<Desc/Clms Page number 1>
PROCEDE ET APPAREIL PERFECTIONNES. POUR LA TREMPE SUPERFICIELLE DES
METAUX.
La présente invention a trait à un procédé et à un appareil per- fectionnés pour la trempe superficielle de l'acier, de pièces d'acier coulé, etc...
La trempe de pièces de machines et de pièces d'oeuvre en général qui sont soumises à l'usure et à l'abrasion, effectuée de manière qu'une cou- che dure, résistante à l'usure se forme à la surface sans que le noyau reve- nu n'en soit affecté, a été antérieurement mise en oeuvre par deux procédés, à savoir : la trempe à la flamme et le chauffage électrique, de préférence par des courants à haute fréquence.
Dans le cas de la trempe à la flamme, pour obtenir une accumu- lation de la chaleur sur la surface de la pièce d'oeuvre, une quantité de chaleur adéquatement élevée doit être fournie- rapidement et dans ce but, u- ne quantité, grande aussi, de gaz et d'oxygène doit être fournie qui, dans le cas de grandes pièces, implique de grands volumes. I,'évacuation des gaz perdus dont la quantité, 'dans le cas de grands brûleurs, est très importan- te, entraîne des difficultés. L'énergie contenue dans ces gaz n'est dès lors que partiellement utilisée et le réglage de la température superficielle de la pièce d'oeuvre est gravement gêné par les flammes.
Le-désavantage de la trempe effectuée au moyen de courants de haute fréquence est constitué par les très grands frais d'appareillage requis dans le cas de grandes pièces d'oeuvre.
Le procédé est aussi connu qui consiste à recuire les pièces d'oeu- vre en faisant usage de résistances de chauffage électriques disposées le long de toute la longueur de la pièce d'oeuvre dans la paroi d'une chambre à recuire
<Desc/Clms Page number 2>
ou en faisant usage de cette dernière en tant que résistance de chauffage.
Du fait des dimensions de l'installation requise dans ces cas, le procédé est non seulement coûteux, mais, en outre, il ne convient pas pour la trem- pe de grandes surfaces, car il n'est pas possible de déplacer la pièce d'oeu- vre assez rapidement vers le moyen de refroidissement. Il faut nécessairement limiter aux petites surfaces, telles que les surfaces actives des cames, les tentatives d'appliquer ce procédé à la trempe à l'aide de résistances chauf- fantes ordinaires, couvrant la totalité de la surface à tremper.
Les désavantages susmentionnés sont écartés, selon la présente invention, par le fait que la pièce d'oeuvre, dont la surface est chauffée à la température élevée requise par une résistance chauffante placée à pro- ximité de la pièce d'oeuvre et alimentée en courant électrique, et la dite résistance chauffante, qui est associée à un dispositif de refroidissement disposé derrière elle, sont déplacés-l'une par rapport à l'autre, ce qui entraîne la trempe par fragments de toute la surface, au lieu de la trempe de toute la surface d'un coup.
La résistance chauffante peut avoir la forme d'une barre, d'une bague ou une autre forme et la pièce d'oeuvre peut être déplacée par rapport à la dite résistance ou vice versa. Ce mouvement relatif peut être continu ou intermittent.
On voit que de cette fagon, l'appareil requis est petit. Si c'est nécessaire, l'appareil peut être transportable et, dans le cas du traitement de grandes surfaces, il peut être transporté au lieu où se trouve la pièce d'oeuvre. On voit aussi qu'une grande latitude s'offre en ce qui concerne les dimensions de la surface à traiter. En modifiant la vitesse du mouvement relatif, la largeur de la barre ou de la bague ou sa distance de la surface de la pièce d'oeuvre, il est possible de réglër le degré désiré ou accessi- ble de l'échauffement superficiel ou de la profondeur de la trempe à tous les points particuliers. Ainsi, par exemple, la pièce.d'oeuvre peut être trem- pée aux endroits très exposés à l'usure et à l'abrasion et laissée telle qu'el- le est à d'autres endroits.
En outre,le rendement est fortement augmenté, car la transmis- sion de la chaleur n'a pas seulement lieu par convection, comme lors de l'em- ploi du gaz, mais aussi et tout d'abord par radiation (à la quatrième puis- sance).
Les barres, bagues ou analogues, employées comme résistances chauffantes, sont principalement faites de carbone. Si des pièces semblables sont trempées l'une après l'autre en grand nombre, on fait usage de graphi- te, de tungstène, de molybdène ou analogue au lieu de carbone.
Afin d'empêcher la radiation de la chaleur vers l'espace environ- nant, la bague, la barre ou analogue, chauffée électriquement, est entourée par un organe calorifuge de forme adéquate. En donnant à cet organe une lon- gueur convenable, il est possible de réaliser un pré-chauffage et d'utiliser ainsi au mieux 1'apport d'énergie.
Les corps chauffants annulaires peuvent être faits d'une pièce ou, de préférence, d'un certain nombre de segments. Les segments de carbone peuvent être aisément produits à la presse, par agglomération ou par des moyens analogues.
Lorsqu'il est fait usage de barres, de bagues ou de segments an- nulaires, etc..., de graphite de tungstène ou de molybdène, il faut en outre prévoir une conduite d'apport d'hydrogène ou s'azote, conduite qui peut, par exemple, être montée entre le tuyau d'eau annulaire qui entoure la pièce d'oeuvre et qui est construit sous forme de pulvérisateur, et le corps chauf- fant de graphite, de tungstène ou de molybdène, de sorte que ce dernier est porté à l'incandescence dans une' atmosphère d'hydrogène ou de N2. Les seg- ments de graphite, de tungstène ou de molybdène sont pratiquement indestruc- tibles. L'emploi d'un gaz protecteur est aussi avantageux dans le cas de corps chauffants de carbone.
<Desc/Clms Page number 3>
Pour réaliser une transformation convenable de l'énergie, il suffit de disposer d'un transformateur de dimensions adéquates. L'emploi d'un convertisseur coûteux est ainsi évité. Les segments annulaires sont de préférence choisis de manière que les trois phases d'une alimentation électrique triphasée soient également chargées. Du fait que dans cette mé- thode perfectionnée, il ne se produit pas de flammes ou il ne se produit que des flammes négligeables, il est également possible de régler la température superficielle de la pièce d'oeuvre. En donnant une longueur et une épaisseur adéquates aux segments annulaires et en faisant usage d'une vitesse d'avan- ce adéquate, on peut obtenir toute trempe voulue.
Le chauffage selon l'in- vention peut aussi être aisément réalisé à l'aide de barres chauffantes rec- tilignes, disposées autour de la périphérie de la pièce d'oeuvre.
Une manière de mettre l'invention en oeuvre est illustrée, à titre d'exemple, par le dessin annexé.
La fig. 1 représente une élévation en section de l'agencement général.
La fig. 2 représente une section de l'agencement général.
Le dispositif de chauffage consiste en une bague placée autour de la pièce d'oeuvre 1 et constituée par trois segments 2, 3 et 4 dont cha- cun est raccordé à des conducteurs électriques. Une bague calorifuge 5 fai- te, par exemple, de chamotte, entoure la bague chauffante et y est fixée.
Un tuyau d'eau annulaire 6, pourvu d'ouvertures faisant office de pulvérisa- teurs, est disposé derrière la bague chauffante dans le but d'éteindre la surface de la pièce d'oeuvre qui a été chauffée. Les segments de la bague peuvent être faits de carbone, de graphite, de tungstène, de molybdène ou analogue. Si l'on fait usage d'une bague de graphite, de tungstène ou de molybdène, on prévoit en outre un tuyau annulaire 7, pourvu d'ouvertures de sortie 8, destinée à l'apport d'hydrogène ou d'azote, de manière que la ba- gue soit portée à l'incandescence dans une atmosphère d'hydrogène ou d'azote et que la combustion de la matière de la bague soit évitée.
Les segments de la bague chauffante sont reliés aux trois phases d'un transformateur (non représenté). La bague calorifuge 5, fixée à la ba- gue chauffante empêche la radiation vers l'espace environnant et, du fait qu'elle est plus longue que la largeur des segments, un espace 9 est laissé entre elle et la pièce d'oeuvre, ce qui permet de préchauffer la partie qui reste à tremper.
En fonctionnement, la pièce d'oeuvre est déplacée par rapport au corps chauffant et au dispositif d'extinction dans le sens de la flèche 2, ou bien le corps chauffant et le dispositif d'extinction peuvent être dé- placés relativement à la pièce d'oeuvre dans le sens opposé. La pièce d'oeu- vre 1,qui peut recevoir une rotation lente autour de son axe, est baissée à travers le corps chauffant, lentement, dans le sens de la flèche A, de ma- nière que la pièce soit trempée par fragments. Le mouvement peut être con- tinu ou intermittent.
Les avantages de la réalisation du chauffage au moyen de bagues de carbone ou de graphite, de tungstène ou de molybdène consistent principa- lement en l'utilisation favorable de l'énergie apportée, en la manière sim- ple de mise en oeuvre, en la possibilité d'effectuer un réglage précis de la température de la surface de la pièce d'oeuvre, et en la méthode compara- tivément peu coûteuse de la transformation de l'énergie en la forme requise ;
ils consistent aussi en la possibilité de réaliser une trempe plus profonde que dans le cas de la trempe superficielle habituelle, réalisée au moyen de courants à haute fréquence ou de brûleurs à gaz, en un apport d'énergie qui n'est pas lié aux conditions locales, comme dans le cas de la trempe à la flamme (production du gaz de four à coke, de l'oxygène, de l'acétylène, etc.., en grandes quantités), et à l'évacuation des gaz perdus produits dans le pro- cessus. Par comparaison avec la trempe superficielle par les courants à hau- te fréquence, le grand avantage est que le moyen chauffant est très peu af- fecté par les fluctuations de l'alimentation et les variations de fréquence,
<Desc/Clms Page number 4>
du fait de l'inertie thermique..
Dans le cas de fils, de barres minces et de pièces d'oeuvre ana- logues, de petite section, la trempe peut être effectuée dans la totalité de la section.
REVENDICATIONS.
1. Procédé de trempe superficielle de l'acier, de pièces d'acier coulé et analogues, caractérisé en ce que la pièce d'oeuvre, dont la surface est chauffée à la température élevée requise par une résistance chauffante placée à proximité de la pièce d'oeuvre et alimentée en courant électrique, et la dite résistance chauffante, qui est associéeà un dispositif de refroi- dissement disposé derrière elle, sont déplacés l'une par rapport à l'autre, ce qui entraîne la trempe par fragments de toute la surface, au lieu de la trempe de toute la surface d'un coup.