteurs de courant sont poussés contre le bourrelet. Par le chauffage ainsi réalisé, les places dur- cies sont doucement recuites. Afin d'éviter une nouvelle trem- pe, le courant est réglé suffisamment bas pour que la températu- re n'excède pas le point de récalescence.
La méthode est, d'une part,applicable à des roues normalement tendres, qui sont devenues localement dures, mais est, d'autre part, également applicable à des roues à bourrelet durci comme décrit plus haut ou d'une quelque autre manière, et après tournage, les roues peuvent être trempées de nouveau de la manière décrite plus haut.
Ou bien, ledit recuit peut être réalisé dans une machine séparée, ou bien la disposition pour le recuit peuse faire au tour. Dans le dernier cas, le recuit et le tournage peuvent être des opérations séparées, mais il est éga- lement possible de les combiner en ce que le disque qui amène le courant est monté pour rouler devant l'outil tranchant.
Dans le cas de deux roues montées sur un arbre, le courant est fourni à une roue par un dique, traverse l'arbre et abandonne l'autre roue à travers un disque roulant contre son bourrelet.
Un emploi très important de l'invention est constitué par l'amélioration apportée aux arbres par trempe de la surface des parties exposées à des efforts de fatigue, par exemple, aux bourrelets et au bord d'un moyeu pressé sur un arbre, parce que .' la trempe développe, par la formation de martensite sur la surface de l'arbre des tensions favorables à l'augmentation de la résistance à la fatigue dans la surface.
Lors du recuit, le courant est réglé de sbrte que la trempe ou le recuit désiré est obtenu dans la matière
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à la profondeur désirée.
L'invention a également pour objet des outils ou autres pièces d'oeuvre fabriquées ou traitées selon l'invention, par exemple des roues d'engrenage, des roues pour voitures de chemin de fer, des arbres, des cylindres, des chevilles et des bandes.
REVENDICATIONS
1) Une méthode de traitement thermique de la surface de pièces métalliques, caractérisée en ce que la surface est sou- mise à un chauffage concentré sur une place relativement petite, par un courant électrique amené sur la surface par un disque roulant sur celle-ci.