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" PROCEDE DE FABRICATION D'OUTILS". formée par Messieurs Jiri STIVIN à Prague (Tchécoslovaquie) Josef TRACHTA à Prague (Tchécoslovaquie).
La présente invention se rapporte à des perfectionnements apportés à la fabrication d'outils, particulièrement d'instru- ments agricoles et analogues tels que les houes, les pelles, les bêches, les socs de charrue et outils à arêtes tranchantes et d'autres instruments de culture du sol aussi bien que des outils de coupe et d'abattage tels que les machettes et analogues, composés de deux couches dont l'une est plus dure et résiste à l'usure, tandis que l'autre est plus douce.
Comme exemples d'instruments de cette espèce, on peut citer les bêches ou pelles ayant une lame large, désignées par bêches de plantations, qui à présent sont fabriquées de manière telle
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que la portion aplatie (ou ce qu'on appelle la lame) de la bêche est fabriquée en soudant l'une à l'autre deux couches de matière, dont l'une, de préférence la couche intérieure, con- siste en une matière plus dure, d'une teneur en carbone de 0,5 % par exemple, tandis que l'autre couche, de préférence la couche extérieure, consiste en une matière non durcissable ayant une teneur faible en carbone inférieure à 0,1 % par exemple.
Après soudure des deux couches l'une sur l'autre la lame de bêche ainsi produite est trempée et on obtient un produit dont un côté de la lame présente une dureté et une résistance à l'usure éle- vées tandis que l'autre coté de la lame n'a qu'une faible résis- tance et s'use donc facilement. par suite de la dureté inégale des deux couches de la lame, la bêche est évidemment plus fortement soumise à l'usure d'un 'côté que de l'autre et son arête tranchante reste donc continuel- lement inclinée et aiguisée; la lame est pour cette raison aigui- sée automatiquement pendant l'usage.
Il est évidemment possible de produire de cette manière également d'autres outils de culture de la terre aussi bien que d'autres espèces d'instruments, par exemple des outils d'abattage tels que les machettes, pour lesquels un tel aiguisage automatique pendant l'usage est avantageux.
Le procédé de fabrication décrit de tels outils à deux cou- ches est cependant extrêmement coûteux et difficile à mettre en oeuvre ; une soudure parfaite et par conséquent une liaison des deux couches de la lame de la bêche ne peut être réalisée que difticilement. Les portions soudées de façon imparfaites se sé- parent facilement l'une de l'autre pendant l'usage et l'arête tranchante se scinde, diminuant évidemment la valeur de l'outil.
Un résultat analogue pourrait également être obtenu à, l'aide de tout procédé connu de traitement de surface ou de durcissement.
Dans le procédé de cémentation ou de nitrification, un côté doit être protégé contre l'enrichissement en carbone ou contre la
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nitrification, et c'est là une difficulté considérable et une protection coûteuse. Dans le procédé de durcissement de surface par brûleur ou par chauffage par induction,des obstacles consi- dérables doivent être surmontés, provoques en premier lieu par la difficulté de réaliser un effet de chauffage de surface uni- quement dans une matière ayant dans la plupart des cas une épais- seur n'excédant pas quelques millimètres.
Même si cette difficul- té a été vaincue, grâce aux choix d'une haute fréquence appro- priée du courant de chauffage en cas d'utilisation de chauffage par induction, toutes les difficultés ntont pas été vaincues, et au contraire, de nouvelles diffcuités surgissent. D'une part, c'est le chauffage non uniforme des arêtes de la bêche qui ne peut pas être éliminée et d'autre part ce sont les déformations considérables produites par l'opération de durcissement au cours de laquelle la matière de la couche soumise à la trempe est transformée en martensite, ayant un volume spécifique plus grand.
Toutes ces difficultés sont éliminées pour la fabrication de tels instruments à deux couches lorsque l'on emploie le pro- cédé suivant la présente invention, dans lequel une bande de matière, ayant une largeur correspondant à la hauteur ou à une autre dimension de l'outil qui doit être produit, est tout dl abord durcie superficiellement grâce à l'emploi du chauffage par induction ou d'un brûleur de façon telle qu'une portion de largeur seulement d'un côté de la bande par exemple un tiers, est chauffée et ensuite trempée. La bande est guidée pendant l'opération de chauffage entre deux rouleaux ou poulies de guidage empêchant la bande chauffée de fléchir ou de se courber, ce qui serait arrivé comme conséquence du chauffage de la bande d'un seul côté.
En empêchant la bande chauffée de fléchir ou de se courber suite au chauffage d'un seul côté, on produit une condensation ou une compression de la matière, dans la couche chauffée de la bande traitée, qui après refroidissement de la bande produirait une déformation permanente de cette dernière dans une mesure telle
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que cette déformation compense la déformation permanente opposée, provoquée par l'augmentation du volume spécifique de la couche durcie par la formation de martensite dans l'opération de dur- cissement.
On peut même obtenir le résultat que la déformation perma- nente produite en empêchant la bande de se courber lorsqu'elle est chauffée d'un côté compense non seulement la déformation due à la formation de martensite mais que la lame de bêche après le durcissement peut même être courbée de sorte que sa partie trempée se trouve du côté concave, comme cela est parfois né- cessaire pour de tels outils, par exemple pour lesdites bêches de plantation.
On doit faire observer que comme conséquence du chauffage unilatéral d'une portion seulement de la largeur de la bande traitée, la partie non traitée de sa largeur ne subit naturelle- ment aucune déformation, ou bien elle subit uniquement des défor- mations produites par les déformations éventuelles des portions chauffées, qui sont cependant considérablement réduites juste- ment par cette portion froide.
La bande trempée d'un côté et recourbée ( si nécessaire) est ensuite découpée en éléments séparés pour outils, par exemple en lames de bêohe séparées. Suivant la présente invention, cette opération est exécutée d'une manière telle que la forme de la lame de bêche est découpée uniquement dans la portion non durcie de la bande, tandis que la partie restante de la largeur est divisée enpratiquant des rainures de division du côté doux de la bande. Ces deux opérations peuvent être exécutées simultanément par le même outtl, qui n'est pas soumis à une usure très forte puisqu'il vient uniquement en contact avec des parties douces, non trempées de la lame ou de la bande de lame.
Les différentes lames de bêche sont ensuite obtenues par simple division de la bande le long des rainures pratiquées au préalable.
Dans beaucoup de cas, par exemple justement en connexion avec les lames de bêche, les outils sont munis de têtes, d'oeil- lets, ou de manchons servant à fixer l'outil à un, manche en
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bois. Ces têtes ou manchons sont généralement fixés par soudure et suivant la présente invention, la portion trempée de l'outil, par exemple la lame de bêche, est refroidie pendant l'opération de soudure du manchon pour empêcher que la lame ne subisse un recuit.
Il est évident que le procédé de fabrication suivant la présente invention est beaucoup plus simple que la fabrication dtoutils avec des lames soudées à partir de deux couches, tandis qu'en même temps les outils sont de meilleure qualité. Le procé- dé de fabrication suivant la présente invention est évidemment considérablement moins coûteux que la soudure l'une à l'autre de deux couches de métal pour obtenir une lame.
En conséquence du procédé consistant à tremper d'abord la bande sur une partie de sa largeur pour la découper seulement ensuite en lames d'outil isolées, la déformation est réduite non seulement parce qu'une partie de la largeur de la bande reste froide, mais encore parceque la déformation qui subsiste peut être compensée de la panière ci-dessus décrite, et l'on obtient une trempe uniforme des lames de bêche sur toute la largeur de leurs arêtes tranchantes; la distribution désavantageuse de 1* effet de trempe sur les bords latéraux des lames de bêche, qui aurait pris place par suite du chauffage non uniforme des bords des bêches, si ces derniers avaient déjà été découpés au préalable, est empêchée.
Les dessins annexés représentent des formes de mise en oeuvre du procédé suivant la présente invention et un dispositif englobant les caractéristiques de l'invention.
La figure 1 représente schématiquement la bande, au cours d'un stade intermédiaire de fabrication,
La figure 2 représente une forme de réalisation modifiée.
La figure 3 est une vue en coupe transversale de la bande suivant la ligne III- III de la Figure 1.
La Figure 4 représente en coupe longitudinale une machine
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destinée à la mise en oeuvre du prooédé suivant la présente invention.
La Figure 5 représente un détail de la machine représentée par la Figure 4.
La bande 1 représentée par la Figure 1 est traitée de façon telle que la région 2 dans la partie inférieure de sa largeur est trempée d'un côté sur une portion de l'épaisseur comme l'in- dique la Figure 3, dans laquelle la portion trempée est désignée par le chiffre de référence 3.
Dans ce but la bande 1 traverse une machine de trempage qui est représentée par les Figures 4 et 5 et qui sera à pré- sent décrite en détails, étant bien entendu que cette machine est illustrée et décrite uniquement à titre dtexemple et que de nombreuses modifications ou changements peuvent être apportés sans sortir du cadre de la présente invention.
Comme ltindique la Figure 4, la bande 1 passe entre des roulements à rouleaux appropriés 4 montés sur le châssis 5 de la machine. Deux rouleaux de support 6, 7 sont montés par rotation sur des roulements appropriés dans le châssis 5. Les rouleaux 6,7 sont actionnés par des engrenages 8,9 en prise avec un engre- nage 10 monté sur un arbre 11 sur lequel est monté également un engrenage à vis sans fin 13 en prise avec une vis sans fin 13 actionnée par un moteur 14. Au-dessus de la bande 1 est placé un rouleau 15, ledit rouleau étant fabriqué en une matière iso- lante, par exemple en porcelaine ou analogue. Ce rouleau 15 ne s'étend pas sur toute la largeur de la bande comme indiqué dans la Figure 5 et est maintenu à partir du dessus par deux rouleaux
I6,I7.
Ces deux rouleaux de supports sont montés dans un cou- lisseaul8 effectuant un mouvement d'aller et de retour dans un bâti 19. Tout dispositif approprié tel qu'une vis 20 et un volant correspondant 21 peut servir à placer les rouleaux 16 et
17 dans la position appropriée par rapport à la bande 1.
Un inducteur de chauffage comprenant une tête de chauffage
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désignée de façon générale par 22 (voir également la Figure 5) est monté au-dessus de la bande 1, ladite tête de chauffage consistant en deux éléments en forme de culasse 23,24 raccordés d'un côté à une pièce transversale 25 et de l'autre côté à des pièces transversales reliées par des fils 26,27 à des bornes de courant 28,29 d'un transformateur à haute fréquence 30. Le transformateur peut être de tout type connu et peut être ali- menté par toute génératrice appropriée ( non représentée). La tête de chauffage 22 est creuse et un agent de refroidissement liquide, par exemple de l'eau, y est alimenté par des conduites 31, 32 comme l'indiquent les flèches A, B.
La barre transversale 25 est munie d'ouvertures d'arrosage ou d'ajutages d'arrosage par l'intermédiaire desquels le liquide de refroidissement 46 est répandu sur la bande 1, comme on le décrira plus loin. Le transformateur 30 est supporté par des isolateurs appropriés 33 ou bien est monté de toute autre manière connue.
Un système de rouleaux égalisateurs ou de lissage 34,35,36 est prévu près du système de rouleaux de fabrication 6,9,15 décrit plus haut. Le rouleau 34 est monté sur un coulisseau 37 pouvant être réglé à l'aide d'une vis 38 et d'un volant 39 et les rouleaux 35,36 sont montés dans un coulisseau 40 pouvant être réglé à l'aide d'une vis 41 et d'un volant 42.
Les rouleaux 34,35,36 sont actionnés de toute manière appropriée par exemple par commande à chaîne 43,44,45. Il est évident que l'on peut prévoir plus d'une série de rouleaux de lissage et d'égalisation si on le désire.
La machine est construite de façon telle que la bande 1 qui la traverse est inclinée non seulement en direction longitu- dinale comme l'indique la Figure 4, mais encore en direction transversale. L'eau ou le liquide de refroidissement sortant des ouvertures ou ajutages d'arrosage de la pièce transversale 25 ne coule pas sur toute la longueur de la bande 1, mais elle coule plutôt en diagonale dans la direction de la flèche C, comme l'in-
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dique la Figure 5.
En fonctionnement la bande 1 est alimentée dans la machine en direction de la flèche B et passe entre les rouleaux de fonctionnement 6,7 et 15. Comme on l'a déjà dit, les rouleaux 16, 17 sont réglables et la position du rouleau 15 par rapport aux rouleaux 6 et 7 peut être réglée. La tête de chauffage 22 chauffe laportion 3 de la largeur de la bande traitée 1, à la température de durcissement, le chauffage étant évidemment limi- té à la couche superficielle 3 uniquement, ayant l'épaisseur désirée (voir la Figure 3). La tête de chauffage 22 est alimentée par un courant à haute fréquence, induisant des courants de ohauffage dans la oouche superficielle de la portion 3 de la bande 1.
Après avoir passé sous le rouleau 15 la couche chauffée de la bande 1 est refroidie brusquement par le liquide de re- froidissement 46 sortant des ouvertures d'arrosage dans la pièce transversale 25, trempant ainsi la couche chauffée de la bande 1.
Comme on l'a décrit plus haut, le rouleau 15 est constitué entièrement ou au moins partiellement dans la partie voisine de la tête de chauffage 22 en une matière isolante afin d'empê- cher que des courants électriques n'y soient induits par la tête de chauffage. Une partie seulement de la largeur de la bande 1 étant chauffée et trempée, la portion restante de la bande 1 reste froide et limite donc les déformations qui se produiraient autrement dans la portion 2 de la bande, chauffée et ensuite trempée, d'une part sous l'influence de l'opération de chauffage et d'autre part sous l'influence de la transformation en mar- tensite de la matière de la portion trempée ayant un plus grand volume spécifique.
De telles déformations sont en outre limitées ou supprimées grâce aux rouleaux de guidage 6,7 et 15. La distance du rouleau 15 du plan tangent commun des rouleaux 4 et 5 est de préférence réglée de manière telle que la bande & après la trempe, reste
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légèrement recourbée ou fléchie, le cote concave étant le côté trempé. De cette façon la courbure finale désirée des lames de bêche peut être obtenue sans traitement spécial,,
La déformation désirée ou polissage ou raidissement de la bande sortante, peut, suivant le cas, être communiquée à la bande qui sort de la machine par un système supplémentaire de rouleaux 34,35,36 occupant la position appropriée.
Lorsque la couche superficielle 3 est chauffée, son volume augmente par suite de la dilatation de la matière et la bande s'allonge sur la côté chauffé, ayant tendance à prendre une cour- bure analogue à la déformation d'une bande bimétallique, le côté chauffé étant la surface convexe. Une telle courbure est cependant empêchée par les rouleaux 6,7 et 15 de telle sorte qu'au lieu d'une déformation ou courbure de la bande la matière de la couche chauffée 3 est rendue plus dense ou comprimée.
Après refroidissement subit par le jet de liquide 46 la matière de la couche chauffée est transformée en martensite, provoquant encore une augmentation de volume.
La déformation temporaire due au chauffage dtune couche de la bande 1 ayant été partiellement ou complètement empêchée et une condensation ou compression de cette couche ayant eu lieu, le refroidissement lent de cette couche-sans trempe-,produirait une déformation permanente (courbure) de la bande parce que dans ce cas son côté comprimé serait plus court que la couche non traitée. La bande serait courbée, la partie comprimée ou con- densée se trouvant du côté concave. Cette déformation permanente est cependant compensée par une déformation permanente due à l'augmentation de volume de la couche trempée par suite de la formation de martensite qui a un volume spécifique plus grand.
Cette opération peut être exécutée de manière telle que les deux déformations s'équilibrent entièrement l'une l'autre et que la bande avec la couche trempée reste complètement droite, dautre part, il est possible de procéder de façon telle que la déformation
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permanente produite en condensant ou en comprimant la couche chauffée de la bande est plus forte que la déformation perma- nente produite par la formation de martensite durant la trempe, de telle sorte qu'après le refroidissement subit la bande est courbée, le coté trempé ayant une forme légèrement concave.
La bande fabriquée de cette manière est divisée en lames d'outil séparés, dans le cas présent en lames de bêche.
La division est réalisée par découpage de pointes 47 (fig- ure 1) dans la partie de la bande qui n'a pas été traitée et dont toute l'épaisseur est donc douce et qui pour cette raison peut donc facilement être découpée .Dans la portion 2 dont une couche a été trempée, on pratique seulement des rainures ou cannelures 48, dans la couche non trempée; cette opération peut être exé- cutée en même temps et avec le même outil que le découpage des pointes 47. La bande traitée de cette manière est ensuite divi- sée en lames de bêche en la brisant simplement le long des rainures pratiquées en 48,La figure 2 montre un procédé modifié suivant la présente invention.
Dans ce cas on utilise une bande ayant une largeur double ; partie centrale désignée par X est trempée sur une partie de son épaisseur, où, au cours du décou- page de la bande en lames isolées, la bande est également dé- coupée longitudinalement en deux bandes séparées.
En ce qui concerne les outils auxquels il faut attacher des manchons ou oeillets afin de permettre que les outils puissent être fixés à des manches en bois, ces oeillets ou manchons sont généralement fixés par soudure. Suivant la présente invention, la portion 2 des lames, trempée au préalable, est refroidie pen- dant de telles opérations de soudure pour empêcher le chauffage et un recuit éventuel de la couche trempée. Une telle opération de refroidissement peut être exécutée pendant la soudure de l'oeillet ou du manchon en immergeant par exemple la portion trempée dans de l'eau ou un autre liquide de refroidissement, ou bien à l'aide d'un courant d'air ou d'un autre gaz.
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La présente invention n'est évidemment limitée d'aucune façon à la fabrication de bêches et peut être utilisée pour la fabrication d'instruments de tous genres qui doivent être constitués de deux couches, l'une dure et l'autre douce.
REVENDICATIONS
I) procédé de fabrication d'outils, en particulier d'ins- truments agricoles et analogues tels que les houes, les pelles, les bêches, les socs de charrue, outils à arêtes tranchantes et d'autres instruments de culture du sol, aussi bien que des ou- tils de coupe et d'abattage tels que les machettes ou analogues, composés de deux couches dont l'une est plus dure et l'autre plus douce, caractérisé par le fait que les différents outils sont obtenus à partir d'une bande continue qui est trempée sur une portion de son épaisseur par chauffage superficiel, ou elle est découpée et transformée en outils isolés.