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BOBINE INDUCTRICE. CONSTITUEE PAR UNE PARTIE DE SPIRE.
La présente invention concerne9 de façon générale-, le trai- tement thermique de parties de surface de pièceset plus spécialement un appareil inducteur constitué par une partie de spire, ainsi qu'un procédé d'utilisation de ce dernier dans un traitement thermique de'ce genre.
La.technique utilisée jusqu ici pour le traitement de piè- ces de forme irrégulière ne pouvant pas passer facilement dans 1?indue- teur classique à spire fermée, n'a pas été particulièrement satisfai- sante. On a proposé la spire fendue, composée de deux parties, dont 1$'une est mobile par rapport à 1-'autre de façon à pouvoir ouvrir la spire et y introduire la pièce à traiter. On referme ensuite les deux moitiés sur la pièce et on applique le courant de chauffage. -Ce type d'inducteur à spire fendue s'est montré de cönstruction relativement coûteuse à cause de sa complexité. On lui reproche aussi qu'il n'est pratiquement pas pos- sible de concentrer convenablement l'énergie calorifique sur une surface relativement étroite de la pièce.
La présente invention a pour buts de procurer : une bobine inductrice perfectionnée pour le traitement ther- mique de pièces et surtout de pièces de formes irrégulières; une bobine pour pièces de formes irrégulières,, dont la con- sruction soit relativement peu coûteuse-et pas trop compliquée; un procédé perfectionné pour le chauffage ou la trempe de pièces ayant une surface de forme iirégulière, qui prévoit le refroidis- sement des surfaces de la pièce qui ne doivent pas subir le traitement thermique, en même temps que d'autres surfaces de la pièce subissent le traitement thermique ou la trempe, ou les deux.
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Suivant l'invention un inducteur constitué par une partie de spire est prévu pour le traitement thermique de pièceso Ce genre dinduc-
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teur convient spécialement bien pour les pièces de forme çrégt7â;ère qu'on ne peut pas introduire ou faire passer dans l'induetéur classique'à spire fermée.
L9inducteur et appareil de chauffage proposé comprend une première partie ayant la forme d'une partie de spire qui ne donne de l'énergie ca- lorifique qu'à une partie de la surface radiale de la pièce à traiter, toute la surface radiale subissant en fait le traitement thermique par ro- tation.de la pièce relativement à la spire ou par déplacement de la spire par rapport à la pièce de manière à exposer toute la surface radiale à 19 échauffement produit par la partie de spireo L'appareil comprend une- seconde partie constituée par un ou plusieurs conducteurs du courant de chauffage,
reliant la partie de spire inductrice au générateur d'alimenta- tion d'énergieo Cette seconde partie est reliée à une extrémité de la partie de spire d'une manière particulière pour -que le champ produit par
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le courant qui la traverse n9ait pas d'effet d'échauffement notable sur la surface de la pièce soumise au traitemento
La forme d'exécution préférée de l'appareil de chauffage com- prend une partie de spire consistant en approximativement un demi-cercle en tube de cuivre carrée dont la forme générale s'adapte à la surface de la pièce devant subir le traitement thermique de manière à avoir un cou- plage serré avec elleo La seconde partie de l'appareil de chauffage con- siste en deux retours connectés en parallèle, en tube de cuivre et dispo- sés de.
telle façon par rapport à la surface de la pièce soumise au traite- ment thermique, que le courant retournant au générateur produise un champ
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magnétique sans effet d-l'échauffement sur la pièce
Plusieurs dispositifs de refroidissement brusque et un procé- dé de trempe sont prévus pour le traitement de pièces ayant des surfaces
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de forme irrégulièreo haparei7 et inducteur de chauffage décrits ci- avant sons d'abord placés 1Q.s-à-vis de la pièce à traiter, en vue du traitement thermique d'une partie choisie de la surface de la pièce. Si
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on le désire, un prener dispositif de refroidissement est prévu pour appliquer du réfrigérant au corps de la pièce ou à toute surface qui ne doit pas être chauffée par le champ magnétique de la partie de spire.
Suivant le genre de pièce à traiterl'appareil de chauffage avec la par- tie de spire peut être maintenu fixe par rapport à la pièce à traiter, ou bien., on peut lui donner un mouvement relativement à la pièce, au début du traitement.
Dans le cas particulier d'arbres à tourillons encadrés par des collets et/ou des épaulements, il est préférable de maintenir la par- tie de spire fixe au début d'un traitement, près de 1?angle entre touril- lon et colleta Pendant cette première phasele premier dispositif de refroidissement peut appliquer le réfrigérant sur le corps de l'arbre pour éviter un échauffement indésirable de celui-cio
Après un certain temps.,la pièce et la partie de spire peu- vent être déplacées l'une par rapport à l'autre.,
de façon que-la partie de spire balaie la surface de la pièce à traitera Un second dispositif
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de refroidissement peut appliquer à ae moment un réfrigérant pour tre- per la surface de pièce chauffée au degré vouluo A la fin de cette opé- ratios de balayage et de toute période de repos ou de "revenu" un troi- sièap dispositif de refroidissement peut être employés si on le désire pour appliquer du réfrigérant à la surface chauffée,.
Par exemple, cette dernière surface peut être voisine d'une irrégularité dans la surface de la pièce, par exemple un collet, et l'angle constitué entre le tourillon et le colleto Le troisième dispositif de refroidissement réalise éffecti- vement la trempe de la surface de la pièce immédiatement en-dessous de la partie de spireo
Afin que l'invention soit clairement comprise, on se réfé- rera aux dessins annexés,dans lesquels :
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La figure 1 est une vue de profilde l'appareil dé traitement thermique disposé de façon à chauffer la surface dune pièce verticale.-
La figure 2 est une vue en plan, partiellement en coupe, de l'appareil de la figure 1, la coupe étant perpendiculaire à l'axe de la pièce traitée,et
La figure 3 est une coupe de l'appareil de traitement thermi- que suivant la ligne III-III de la figure 1.
L'appareil pour le traitement de pièces représenté à la figu- re 1 comprend une partie desspire 10 consistant en une pièce approximati- vement semi-circulaire ou courbe d'environ la moitié d'une spire fermée inductrice et faite de tube de cuivre carre, épousant la surface d9une pièce 11 de manière à avoir un couplage serré avec celle-ci. Une paire de retours de courant connectés en parallèle 12 et 14 sont reliés d9une part à une extrémité de la partie de spire 10 et d9autre part à une borne d'une source de courant 15 dont l'autre borne est reliée à 1?autre extré- mité de la partie de spire 10. La connexion électrique des retours de courant en parallèle 12 et 14 peut, si on le désires se faire par la masse, comme- la figure 1 le montre.
Les retours de courant connectésren paral- lèle 12 et 14 sont faits de- tube de cuivrede manière que 1?on puisse faire circuler un réfrigérant dans la partie de spire et les retours 12 et 14 afin de refroidir convenablement l'appareil de chauffage.
La figure-1 représente deux conducteurs de-courant isolés entre eux 16 et 18, qui sont connectés l'un à une extrémité de la partie de spire 10 et l'autre aux retours de courant connectés en.parallèle 12 et 14, et servent à établir un circuit.de courant de chauffage complet.
La pièce 11 représentée consiste- en un arbre dont la surface est irrégulière dans le sens axiale comprenant un tourillon 24 encadré par un épaulement 20 et un collet 22,qui s'y raccordent à angle droit sans arrondi.
A titre d'exemple, la position de chauffage initiale de la partie de spire 10 peut être proche de l'épaulement 20, de manière à chauffer la surface du tourillon 24 voisine de l'épaulement ainsi que l'angle sans arrondi formé entre le tourillon et le talon. Eh pratique, la partie de spire 10 peut être approchée à environ 1/32 pouce (0,8 mm) de l'épaulement 20, dans ce cas. Pendant le chauffage, la partie de spire 10 peut ensuite être déplacée le long de la surface du tourillon 24 parallèlement à l'axe de l'arbre constituant la pièce 11 représentée.
La partie de spire 10 peut être immobilisée quand elle arrive à 1/32 pouce (0,8 mm) du collet 22.
La figure 2 représente une vue en bout de la pièce 11 avec la partie de spire 10 en place pour le traitement thermique de la surface du tourillon 24 de la pièce 11. Le courant de chauffage venant de la source d'énergies pénètre par une extrémité de la partie de: spire 10, ve- nant d9un premier conducteur de courant 16 et sort par 1-'autre extrémité de la spire partielle 10, pour passer dans les retours tubulaires de cou- rant connectés en parallèle 12 et 14, piis dans le second conducteur de courant'18 et retour à la source d'énergie 15 par la masse.
Un premier dispositif de refroidissement 26 sert à refroidir l'épaulement 20 et le corps de la pièce 11, surtout au début du cycle de traitement. Un second dispositif de refroidissement 28 sert à refroidir la surface chauffée de la pièce 11 et suit le mouvement de la partie de spire 10. Un troisième dispositif de refroidissement 30 sert à refroidir la surface immédiatement voisine et en-dessous de la partie de- spire 10, particulièrement à la fin du cycle de traitement.
Sur la figure 3, la pièce traitée 11 est représentée, pendant le chauffage, avec la partie de spire 10 en mouvement le long de la sur- face du tourillon 24. Le premier dispositif de refroidissement 26 dirige un réfrigérant sur 19'épaulement 20 et le oorps de la pièce 11 traitée.
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Le second dispositif de refroidissement 28 est dirigé sur la surface chauf- fée du tourillon 24 déjà chaude et subissant 1?opération de trempe immé- diatement après le passage de la partie de spire inductrice 10. Le troi- sième dispositif de refroidissement est représente dirigeant un réfrigérant sur la surface du tourillon 24 qui est directement en-dessous et sous l'in- fluence de la partie de spire inductrice 10, quand on désire appliquer du réfrigérant dans ces conditionso
Dans le fonctionnement de 19appareil de traitement et suivant le procédé de traitement à aide de cet appareil,
décrits ici et confor- mes à l'invention la partie de spire inductrice 10 est d9abord placée contre la surface du tourillon 24 de la pièce 11 représentée qui est ini- tialement la surface-du tourillon 24 adjacente à 1?épaulement 200
Il va de soi que de nombreux genres de pièces peuvent être traités ou trempés au moyen de 1-'appareil décrit et conformément à l'in- vention, et que ces pièces ne doivent pas nécessairement être pourvues de collets et d'épaulements.
Il va de soi aussi qu'il n'est pas indispen- sable que la partie de spire 10 se déplace par.rapport à la surface de la pièce ou balaie celle-ci, et qu'elle peut convenir pour le traitement thermique de toute partie donnée de la surface de la pièce,pour le chauf- fage et, si on le désire, pour la trempe, au moyen de n'importe lequel des dispositifs de refroidissement représentéso
Le courant de chauffage est appliqué à la partie de spire 10 placée par rapport à la surface du tourillon 24, de manière à chauffer la partie de surface la plus proche de 19 épaulement 20. Si on le désire, la partie de spire inductrice 10 peut être maintenue fixe dans le sens axial, par rapport à la pièce traitée 11.
Il est clair que, pendant tout le traitement thermique, on peut faire tourner l'arbre à une vitesse vou- lue, cette vitesse étant déterminée pour chaque pièce empiriquement ou suivant la technique classique, Le premier dispositif de refroidissement 26 peut être emp-loyé, au moins pendant la période initiale de chauffage, pour appliquer un réfrigérant à l'épaulement 20 et au cours de la pièce 11, parties qui ne doivent pas être chauffées par le courant induit de la par- tie de spire inductrice 10.
Après un intervalle de temps déterminé, pendant lequel la sur- face du tourillon 24 voisine de 1-l'épaulement 20 et 19 angle formé entre eux sont chauffés au degré voulu, la partie de spire inductrice 10 est mise en mouvement, dans le sens opposé à 19 épaulement 20. La vitesse de déplacement de la partie de spire inductrice 10 peut être déterminée ex- périmentalement pour chaque pièce ou choisie suivant les données de la technique connue.
Il faut noter aussi que ce mouvement ne doit pas être nécessairement à progression régulière le long de la surface de la pièceo Quand la partie de spire inductrice 10 s'est éloignée d'une certaine sur- face chauffée dû,tourillon 24 et après un temps voulu de revenu ou d'éga- lisation des températures, on met en marche le second dispositif de re- froidissement 28 pour appliquer un réfrigérant sur la surface chauffée considérée et réaliser l'opération de trempe voulue.
Durant son déplace- ment, la partie de spire inductrice 10 continue à balayer la pièce, suivie, dans son mouvement9 au moins par le second dispositif de refroidissement 28, de façon que la surface du tourillon 24 soit chauffée par la partie de spire inductrice 10 puis trempée et refroidies pour arriver à la dure- té voulue,, par le second dispositif de refroidissement 28. Quand la par- tie de spire inductrice 10 arrive à la fin de son mouvement ou de son cy- cle de balayage, et que la surface voisine du collet 22 et l'angle formé entre le tourillon et le collet 22 ont été portés à la température voulue, le troisième dispositif de trempe 30 es utilisé pour appliquer un réfri-. gérant sur la surface et l'angle considérés et réaliser la trempe voulue.
En pratique, quand la partie de spire inductrice progresse le long de la surface du tourillon 24, la surface un peu en avant de la spire inductrice 10 est chauffée par le courant induit par le champ magné-
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tiques et son mouvement est terminé quand la spire inductrice 10 arrive à environ 1/32 pouce (0,8 mm) du collet 22. Le courant de chauffage reste appliqué, en pratique, à la spire inductrice 10 pendant un court laps de temps après 19arrét, pour que la chaleur pénètre bien dans 19anglé entre le collet 22 et le tourillon 24.
Après cela, le courant de chauffage est coupé de la partie de spire inductrice 10, et le troisième dispositif de refroidissement 30 est utilisé pour appliquer un réfrigérant qui trempé convenablement la. surface du\tourillon 24 et l'angle entre le tourillon 24,.et le collet 22.
Avec., comme pièce à traiter 11, un arbre avec un tourillon 24 encadré par un épaulement 20 et un collet 22, le procédé de chauffage et de trempe produit une trempe superficielle sur le tourillon 24 jus- qu'à 1/64 pouce (0,4 mm) de chaque angleà savoir l'angle entre le tou- rillon 24 et le collet 22, et l'angle entre le tourillon 24 et l'épaule- ment 20. Le tourillon 24 représenté a un diamètre extérieur de 70/100 pouce (18 mm) avec un collet 22 et un épaulement 20 d'un quart de pouce (6 mm). Un générateur de 20 kilowatts, 450 kilocycles est utilisé pour cette application de 19invention.
Quoique certaines fermes d'exécution spécifiques de l'in- vention aient été représentées ou d'écrites, il est évidemment possible d'y apporter de nombreuses modificationso Par exemple, 1?inducteur 10 peut n9avoir qu9un retour de courant,au lieu des deux retours de cou- rant connectés en parallèle 12 et 14 représentés à la figure 1 des dessins annexéso
REVENDICATIONS.
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1.- Dans ou pour des appareils de chauffage par induction, un inducteur pour le traitement thermique de parties de surfaces de piè- ces caractérisé en ce qu'il comprend une première pièce dont une extrémi- té peut être connectée à une source d'énergie et dont une partie courbe peut entourer partiellement une surface d'une pièce à soumettre à un trai- tement thermique, et une seconde pièce connectée à l'autre extrémité de la première pièce, de-forme telle que le champ magnétique établi par le courant passant dans la seconde pièce n'ait pas d'effet de chauffage no- table sur les parties de surface.