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Traitement thermique d'objets métalliques,
L'invention concerne les traitements thermiques et se rapporte particulièrement au traitement thermique d'objets métal- liques de forme irrégulière en vue de former sur ces objets une surface ou peau de grande dureté.
Les objets métalliques de forme irrégulière tels que les engrenages incorporés dans la transmission de véhicules automobi- les, les vilebrequins et autres éléments semblables subissent des chocs mécaniques répétés. Il est intéressant de garnir ces objets d'une couche de métal dur à l'endroit des impacts. Ces surfaces sont durcies par traitement thermique.
Un procédé de traitement thermique connu antérieurement est dénommé cémentation. Dans ce procédé de cémentation, l'objet métallique est plongé dans un milieu cémentant et toute sa surface est soumise à l'action des agents chimiques. Une fine couche dur- est-produite sur la surface entière de l'objet. Les agents chi-
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miques auxquels l'objet est soumis sont très coûteux; leur consom- mation pendant le traitement est rapide et ils doivent continuel- lement être remplacés. Le procédé par cémentation prend beaucoup de temps. C'est pourquoi ce procédé ne convient pas pour le dur- cissement d'objets à la cadence élevée et au bas prix exigés dans la production massive moderne de véhicules automobiles.
D'autres expériences antérieures ont montré que les objets ne sont pas seulement durcis à la surface, mais en profon- deur dans la région des impacts. Par exemple, les engrenages sont traités thermiquement de telle façon que les dents sont trempées dans toute leur épaisseur, le durcissement s'étendant même lé- gèrement sous la base des dents. La trempe est obtenue en chauf- fant un engrenage dans la région à durcir (les dents et les pieds) à une température d'environ 1600 F (870 C) et en trempant ensuite la partie chauffée des engrenages.
Les difficultés et les désavantages de ce .procédé ressor- tiront clairement en étudiant le procédé appliqué à un engrenage.
A cause de la grande différence de température qui existe, pendant le traitement thermique, entre la partie chauffée et le corps non chauffé de l'engrenage, de fortes tensions sont crées entre les deux parties de l'engrenage. Quand l'engrenage est trempé, les contraintes se modifient encore. La dilatation des dents provo- quée par les changements chimiques à la base du phénomène de la trempe, changent encore les tensions internes. Les contraintes produites pendant le traitement thermique de ce type peuvent don- ner naissance à des défaut qui se développeront dans les engrena- ges ainsi traités. Les engrenages sont souvent fendus dans la ré- gion des dents et des pieds, et les dents n'ont pas la résistance à l'usure voulue, qualité essentielle de ce genre d'éléments.
L'invention a donc pour but de supprimer les difficul- tés précitées et de créer un procédé de traitement thermique très rapide et peu coûteux, des appareils pour l'application du procé- dé et des pièces réalisées conformément à ce procédé.
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Conformément à l'invention, on produit un objet métal- lique pourvu d'une mince couche durcie uniquement dans la région qui reçoit les plus grands efforts. C'est ainsi que l'invention produit, par exemple, un engrenage ayant une mince enveloppe dur- cie qui suit son contour. Des engrenages utilisés dans la trans- mission de véhicules automobiles standards et de tracteur légers, produits conformément à l'invention, ont un contour durci d'une épaisseur moyenne de l'ordre de 0,030 pouce (0,75 mm). Si l'on étudie une coupe de cet engrenage dans un plan perpendiculaire à son axe, on constatera que la partie durcie forme une pellicule qui suit le contour de la dent jusque près du. pied.
Le bord inté- rieur de lapellicule est une courbe distante d'à peu près 0,050 pouce (1,25 mm) du sommet de la dent et d'à peu près 0,030 pouce (0,75 mm) du pied.
Certains engrenages d'une transmission doivent se dé- placer axialement pour s'emboîter dans d'autres. Pendant cette opération, les côtés des dents d'un des engrenages à réunir vien- nent buter contre les côtés des dents de l'autre. Afin de réduire le choc (le raclage), les cotés en contact (les faces qui raclent) des dents ont des surfaces arrondies. Il est utile de tremper ces surfaces.
Conformément à l'invention les surfaces raclantes sont trempées jusqu'à une petite distance en-dessous de la région d'en- gagement des dents. En pratique cette partie durcie s'étend géné- ralement jusqu'à mi-chemin entre le pied et la ligne primitive.
Pour les engrenages entrant dans les transmissions de véhicules automobiles standards et de tracteurs, l'épaisseur de cette cou- che à partir de la face latérale de la dent varie de approximati- vement 0,050 pouce (1,25 mm) au point le plus rapproché de la poin- te de la dent, à zéro,là où la surface durcie s'évanouit en-dessous de la ligne primitive.
L'usure en surface des dents, provoquée par les impacts pendant le glissement des engrenages et la rotation, est réduite
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à un minimum grâce à la pellicule superficielle conforme à l'in- vention.
L'invention consiste aussi en un nouveau procédé de production d'engrenages de ce type. Un engrenage à traiter ther- miquement conformément à l'invention est d'abord préchauffé par induction à une profondeur notable en-dessous des pieds des dents (dans toute leur épaisseur dans le cas de petits engrenages). Ce- ci est réalisé en soumettant l'engrenage à un champ électromagné- tique produit par un générateur d'oscillations à basse fréquence ayant une fréquence choisie de préférence entre 960 et 15. 000 cy- cles par seconde. Chaque engrenage est maintenu dans le champ jusqu'à ce que la température de la partie chauffée atteint une valeur de l'ordre de 900F (environ 500 C). Les engrenages sont soumis ensuite à un champ électromagnétique haute fréquence.
La fréquence de ces oscillations qui produisent ce champ est compri- se, de préférence, entre 90. 000 et 450. 000 cycles/sec. Les dents et les pieds des engrenages sont chauffés par le champ à haute fréquence à la profondeur voulue et à la température du traite- ment thermique (approximativement 1600 F = 870 C). Ensuite les dents sont trempées en projetant sur elles un liquide tel que de l'eau ou de la saumure ou en les plongeant dans une vaporisation d'huile submergée. Le générateur qui crée le champ à haute fré- quence a, de préférence, une puissance suffisante pour produire de l'énergie à un taux de 6,5 kilowatts par .pouce carré (1 KW/cm2) de la surface traitée. Comme on désire produire la pellicule dur- cie sur la surface des dents seulement, toute la surface à chauf- fer est en fait la superficie des dents.
Cette surface vaut appro- ximativement 2 # fois le diamètre primitif fois la largeur de la dent. Les dents des engrenages sont alors portées à la température de trempe, uniquement dans cette mince couche extérieure où il faut obtenir la matière durcie. L'épaisseur de la couche chauffée peut être augmentée, dans des limites étroites, en diminuant la puissance par pouce carré (cm2) de la surface traitée et en augmen-
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tant l'intervalle de temps pendant lequel la puissance haute fré- quence est appliquée.
Les contraintes excessives sont évitées pendant la pé- riode de chauffage avant trempage, parce que la différence de température entre les régions à tremper et les autres parties de l'engrenage est relativement petite (approximativement 900 F = 500 C). Ces contraintes et celles plus élevées provenant de trans- formations métallurgiques après l'opération de trempe sont plus qu'absorbées par le tampon élastique formé par la partie non trem- pée de la dent.
Le procédé de chauffage conforme à l'invention comprend l'application de champ électromagnétiques de différentes fré- 4uences. Dans ses aspects les plus limités, l'invention comprend les opérations suivantes: soumettre les pièces à traiter d'abord à un champ basse fréquence et ensuite à un champ haute fréquence.
Du point de vue le plus large, l'invention prévoit de soumettre les pièces à traiter à des champs de fréquences différentes de n' importe quelle classification. On peut, par exemple, utiliser deux audio-fréquences de 60 cycles et 9.600 cycles par seconde.
Dans d'autre cas, un des champs peut être à baute fréquence, ul- tra-haute fréquence ou à micro-ondes. On peut, par exemple, uti- liser pour le préchauffage des champs ayant des fréquences de l'or- dre de 100.000 cycles par seconde, tandis que pour le chauffage précédant la trempe on utilisera des champs ayant une fréquence de l'ordre de 1 à 100 mégacycles ( ou même 10.000 mégacycles).
Les fréquences de préchauffage et de pré-trempè dépendent des dimensions des objets à traiter, la surface à préchauffer, la surface à tremper et la profondeur de trempe de la matière. Au plus l'objet à chauffer est grand, au plus basse la fréquence de préchauffage. La fréquence de pré-trempe que l'on choisit dépen- dra du contour à tremper (du pas de la denture à tremper) et de la pénétration minima désirée.Un champ de pré-trempe d'une fré- quence donnée, donnera une pénétration minima déterminée. La pé-
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nétration peut être augmentée en diminuant la puissance dans le champ et en augmentant la durée d'application du champ. Pour di- minuer la pénétration en-dessous du minimum, il faut augmenter sérieusement la fréquence du champ.
Le procédé de traitement thermique conforme à l'inven- tion doit être différencié du chauffage par étapes à fréquences multiples. Dans un sens large, l'invention introduit le chauffa- ge à fréquences multiples comme partie intégrante d'un procédé de trempe et un tel chauffage dans n'importe quel procédé de trempe trouve sa place dans le cadre de l'invention, dans un sens large. Cependant, en soumettant simplement une pièce à traiter à deux fréquences différentes, l'une étant une basse l'autre une hau- te fréquence, on n'obtiendra pas un objet trempé en concordance avec les caractéristiques plus spéciales de l'invention. La puis- sance appliquée pendant la période de préchauffage doit être tel- le que l'on obtient une différence satisfaisante entre les tempé- ratures de pré-trempe et de préchauffe.
La puissance appliquée pendant la pré-trempe doit être de grandeur appropriée pour chauf- fer la région à tremper. Si un objet est soumis à des champs de fréquences différentes sans souci de la puissance en jeu, il se- ra chauffé irrégulièrement et, après trempe, il n'aura pas la surface durcie désirée. Si la température de préchauffage est trop faible, des contraintes-excessives peuvent être créées pen- dant la chauffe de prétrempe. Si la température est trop élevée, on ne peut obtenir la bonne répartition de dureté. Sans préchauf- fe, ou si la température de préchauffe est trop faible, la chauf- fe est inégale pendant la pré-trempe à cause de la concentration du courant en nappes au pied de l'engrenage entre les dents.
Cet- te concentration de courant provoque une surchauffe de ces nappes et une chauffe insuffisante dans les autres parties des pieds de dents. La base des dents ayant l'aspect strié pendant la chauf- fe de pré-trempe, les parties surchauffées sont dénommées striages.
Lorsqu'on trempe un engrenage strié, le durcissement obtenu n'est
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pas satisfaisant.
L'invention ressortira clairement de la description détaillée suivante de formes d'exécution choisies, représentées, à titre d'exemple, dans les dessins annexés.
La figure 1 est une section perpendiculaire à l'axe, d'une partie d'un engrenage conforme à l'invention.
La figure 2 est une vue en coupe prise suivant la ligne 2-2 d'un engrenage du type représenté à la figure 1, ayant une surface de raclage.
La figure 3 est une vue partiellement en plan et par- tiellement schématique d'un appareil à chaîne pour la production d'objets métalliques trempés conformément à l'invention à grande cadence.
La figure 4 est une vue de profil d'une partie de l'ap- pareil de la figure 3.
La figure 5 est une vue en coupe prise suivant la ligne 5-5 de la figure 3.
Les figures 6 et 7 représentent des détails de l'appa- reil à chaîne.
L'engrenage représenté à la figure 1 a une mince région durcie 10 qui suit uniquement le contour des dents 11 et 12. Le contour trempé est le plus large à la tête et le plus étroit à la base des dents. Si l'engrenage a des flancs droits, le contour trempé le long du flanc a la même forme que dans la section per- pendiculaire à l'axe de l'engrenage (comme représenté à la figure 1), La partie trempée ne s'étend , sur les flancs, pas plus en pro- fondeur que dans les sections.
Les engrenages de transmission qui doivent se déplacer pendant les opérations de glissement des engrenages ont des flancs étudiés de façon à réduire les chocs au minimum pendant l'engage- ment. De telles surfaces sont dénommées surfacesde raclage. La fi- gure 2 représente une dent d'un engrenage de ce type. La surface de raclage 15 est courbe,'pour faciliter l'entrée d'un engrenage
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dans d'autres engrenages associés du système de transmission.
Conformément à l'invention, la zone trempée 16 d'un tel engrena- ge s'étend le long de la surface de raclage à une distance pra- tiquement à mi-chemin entre la ligne primitive 17 et la base 12.
La pellicule durcie lelong du contour des dents et des pieds et sur la surface de raclage est étroite par rapport à la longueur des dents. Dans les engrenages du type pour véhicules au- tomobiles et tracteurs, la profondeur de la pellicule trempée à la tête de la dent est de l'ordre de 0,050 pouce (1,25 mm). Cette épaisseur est, au pied, de l'ordre de 0,030 pouce (0,75 mm). La pellicule le long de la surface de raclage va en rétrécissant de 0,050 pouce (1,25 mm) à zéro.
Dans les figures 3 à 7, les engrenages ou autres objets à traiter thermiquement, sont désignés par le chiffre de référen- ce 20. Les engrenages 20 sont portés par plusieurs transporteurs 21 pour le maintien'des pièces. Comme on le voit le mieux aux fi- gures 6 et 7, chaque transporteur 21 comporte une plaque de fond 22 avec une ouverture centrale 23. Des pièces de localisation 24 disposées radialement servent à maintenir l'axe des engrenages concentrique avec l'ouverture 23. Une bague creuse de trempe 25 est posée sur le transporteur 21. La bague de trempe est percée de trous vers l'intérieur par lesquels on peut projeter un liqui- de de trempe. Une partie 27 du transporteur 21 glisse sur un sup- port longitudinal 28.
Celui-ci est pourvu d'une conduite 29 pour le fluide de trempe à chacune des stations de trempe, comme il se- ra décrit plus en détail ci-après. Un pointe de guidage 30 diri- gée vers le bas, se trouve sur chaque transporteur 21. La poin- te de guidage 30 peut glisser entre les rails de guidage 31' (voir fig. 3).
Les transporteurs 21 sont attachés à une chaîne 31 com- me indiqué en 38 à la figure 6. La chaîne 31 tourne autour des pignons 32, dont un se trouve à chaque bout de l'appareil (voir fig. 3). Elle est entraînée par intermittence au moyen d'un cli-
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quet 32' en contact avec elle. Ce cliquet 32' est commandé par un cylindre à air mobile 33 avec piston associé 34. La chaîne se déplaçant par intermittence, les transporteurs et les engrena- ges montés dessus sont passés par les différentes stations du sys- tème à chaîne.
Les stations, où les engrenages 20 sont traités, sont é- chelonnées longitudinalement le long de la chaîne. Les stations de préchauffe sont indiquées par les chiffres 1 à 4 inclusivement.
La station 5 est la station de chauffe de pré-trempe. La station 6 est la station de trempe et les stations de revenu sont dési- gnées par 7. 8 et 9.
Les stations 1 à 4 sont pourvues d'inducteurs électriques ou blocs 40 alimentés par un générateur approprié 41 à fréquence audible (AF).
La station 5 est pourvue d'un bloc ou inducteur élec- trique 42 alimenté par un générateur 43 à haute fréquence (RF).
La station 6 est la station de trempe et n'a pas d'inducteur. Les stations 7 à 9 inclusivement sont munies d'inducteurs 44 alimen- tés par le générateur AF 41. Les circuits de connexion avec les générateurs AF et RF sont représentés schématiquement à la figure 3.
Sous chacune des 9 stations se trouvent des mandrins 45 concentriques aux ouvertures 23. Les mandrins peuvent tourner sur des supports appropriés 46 montés à leur tour sur un cadre-support 47. Celui-ci-comprend des montants verticaux espacés 48. Des pou- tres verticales 49 glissent le long des montants 48; des poutres longitudinales 50 y sont fixées et portent les supports 46. Les mandrins 45 sont entraînés dans leur rotation par une chaîne de commande 51 engrenant des pignons 52 solidaires des mandrins 45.
Un moteur 53 entraîne la chaîne 51 au moyen d'un arbre de commande54.
Comme le montrant le mieux les figures 4 et 5, des cy- lindres à air 55 sont prévus. Ceux-ci servent à mouvoir les pou- tres 50 et les mandrins 45 comme un tout vers le haut et le bas, les poutres verticales 49, glissant le long des montants d'extrémi-
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té 48. Une tuyauterie d'air 56 est reliée à un réservoir 57 (fig.3) rempli d'air comprimé.
Un cylindre d'éjection 60 est prévu également, comme in- diqué aux figures 3 et 5. Le cylindre d'éjection 60 est commandé par l'air comprimé venant d'une tuyauterie 61 reliée à la source d'air comprimé. Le cylindre d'éjection 60 est placé près d'une station d'éjection 62 qui comprend un cylindre élévateur 63, syn- chronisé hydrauliquement avec le cylindre 60. Quand le transpor- teur de pièces arrive à la station d'éjection, l'engrenage est pous- sé vers le haut hors du transporteur au moyen du cylindre élévateur 63. Le cylindre d'éjection 60 pousse alors l'engrenage dans la trémie 64.
Plusieurs soupapes 70 commandent l'admission d'air au cylindre d'éjection 60, au cylindre d'avancement 33 et au cylindre d'air 55. Les soupapes 70 s'ouvrent et se ferment par la commande de cames correspondantes 71 entraînées au moyen d'un moteur 72.
Un commutateur 73 commandé par came règle aussi la fermeture et l'ouverture des circuits des générateurs pour commander l'alimen- tation et la suppression despuissances haute et basse fréquence.
La trempe est aussi réglée par une came 75 qui commande un com- mutateur 76 et une soupape 77. Celle-ci est reliée à des tuyauteries 78 qui fournissent à leur tour un fluide de trempe aux stations de trempe 5 et 6. La came 75 commande le circuit RF et aussi la sou- pape d'alimentation pour la trempe. Les cames ont un coutour tel que le fonctionnement et la succession d'opérations des valves et des commutateurs sont synchronisés de façon appropriée.
Les blocs inducteurs 40, 42 et 44 sont représentés sous la forme de bagues de type standard pour le traitement thermique de types variés d'engrenages., Comme indiqué à la figure 2. les blocs inducteurs peuvent aussi avoir une partie sortante 80 ser- vant à former convenablement la pellicule superficielle trempée de l'engrenage du type à flancs de raclage représenté à cette fi- gure. On peut réaliser des blocs inducteurs de différentes formes,
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suivant le type d'engrenage à tremper.
Pendant le fonctionnement, les transporteurs de pièces 21 se déplacent par intermittence le long d'une table de charge- ment 90. A ce moment, l'opérateur place un engrenage 20 sur chacun des transporteurs. Grâce au cylindre 33 et au cliquet 32', les transporteurs sont amenés aux différentes stationsde chauffe et de trempe. Les transporteurs sont immobilisés aux diverses sta- tions avec leurs ouvertures 23 et les engrenages alignés sur les mandrins correspondants 45. A ce moment, tous les'transporteurs avec leurs engrenages se trouvent sous les inducteurs et doivent être remontés dans les inducteurs pour l'opération de chauffe.
Les mandrins 45 sont alors poussés vers le haut comme un tout par l'action des cylindres à air 55. Quand les mandrins 45 se meuvent vers le haut, ils pénètrent dans les ouvertures 23 des supports de pièces, et en continuant leur mouvement ascensionnel, ils sou- lèvent les engrenages 20 de manière à les libérer des supports et continuent ce mouvement jusqu'à ce que les engrenages se trouvent placés dans les blocs inducteurs des diverses stations. Après un intervalle de temps déterminé, le traitement des engrenages est achevé, et les mandrins redescendent par l'action des cylindres 55 et les engrenages viennent se poser à nouveau sur les supports 21. Les transporteurs avancent ensuite à la station suivante où. le processus'susmentionné recommence.
Comme le montrent les vues schématiques des figures 3 et 5, les engrenages sont soumis à une quantité de traitements de durcissement et de trempe. Pour qu'un engrenage soit convenable- ment traité, il passe d'abord par les quatre stations de préchauf- fe 1, 2, 3 et 4. A chacunede ces quatre stations, l'engrenage est soumis à un champ électromagnétique à basse fréquence, de préfé- rence entre 960 et 9. 600 cycles. Le champ est créé à chaque sta- tion parles blocs inducteurs 40 alimentés par le générateur bas- se fréquence 41. Les temps pendant lesquels l'engrenage est soumis aux champs sont réglés de telle façon par rapport aux temps d'avan-
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cement de la chaîne, que, après chauffage à la quatrième station, l'engrenage se trouve à une température de l'ordre de 900 F (500"C).
Cette température est notablement inférieure à la tempé- rature de transformation de l'acier.
Après la quatrième station, l'engrenage passe à la cinquiè- me, où s'effectue une opération de chauffe et de trempe. C'est à cette station qu'à lieu la trempe superficielle de l'engrenage.
Le bloc inducteur 42 est alimenté par un générateur haute fréquen- ce 43, ayant de préférence une fréquence comprise entre 90.000 et 450. 000 cycles. De ce fait, à cette station, l'engrenage est soumis à un champ électromagnétique haute fréquence. Pari' cette fréquence élevée, l'engrenage n'est chauffé que dans une mince pellicule suivant tout le contour des dents et des pieds. La pro- fondeur de cette pellicule est déterminée par la fréquence du champ et, entre certaines limites, par la durée du temps d'appli- cation du champ haute fréquence. La durée du . chauffage haute fréquence est notablement moindre que celle de la préchauffe.
Le débit de puissance du générateur haute fréquence est tel que l'é- nergie haute fréquence fournie à l'engrenage est juste suffisante pour porter le contour à la température désirée de pré-trempe (durcissement). Pour un engrenage du type intervenant dans les transmissions de véhicules automobiles standards, on applique pen- dant une seconde une puissance de pré-trempe de l'ordre de 6,5 kw. par pouce carré (IKW/cm2) de surface traitée. Comme on le voit le mieux à la figure 5, après avoir été soumis au champ haute fréquen- ce, l'engrenage est descendu dans la bague de trempe 25. A ce mo- ment, un fluide de trempe est envoyé par la tuyauterie 29 dans la bague de trempe 25, réparti par les ouvertures 26 et projeté sur l'engrenage.
Dans la forme d'exécution de l'invention, le retard entre la suppression du champ haute fréquence et l'application du fluide de trempe peut varier entre zéro et 0,5 seconde pour des en- grenages utilisés dans les transmissions de véhicules automobiles standards et de tracteurs légers.
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L'engrenage passe ensuite à la sixième station où on applique à nouveau un fluide de trempe. Quand l'engrenage passe de la cinquième à la sixième station, l'opération de trempe continue.
Quand l'engrenage atteint cette station, le durcissement du con- tour est déjà réalisé et la trempe voulue a été réalisée. A la sixième station cependant, l'engrenage est refroidi non seulement à sa périphérie mais dans le corps entier. La durée de la trempe faisant immédiatement suite au traitement à la station 5 sera ré- glée de façon à satisfaire aux conditions du matériel traité.
Aux stations sept, huit et neuf, l'engrenage 20 est sou- mis à nouveau aux champs électromagnétiques basse fréquence déri- vés du générateur basse fréquence 41 et des blocs inducteurs 44.
Les champs sont appliqués pendant un temps égal à celui des pré- chauffes et servent à réchauffer les engrenages à environ 350 F (175 C). Il est admis que les engrenages subissent un revenu pendant ce temps. En quittant la neuvième station, un engrenage est amené près de la station d'éjection 62. A ce moment le cylindre éléva- teur 63 s'élève pour dégager l'engrenage de son support 21. Le cylindre d'éjection 60 pousse ensuite l'engrenage dans la trémie 64.
Pendant une opération complète quelconque, le cylindre de commande 33 reçoit d'abord de l'air pour faire avancer la chai- ne. Les mandrins sont ensuite montés au moyen des cylindres 55 aux- quels on fournit de l'air comprimé et les engrenages sont alors élevés dans leur position de traitement. Les circuits basse et hau- te fréquence sont ensuite fermés et l'énergie est fournie aux en- grenages. Pendant que les opérations de préchauffe et de trempe finale continuent, l'énergie haute fréquence est introduite et l'engrenage 20 se trouvant à la station de pré-trempe 5 est trempé.
Pendant que les engrenages se trouvant aux stations de traitement sont traités, le cylindre d'éjection pousse l'engrenage traité dans la trémie.
L'invention n'est pas limitée au dispositif de traitement
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particulier représenté aux figures 3 à 7. Dans certains cas, par exemple, la trempe finale et les opérations de revenu peuvent être omises. Dans d'autres cas on peut omettre uniquement le revenu en maintenant la trempe finale, on bien on peut omettre celle-ci et maintenir le revenu. La durée du traitement aux diverses stations peut aussi varier dans de grandes proportions. Dans le traitement d'engrenages intervenant dans les transmissions de véhicules auto- mobiles standards ou de tracteurs, les champs de préchauffe et de revenu sont appliqués de préférence en périodes de 4 secondes, avec
2 secondes pour les intervalles d'avancement. Le champ haute fré- quence est appliqué à ces engrenages pendant 0,4 à 1 seconde.
L'opération de trempe préliminaire a une durée de 3 secondes en- viron. Le fluide de trempe peut être projeté sur les engrenages immédiatement avant la suppression du champ haute fréquence. Com- me variente, un retard aussi long que 0,5 seconde peut être admis entre l'interruption du champ haute fréquence et la projection du -fluide. D'excellents résultats ont été obtenus en introduisant un retard de 0,2 seconde entre la chauffe de pré-trempe et l'opé- ration de trempe.
L'utilité de l'appareil représenté aux figures 3 à 7 n'est pas limitée aux engrenages. D'autres objets métalliques tels que des vilebrequins, des crémaillères, des cliquets etc. peuvent être traités au moyen de l'appareil à chaîne.
Au point de vue de la miseen pratique de l'invention, des engrenages aux dimensions suivantes ont été traités avec suc- cès:
Diamètre extérieur : 2 1/4 à 7 pouces (55-175 mm).
Pas : 7 à 8 dents par pouce (pas = 3,2 - 3,6 mm).
Largeur : 3/8 à 7/8 pouce (10-22 mm).
Les engrenages traités étaient en acier au carbone ayant une teneur de 0,48 à 0,53 de carbone et de 0,80 à 1,0 % de manganèse. Ces engrenages ont été préchauffés en les soumettant à un champ élec- tromagnétique ayant une fréquence de 9.600 cycles, produit par un générateur dont le débit était varié ent;'e 25 et 100 kilowatts.
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Les zones à tremper des engrenages ont été ensuite soumises à des champs haute fréquence entre 90.000 et 450.000 cycles par seconde, produits par un générateur dont le débit variait entre 75 et 170 kilowatts. Pendant la préchauffe, l'énergie était en- voyée aux engrenages par quatre impulsions d'une durée de 4 secon- des avec des intervalles de 2 secondes. (De bons résultats peu- vent aussi être obtenus en chauffant les engranages de façon con- tinue pendant des intervalles de temps équivalents à ceux du chauf- fage par impulsions). La haute fréquence était.¯fournie pendant un intervalle de 0,4 à 1 seconde. Le débit de chaleur à haute fréquen- ce était approximativement de 61/2 kilowatts par pouce carré (1KW/cm2) de la surface totale chauffée.
Dans ses aspects plus particuliers, l'invention est principalement appliquée au traitement thermique d'objets en acier ou en fer de formes irrégulières. Dans ses aspects les plus lar- ges, l'invention s'applique aussi au traitement thermique des piè- ces de forme irrégulière en d'autres métaux ou alliages ( tels que le cuivre, le bronze phosphoreux) et de forme régulière (sphérique, cylindrique) en acier ou en d'autres métaux et alliages. Quand les pièces sont faites en d'autres métaux que l'acier, les tempé- ratures auxquelles les pièces sont soumises, l'énergie débitée pour le chauffage et le fluide de trempe doivent être appropriés au mé- tal ou à l'alliage utilisé.
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