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Bobine de chauffage par induction.
La présente invention se rapporte aux bobines de chauffage par induction utilisables pour des traitement thermiques.
Il existe déjà différents types de bobines à induction pour le chauffage par induction de pièces métalliques. Le chauf- fage au moyen de ces bobines est utilisé pour la trempe super- ficielle, le chauffage au rouge, le recuit, la soudure, avec ou sans métal d'apport, dure ou tendre, et pour des traitements thermiques analogues. Pour des pièces présentant une section circulaire ou analogue, et par exemple pour des tourillons de manivelles, des tourillons d'arbres, des cames et des cylindres, on utilise d'ordinaire des bobines à une ou plusieurs spires entourant la pièce à chauffer. Il existe déjà également des bobines de conduction de la chaleur qui n'entourent qu'une partie ou qu'une section de la pièce à chauffer.
Dans le cas où l'on
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utilise ces derniers dispositifs de chauffage, on déplace circu- lairement ou en rotation la pièce à chauffer pendant l'opération afin d'obtenir une répartition uniforme de la température.
Les inconvénients des dispositifs de chauffage utilisés jusqu'ici résident dans le fait qu'il est nécessaire d'utiliser un dispositif de chauffage particulier pour chaque dimension de pièce, et notamment lorsque le diamètre et la longueur des pièces diffèrent de l'une à l'autre. Il devient alors indispen- sable d'avoir en réserve une grande quantité de dispositifs, de chauffage coûteux. Un autre inconvénient des bobines du type décrit entourant la pièce réside dans le fait que la bobine re- couvre complètement la section de la pièce à chauffer et rend ain si impossible l'observation de la température dans cette section.
L'un des buts de l'invention est en conséquence de remédier à ces difficultés. L'invention est matérialisée dans un dispo- sitif de chauffage ou inducteur, caractérisé en ce que la partie de la pièce soumise au chauffage est entourée d'une bobine à une seule apire dont l'élément conducteur de chaleur est plus étroit; que la section à chauffer. La bobine à une seule spire est disposée judicieusement selon un angle allant de 0 à 90 par rapport à l'axe de la pièce, et de préférence selon un angle de 45 . Cette bobine a une conformation telle que le couplage électrique entre sa face interne et le face externe de la pièce soit aussi satisfaisant que possible. Afin de parvenir à ce résultat, la bobine a une forme sensiblement elliptique.
Pendant le chauffage, la pièce tourne à l'intérieur de la bobine, de sorte que l'on obtient sur l'ensemble de la superfi- cie de cette pièce soumise à l'action de l'inducteur une répar- tition uniforme de la température.
Pendant le chauffage, la température de cette surface peut être constamment observée, car l'inducteur ne recouvre qu'une partie relativement réduite de la pièce.
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Lorsqu'on désire traiter simplement des pièces de longueurs différentes, on peut utiliser le même inducteur, en l'adaptant notamment à la longueur de la sunface à chauffer de la pièce par variation de son inclinaison, c'est-à-dire de l'angle entre l'axe de la pièce et l'axe de l'inducteur. On peut utiliser éga- lement le même inducteur sensiblement elliptique pour des pièces de différents diamètres, en ce sens qu'on le fait pivoter de l'angle approprié. Un dispositif de ce type réduit considérable- ment le nombre des inducteurs qu'il est nécessaire de maintenir en réserve, car le même inducteur peut être utilisé pour un grand nombre de pièces de dimensions différentes.
Un autre avantage de ce type d'inducteur par rapport aux inducteurs habituels à une ou plusieurs spires réside dans le fait qu'il est presque impossible de surchauffer la surface de la pièce, même lorsqu'on travaille avec une énergie plus impor- tante. Pendant sa rotation, la pièce dispose d'un laps de temps suffisant pour que la température de sa couche superficielle s'u- niformise par conduction de la chaleur vers l'intérieur de la pièce.
Suivant une autre particularité de l'invention, il est pos- sible de conformer les inducteurs de manière telle que la branche de l'inducteur assurant l'arrivée du courant fasse avec l'axe de la pièce un angle plus abrupt, par exemple entre 45 et 90 , aux endroits où il est nécessaire de disposer d'une quantité de cha- leur plus importante qu'aux endroits où la quantité de chaleur nécessaire est plus faible, et où l'angle varie entre 0 et 45 .
Il en résulte que les temps pendant lesquels une portion du con- ducteur de chauffage agit sur la surface de la pièce au cours de sa rotation sont différents. l'action uniforme engendrée sur la pièce pour toutes les sections du conducteur disposées selon un angle abrupt dure plus longtemps que dans les sections de la pièce sur lesquelles l'élément de conducteur de chauffage fait avec l'axe de cette pièce un angle plus aigu. Dans ces conditions,
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le temps réel de l'action de ce conducteur constitue une mesure pour l'absorption de l'énergie électrique dans les différentes sections de la pièce. L'avantage de l'inducteur suivant l'inven- tion par rapport aux inducteurs habituels à balais réside tout d'abord dans son rendement plus élevé et dans sa faculté d'adap- tation sur d,es pièces de dimensions différentes.
L'inducteur suivant l'invention peut être utilisé aussi bien pour le chauf- fage de toute la surface que pour un chauffage progressif.
La description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de mieux comprendre l'invention.
La fig. 1 représente une bobine inductrice pour le chauffage de manetons d'arbres vilebrequins.
La fig. 2 représente une bobine de chauffage utilisable sur un tourillon muni d'une embase à l'une de ses extrémités.
La fig. 3 représente un inducteur pour le chauffage d'une pièce cylindrique.
La fig. 4 montre la forme d'une culasse pour un inducteur tel que représenté sur la fig. 3. lies inducteurs peuvent être utilisés pour des manetons d'ar- bres vilebrequins, des boulons à tête, des tourillons, des cy- lindres et pièces analogues. Leur utilisation n'est toutefois pas limitée à ces exemples. Ils peuvent étre utilisés également pour d'autres pièces, par exemple pour des arbres à cames, des joues de tourillons, des tiges, des bagues ou douilles, des tourillons à billes et pièces analogues.
La fig. 1 montre en A une partie de la pièce, limitée par des joues B. Pour le chauffage de la pièce suivant l'invention, on a prévu un inducteur C, de forme pratiquement elliptique.
Cet inducteur est alimenté en D en courant alternatif à la fré- quence appropriée. Il va de soi qu'il est nécessaire d'utiliser un inducteur en plusieurs éléments afin de permettre sa miseen
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place sur le tourillon. Cette division est indiquée en X. L'in- ducteur est constitué par un élément postérieur Cb et un élément antérieur Ca. Le conducteur de chaleur réel est constitué par un tube en cuivre de section circulaire, carrée ou rectangulaire traversé par de l'eau. Il peut présenter toutefois également une section elliptique ou analogue. Afin d'obtenir avec certitude un chauffage uniforme, le tourillon est entraîné en rotation pendant ce chauffage dans le sens de la flèche F.
L'inducteur peut être déplacé par pivotement dans le sens de la flèche G, de manière à s'adapter au diamètre de la pièce ou de la partie de celle-ci devant étre traitée. Lorsqu'une trempe suit le chauffage, le refroidissement brusque peut 'être assuré par des organes non représentés sur le dessin.
La fig. 2 représente un inducteur pour le chauffage d'un tourillon A1 muni à l'une de ses extrémités d'une embase B1.
Pour compenser l'écoulement de chaleur par conduction vers l'em- base B1 et pour assurer le chauffage jusqu'à la périphérie de cette embase, l'inducteur Ci est étudié de manière telle qu'il présente une partie H disposée perpendiculairement à l'axe de la pièce, tandis que le reste du conducteur de chauffage fait avec cette pièce un angle aigu. Pendant le chauffage, la pièce A1 est entraînée en rotation dans le sens de la flèche F1. Le courant est amené en Dl. L'inducteur peut être entraîné angulairement dans le sens de la flèche G1 pour s'adapter au diamètre de la pièce à chauffer.
La fig. 3 représente un inducteur pour le chauffage d'une pièce cylindrique A2' qui est par exemple un cylindre de lamina- ge, notamment par chauffage progressif. La pièce A2 tourne dans le sens de la flèche F2 et se déplace relativement à l'inducteur dans le sens de la flèche J. Dans ce cas encore, l'inducteur est constitué par un conducteur elliptique C2 alimenté à l'aide d'un courant de fréquence convenable en 1) 2 Afin que l'inducteur puisse s'adapter à des pièces de longueurs et de diamètres
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différents, il peut pivoter dans le sens de la flèche G. Comme montré par la flèche K, on modifie ainsi la longueur de la zone d'échauffement. lorsqu'une trempe doit suivre le chauffage, il est prévu un dispositif d'aspersion approprié, sensiblement sur la ligne L.
Le même type d'inducteur peut être utilisé pour le chauffage ou la trempe de la totalité de la surface de pièce.
Afin d'obtenir un rendement particulièrement satisfaisant, l'inducteur peut être muni de culasses, notamment de culasses en matériaux solides, en poudres comprimées ou lamellées.
La fig. 4 montre une forme de culasse de ce type. Afin d'adapter l'armature à la forme sensiblement elliptique de l'in- ducteur, il est judicieux d'utiliser des conducteurs ayant des sections telles que celle montrées en C3 sur la fig. 4. On peut utiliser également des sections circulaires. Les culasses M ont de même une section circulaire ou en forme d'arc, de sorte qu'ell peuvent s'adapter à la surface de la pièce en étant déplacées dans le sens de la flècheO. Il est prévu entre la culasse M et le conducteur C3 un isolant résistant à la chaleur N.
La forme de l'inducteur suivant l'invention permet à celui- ci de s'adapter de manière simple à toutes les nécessités rencon- trées dans la pratique. Ils permettent d'obtenir une répartition de la température de toute forme désirée. Par suite de leur conformation particulière, ils assurent un rendement satisfaisant pour une gamme de diamètres et de largeurs importante, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de maintenir en réserve un grand nombre d'inducteurs.
Il va de soi que sans sortir du cadre de l'invention, on peut apporter des modifications à la réalisation qui vient d'être décrite.