CH200740A - Procédé et appareil pour le durcissement superficiel de pièces métalliques par le courant électrique. - Google Patents

Description

  Procédé et appareil pour le durcissement superficiel de pièces métalliques  par le courant électrique.    La présente invention     comprend    un pro  cédé pour le durcissement superficiel de  pièces métalliques     par    le     courant        électrique     et un appareil pour la     réalisation    de ce  procédé.

   Ce dernier est caractérisé en ce  qu'on soumet la     pièce    à traiter, formant  électrode, à une     cémentation    au carbone et à  l'azote     provenant    au moins en     partie    d'un  bain électrolytique     constitué    par une solution  d'ammoniaque et d'un     cyanure    alcalin, chaque  zone de la     surface    de la pièce à traiter étant  chauffée à une température voisine du point  de fusion par la décharge se produisant     entre          cette    zone et     l'électrolyte,    puis immédiate  ment refroidie par l'électrolyte lui-même,

   la  tension entre les électrodes étant supérieure  à 60 volts et la densité du courant dans la  zone chauffée     par    la décharge     étant    d'envi  ron 1 ampère par centimètre carré.  



  En opérant comme il vient d'être dit, sous  l'action d'une tension de 60 volts ou plus, il  se forme des arcs     électriques    traversant la    mince couche gazeuse qui recouvre la     pièce    à  traiter là où la densité du     courant    est plus  forte. La pièce à traiter peut jouer le rôle de  cathode; l'électrolyte est avantageusement  maintenu à une     température    un peu au-dessus  de l'ordinaire.

   La surface de la pièce à trai  ter s'échauffe sous l'effet de ces arcs et de la  combustion des gaz présents tels. que l'hydro  gène, dégagés par la décomposition     calorifique     et électrolytique de     l'électrolyte.    Le métal de  la surface de la     pièce    à traiter ainsi     chauffée     se cémentera avec les     matières    de     décomposi-          tion    de l'électrolyte et     cette        cémentation    au  carbone et à l'azote     donne    lieu à un durcisse  ment superficiel de la pièce à traiter.  



  L'anode, formée de     préférence    d'un con  ducteur inattaquable, par exemple de char  bon de cornue,     s'entoure    facilement d'un<B>dé-</B>  pôt formé de métalloïdes déposés par le cou  rant. Pour remédier à cela, l'anode peut. soit  être secouée de temps en temps, soit être     ani=              mée    d'un mouvement relatif rapide par rap  port à     l'électrolyte.     



  La     pièce    à traiter peut aussi jouer le rôle  d'une anode: la décharge chauffante se pro  duit aussi dans ce cas.  



  L'appareil pour la réalisation du procédé       susindiqué        comporte    un récipient disposé pour       être    rempli d'un bain électrolytique constitué  par une     solution    d'ammoniaque et d'un cya  nure alcalin et muni de moyens permettant de  maintenir     ce    bain électrolytique à une tempé  rature voulue, ce récipient contenant une  électrode faisant     partie    de l'appareil,     formée     quelquefois avantageusement au     moins    en  partie de charbon, l'antre électrode étant for  <I>mée</I> par la     pièce    à traiter,

   l'arrangement de  l'appareil permettant des     mouvements    de  translation relatifs en vue d'amorcer de zone  en zone de la.     surface    traitée les phénomènes  d'échauffement et de refroidissement.  



  Sur le dessin annexé, donné à titre  d'exemple:  La     fig.    1 est une coupe longitudinale sché  matique d'un appareil pour l'exécution du       procédé    suivant l'invention.  



  La     fig.    2     est    une coupe longitudinale d'un  appareil utilisé pour le durcissement de     l'a-          rête        tranchante    d'un     couteau.     



  La     fig.    3 est une     coupe    longitudinale d'un  appareil analogue     utilisé    dans le même but.  L'appareil de la     fig.    1 comporte un réci  pient 1 en matière isolante     contenant    l'élec  trolyte 2 qui est une solution d'ammoniaque,  par exemple à 25     %    d'ammoniaque, saturée  de cyanure de sodium, avantageusement       chauffée    à     30--40      C.

       L'anode    3, qui est ici  entièrement en charbon, a la forme d'un cy  lindre creux, afin de     permettre    une réparti  tion régulière des lignes du courant tout au  tour de la pièce à     traiter    4 qui forme cathode  dans     cet    exemple et se trouve plus ou moins  au     centre    du cylindre 3.     La    zone     dans    la  quelle l'effet de     cémentation    se produit tout       autour    de la pièce à     traiter    est     indiquée    sur la       fig.    1 par des     petites    flèches.

    



  A mesure que le phénomène décrit plus  haut se     manifeste,    il se produit un échauffe  ment de     l'électrolyte    qui peut aller     au-dessus       du degré voulu; pour     remédier    à     cet    incon  vénient,     un        dispositif    de     réfrigération    de  l'électrolyte a     été        prévu.    Sur la     fig.    1,

   ce dis  positif     est        établi    de façon à produire une cir  culation de     l'électrolyte    par des     tubes    5 et 6,  circulation     destinée    à maintenir l'électrolyte  à la température voulue.  



  La     pièce    à     traiter    4 est entourée d'un  écran isolant 7 avec     fenêtres    8. Un     dispositif          (non-représenté)    sert à     imprimer    un mouve  ment de translation relatif de     l'écran    7 et  de la pièce 4, en vue     d'amorcer    de zones en  zones     des    phénomènes de chauffage et de     re-          froidissement        alternatifs    sur la     pièce    à     trai-          ter,

      pour amener     celle-ci,    en     ces        zones,    à une  température     voisine    du     point    de fusion, puis  la refroidir de nouveau     immédiatement        après,     dans le but     d'obtenir,    avec le bain électro  lytique formé par la     solution    d'ammoniaque  saturée de cyanure de     sodium,

      une     cémenta-          tion    au carbone et à     l'azote    de la     pièce    à trai  ter réalisant un     durcissement    de     celle-ci.     



       Les    fils     d'amenée    du     courant        électrique     aux électrodes sont     désignés    par 9 et 9'. La.       tension        appliquée        est        supérieure    à 60     volts    et  la     densité    du     courant    dans la. zone     chauffée     par la décharge est d'environ 1. ampère par       centimètre        carré    de     surface.     



  La     surface        extérieure    de la     pièce        traitée          comme    dit     ci-dessus        prend        une    plus     grande          dureté    par rapport au     corps        intérieur    de la       pièce.    En     service,

      les     choem    se     passent    de  telle façon que dès que les     fenêtres    8 arrivent  en face d'une zone de la     surface    de la     pièce     4, il s'y produit une     chemise    formée de pro  duits gazeux,     traversée    par des     aras    électri  ques     qui        échauffent    la zone en question et  la     portion        avoisinante    de     l'électrolyte,

      d'où  formation de vapeurs     entretenant    ladite     che-          mise        gazeuse.    La zone     chauffée    se     déplaçant     par le     mouvement        relatif    de la     pièce    4 et de       l'écran    7 et     l'électrolyte        revenant    au     contact     de la zone     chauffée,

      le     chauffage    se trouvera  de     ce    fait     suivi        immédiatement    d'un     refroi-          dissement.    Par la     répétition.        des        déplacements          relatifs    de la     pièce    4 et de l'écran 7,

   chaque  zone de la     surface        pourra        être        alternative-          ment        chauffée    et     refroidie.        Ces        opérations         sont accompagnées de la libération de ma  tières de décomposition de l'électrolyte qui  produiront, au contact de la zone     chauffée    de  la pièce à traiter, une cémentation au car  bone et à l'azote de     cette    zone, et cela seule  ment à la surface de la pièce, comme l'ont  prouvé plusieurs essais pratiques.  



  Il se peut qu'il soit utile d'augmenter la  conductibilité     électrique    de     l'électrolyte    par  addition de sels     inertes    au     point    de vue de la  cémentation.  



  Le durcissement obtenu est très efficace  pour les outils à outils à arêtes. tranchantes  tels que: couteaux, ciseaux, lames, etc. Dans  ce cas on agira de préférence sur l'arête de  l'outil seulement, tandis que les couches pro  fondes .du métal     restent    inchangées.  



  L'appareil montré en     fig.    2 est     construit     en vue de la     réalisation    du procédé pour cet  usage. Il     comprend    un récipient 10 lequel est  solidement fixé un banc 11 en matière iso  lante. Une rainure 12 est tracée au sommet  du banc 11 tout le long de celui-ci. C'est dans       cette    rainure que vient se loger     l'arête    de la  lame     14,du        couteau    13 qu'il     s'agit    de     traiter     et qui     constitue    la cathode.

   L'anode 15 est à  grande surface et est disposée à proximité  de l'arête dans une poche pratiquée dans le  banc 11. On aperçoit le fil positif 16 relié à  l'anode 15. Dans ces conditions la cémenta  tion, indiquée par les petites flèches au des  sin, n'a lieu que sur la     partie    de l'arête 18 du       couteau    disposée vis-à-vis -de l'anode. L'élec  trolyte 17 est, dans     ce    cas aussi, une     solution     d'ammoniaque au 25<B>%</B> saturée de cyanure de  sodium. Une fois le phénomène amorcé, il suf  fit de     retirer    le couteau de     l'électrolyte    en  suivant le mouvement indiqué par la flèche  et en prenant soin de laisser glisser l'arête  du couteau dans la rainure 12.

   Un arrange  ment     non-montré    au dessin     permet    de main  tenir le bain à la température     voulue.     



  Un appareil destiné au même but est re  présenté en     fig.    3. Il comporte un réservoir 1.9  en matière isolante dans lequel est disposée  l'électrode 21 en forme de cylindre, formée  d'une composition conductrice contenant du  carbone sous forme de charbon de cornue ou    de     graphite    et maintenue solidement par un  support 20. Le couteau 22 constitue l'autre  électrode et est     introduit    de façon que sa  lame glisse légèrement sur l'électrode 21 et  forme un mauvais contact 24 entre l'arête et  ladite électrode 21 dont on aperçoit sur le des  sin le fil 25 amenant le courant. L'électro  lyte 26 est de préférence, dans ce cas aussi,  une solution     d'ammoniaque    saturée de cya  nure de sodium.

   Un arrangement     non-montré     au dessin permet de maintenir, ici aussi, le  bain à la température voulue.  



  Le durcissement s'effectue de la façon       suivante:     On introduit dans le bain le couteau for  mant, par exemple, le pôle positif en le lais  sant glisser au-dessus de l'électrode négative  21. Aussitôt que le     contact    24 s'établit entre  l'arête du     couteau    et l'électrode 21, le métal  du couteau s'échauffe et forme un alliage du  métal     primitif    avec le carbone     contenu    dans  l'électrode 21 et avec l'azote et le carbone de  l'électrolyte 26. Ce contact imparfait est  aussitôt rompu par le mouvement de glisse  ment du couteau et on a formation     d'arcs     électriques entre les électrodes.

   A     mesure    que  le     couteau    glisse, de nouveaux contacts se  forment et le durcissement     s'effectue    tout le  long de l'arête. Après     échauffement,    chaque  point de l'arête vient en contact avec l'élec  trolyte relativement froid et subit un     refroi-          dissement.        Il    suffit .de faire passer une ou       deux    fois., d'un mouvement lent,     l'arête    du  couteau au-dessus de l'électrode 21 pour  qu'elle soit     complètement    durcie.

   Un léger  affûtage, n'enlevant     qu'une        partie    de la cou  che     superficielle    formée, rendra     ensuite    son       tranchant    à l'arête.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS I Procédé pour le durcissement superficiel de pièces métalliques par le courant élec trique, caractérisé en ce qu'on soumet la. pièce à traiter, formant électrode, à une cémentation au carbone et à l'azote pro venant au moins en partie d'un bain électrolytique constitué par une solution d'ammoniaque et d'un cyanure alcalin,

   chaque zone de la surface de la pièce à traiter étant chauffée à une température voisine du point de fusion par la dé charge se produisant entre cette zone et l'électrolyte. puis immédiatement refroi die par l'électrolyte lui-même, la tension entre les électrodes étant supérieure à 60 volts et la densité du courant dans la zone chauffée par la décharge étant d'en viron 1 ampère par centimètre carré.

   II Appareil pour la réalisation du procédé suivant la revendication I, comportant un récipient disposé pour être rempli d'un bain électrolytique constitué par une solu tion d'ammoniaque et d'un cyanure alca lin et muni de moyens permettant de maintenir ce bain électrolytique à une température voulue, ce récipient conte nant une électrode faisant partie de l'ap pareil, l'autre électrode étant formée par la.

   pièce à traiter et l'arrangement de l'ap pareil permettant des mouvements de translation relatifs en vue d'amorcer de zone en zone les phénomènes de chauffage et de refroidissement. SOUS-REVENDICATIONS:

   1 Procédé suivant la revendication 1. carac- térisé par le fait que l'anode est à grande surface et que la pièce à traiter est dispo- sée pour former la cathode, la solution d'ammoniaque et de cyanure alcalin cons tituant le bain électrolytique étant à une température voisine de 30 C.

   \? Appareil suivant la revendication II, pour le durcissement de l'arête de lames tran- chantes, dans lequel le récipient renferme un bâti isolant avec rainure destinée à re cevoir l'arête de la lame à traiter, for mant cathode, et avec excavation pour le placement de l'anode en face d'un endroit de ladite rainure,

   ces moyens permettant de durcir successivement chaque partie de l'arête, en faisant glisser l'arête de la.

   lame dans la rainure dudit bâti. 3 Appareil suivant la, revendication II, pour le durcissement de l'arête de lames tran chantes, dans lequel l'électrode faisant partie de l'appareil est formée par un corps à surface courbe, contenant du car- bone,

   sur lequel on fait glisser la lame à traiter pour donner lieu à une suite de mauvais contacts provoquant la formation d'étincelles .chauffant le métal de l'arête et favorisant l'incorporation de matières provenant de l'électrolyte et de l'électrode contenant du carbone à la lame à traiter.