CH232171A - Procédé et installation de trempe de pièces en acier. - Google Patents

Description

  Procédé et installation de trempe de pièces en acier.    La présente     invention,    due à M. B. Mi  chel, se rapporte à un procédé de trempe  de     pièces    en acier chauffées à l'aide d'un  four à     induction        haute    fréquence et à une       installatiqn    pour la mise en     oeuvre        @de        oe     procédé.  



  Le procédé est caractérisé en ce qu'on  utilise les     variations    :de courant dans la bo  bine :de chauffage du four en fonction des  variations :de la perméabilité et :de la résisti  vité :du fer dues. à la transformation interne  :de la structure     @de    l'acier au cours :du chauf  fage de la pièce à tremper pour :déterminer  automatiquement le temps! de chauffage  avant la trempe et     l'instant,de    la trempe.  



  L'installation pour la mise en oeuvre :de  ce procédé est caractérisée en ce qu'elle com  porte une     source    génératrice :de courants  haute fréquence alimentant la bobine d'un  four à induction, un thyratron à la grille  duquel est appliquée une tension redressée  p 'levée sur le     circuit,de    la bobine du four,       re       un contacteur multiple commandé par un       relais    excité     directement    par le     thyratron,     l'ouverture dudit     contacteur    provoquant à la  fois l'arrêt du chauffage: et l'entrée en con  tact,de la pièce avec le fluide :de     trempe.     



  Le dessin annexé représente schématique  ment, :à titre     ,d'exemple,    une forme     d'exécu-          tion    et une variante     @de    l'installation selon  l'invention, ainsi que des: graphiques servant  à faciliter la compréhension     @de    l'invention.  



  Lors du chauffage de la pièce pour  l'amener     @à    une     température    :de trempe O, le  point figuratif de l'acier parcourt sur le  diagramme :de transformation :de cet acier  la droite     a3        a2   <I>al A</I>     (fig.    1) en se trouvant       successivement    :dans trois zones:  la zone   P S     S'        (Fer    a     -f-        Eutectoïde    S),  la zone<B>P' G</B><I>S</I> (solution<I>y</I>     -f-        Fer    a), et  la zone G     S        E    (solution y);

    par conséquent entre     a@    et     ca,_    se produit la       réaction              Fer    a     -E-        Euteeto'ide        S        -#,    Fer a     -@    solution     @@     pour aboutir au-dessus du point     al    au Fer     @.     



  Si la, pièce est chauffée par     induction,     on peut tracer la. courbe de l'intensité du  courant     parcourant    la     bobine    du four en  fonction du temps     (fig.    2), cette intensité       #rariant    dans sa. partie BD correspondant à  la phase de transformation du Fer a en  Fer;

  ,, cette variation de l'intensité étant due  aux variation de la perméabilité     ,u.    et     de     la résistivité     o    du fer au cours     dcO        cette          transformation    de structure, variations qui  peuvent s'écrire, dans le cas particulier d'une       picce    plane située à une     distance        -,x    de la  bobine:  
EMI0002.0024     
    dans laquelle     1o    est l'intensité du     courant    à  la. surface de la pièce.  



  Cette variation de l'intensité du courant  parcourant le four est utilisée de la façon  suivante pour déterminer automatiquement  le temps de     chauffage    avant trempe.  



  Si l'on se reporte à la     fig.    3, le courant  <B>il.</B> parcourant la, bobine 1 du four crée aux       1-.ornes    d'une impédance Z en série avec la  bobine 1 une tension proportionnelle à ce  courant. Cette tension est redressée dans le  sens positif par l'ensemble: redresseur     T'     (valve ou redresseur sec) résistance     R.        shuii-          tée    par la capacité C.  



  Le courant redressé crée aux     bornes    de  la résistance     R    une tension     proportionnelle    à.  l'amplitude de IF, ladite tension étant     appli-          quée    à la grille d'un     thyratron        Th..    La pla  que de ce     thyratron    est.     alimentée    à, travers  le relais     Pas,    par une tension à 50     p'sec.    A la  grille du thyratron est appliquée une     tension     de polarisation amenée en     Pg    et réglable de  telle sorte que le courant.

   plaque du thyra  tron n'apparaisse que pour     utile    valeur du  courant IF au moins égale à une valeur     1.;     choisie à l'avance (fi     b.    4). Le contact repos  du relais     Rsl    et par là même le     circuit    du  contacteur D se trouvent ouverts.

   L'arma  ture du contacteur D porte trois lames de    contact<I>1,</I>     m,        n.,        l'une,   <I>1,</I> utilisée pour le main  tien au collage de cette armature, la seconde,       M.,    fermant le circuit de l'électro-aimant E  qui sert par attraction à maintenir dans le  four 1 la     pièce    à tremper     P;    enfin, la troi  sième     laine,    n, qui ferme le circuit d'un re  lais     Rs.,    servant à commander le     déblocage     de la lampe génératrice de courant haute  fréquence L. Un interrupteur K se trouve  inséré dans ce .dernier circuit.  



  Aux bornes de l'enroulement du contac  teur D se trouve connecté un jeu de     capa-          cités   <I>cd</I> permettant de     retarder        l'ouverture     des contacts de D après l'ouverture du con  tact 0 de     Rsl.     



  Le     fonctionnement    du dispositif est le  suivant:    Si on appuie sur le bouton du contac  teur<I>D,</I> les trois contacts<I>1,</I> ne,     n    ,se ferment  et la. bobine de D     se    trouve excitée.     L'élec-          tro-aimant    E est alimenté, et on peut y fixer  la pièce à     tremper    P. On ferme alors le cir  cuit du     Relais        Rs.,    en appuyant sur l'inter  rupteur K. Son     contact    se ferme et la lampe       génératrice    L se trouve débloquée. Un cou  rant     d'intensité    II, parcourt la bobine du  four.

   La pièce<I>P</I> s'échauffe. Au temps<I>t.,</I>  (fi-. 4), l'intensité IF atteignant la valeur 13       déterminée        à,        l'avance,    le thyratron est dé  bloqué et excite le relais     Rsl    dont le contact  0 s'ouvre. Le circuit du contacteur D se  trouve de ce fait ouvert et les; condensateurs  <I>Cd</I> se     .déchargent    à travers     l'enroulement    de       D,    au bout d'un temps défini de n secondes.  Les contacts<I>1,</I>     7n    et     n    s'ouvrent.

   Ce     temps:        n     dépend de la valeur des condensateurs<I>Cd.</I>       Ait    temps     f,,        =(t:,        +    n), pour lequel le point  figuratif de l'acier est arrivé en A de la       fig.    1,     température    de trempé, l'électro  aimant .se trouve donc désexcité et la.     pièce     P tombe dans le bain de trempe.

   En même  temps,     Rs_.    revient au     repos    et la     lampe        gé-          nératrice    L est     bloquée    grâce à la     tension    de  blocage     amenée    en     LTb.     



  Le     réglage    du thyratron se fait pour un  courant 13 pris de     préférence    dans 1a région  de la courbe IF<I>- f (t)</I> où la pente est la      plus forte,     ce    qui     permet    de     déterminer    avec  plus de précision le temps     t3.     



  Le     choix    des     condensateurs:   <I>Cd</I> se déter  mine en fonction de la profondeur de péné  tration     :désirée.     



  Une variante perfectionnée de l'installation  décrite ci-dessus est représentée en     fig.    5.  Selon cette     variante,    un     contacteur    à ré  glage continu permet     de,déterminer    avec plus  de précision la durée :du chauffage et l'ins  tant de trempe. Ce contacteur remplace l'en  semble à réglage :discontinu du contacteur D  et des, condensateurs     Cd,de    la     fig.    3.  



  Sur la     fig.    5, on a désigné par les mêmes  références que sur la     fig.    3 les éléments cor  respondants ou jouant le même rôle.  



  Suivant l'exemple d'exécution représenté       fig.    5, la     bobine    -du contacteur D est alimen  tée     ,sous    une     tension,    Ü à travers le contact 0  du     relais        Rsl,    la lame du contact 1 et un  potentiomètre R dont le curseur est relié à  l'autre extrémité de la bobine par un conden  sateur unique     I'.     



  Les lames de contact m -et n du contac  teur D, comme :dans le dispositif représenté       fig.    3, ferment, respectivement, le circuit de  l'électro-aimant E servant à     maintenir    la  pièce dans, le four et le     circuit,du    relais     Rs2     commandant le déblocage de la grille de la  lampe     génératrice        @de    courant haute fré  quence.  



  Le fonctionnement du     :dispositif    est le  suivant:  Si on appuie sur le bouton du contacteur  <I>D,</I> les trois contacts<I>1,</I>     m,        n    se ferment et la  bobine :du     contacteur    D s :e trouve excitée.  



  L'électro-aimant E est alimenté et on  peut y fixer la pièce à tremper. En appuyant  sur     l'interrupteur        K,    la lampe génératrice  est     débloquée.    Dès que le .courant dans le  four atteint la valeur     I,,    choisie, le thyratron  :est débloqué et excite le relais     Rsl    dont le  contact 0 s'ouvre.  



  Avant cette ouverture, la capacité     I'     s'est chargée à la tension  
EMI0003.0039     
         r    étant la     résistance    de la     bobine    du contac  teur<I>D</I> -et x la     fraction    de     R    en série avec     I'     et le contacteur.     Quand    le contact 0 s'ouvre,  la capacité va se décharger à travers la résis  tance (x     -I-   <I>r)</I> et, au bout du temps t, sa ten  sion     atteint    la valeur     I,        @(x        +   <I>r);

  </I>     I,_    étant  l'intensité     @de        :décollage        @du    contacteur D. A  ce moment, les, contacts<I>1,</I>     m,   <I>n</I>     s.'ouvrent,          l'él:ectro=aimant        E    est     désexcité    et<B>la,</B> pièce  tombe     dans    le bain :de trempe;     enfin,    la     grille     de la lampe génératrice est bloquée.  



  Le     temps    t -est donc fonction de x. On  peut     @donc    facilement régler le temps de  trempe en agissant sur le curseur     S,du    poten  tiomètre. On choisira les valeurs des diffé  rents     éléments        @de    façon à réaliser un retard  d'ouverture des contacts D compris entre       ,deux    valeurs     tl    et 4;     t1        correspondant    à       x    - 0 ne doit pas excéder     '/20    de seconde,       t2    correspondant à x - R sera choisi égal  au temps maximum :de retard désiré.  



  Ce montage a l'avantage de     permettre    de  réaliser l'appareil d'une manière plus écono  mique. Il suffit d'un seul condensateur et  d'un     potentiomètre.    D'autre part, le réglage  ,du     potentiomètre        permet        d'obtenir    une     va-          ri.ation        continue,du    temps ,de retard alors que  le dispositif à capacité ne     permettait    que ,des  variations     discontinues.    C'est là un .gros  avantage car,     lors,

  de    l'utilisation des     temps     de     chauffe    très faible (de     l'ordre    de la se  conde), il faut une précision     @de    l'ordre -du       dizième    de     seconde,    ce qui obligerait d'avoir  un jeu de     condensateurs    trop, important ou  un système de combinaisons peu pratique.  



       Naturellement    les     schémas    proposés ne  sont     nullement    limitatifs :et l'invention vise  tout dispositif similaire aboutissant au même  résultat. En particulier, l'ensemble C.<I>R., Th</I>  et     Rs,_    peut Hêtre remplacé par un relais. à  maxima réglable et le     contacteur        @à    retarde  ment peut être réalisé de     toute        :autre    ma  nière.

      De même la suspension de la     pièce    par  électro-aimant déclenchant sa chute automa  tique     :dans    le bain de trempe peut être rem  placée par exemple par la commande de la           trempe    par jet: une vanne     électromagnétique     remplaçant alors     l'électro-aimant.     



       Les    procédés et installations décrits ont.  l'avantage de pouvoir opérer des trempes  avec chauffage très rapide, ce qui évite l'aug  mentation de la. profondeur de trempe par  conductibilité thermique, le temps de chauf  fage ne devant excéder une durée -de l'ordre  de deux secondes. Il faut alors     déclencher    la  trempe avec une grande précision sur le  temps -de chauffe     (1/l0    de seconde). Seul un       ,dispositif    automatique permet d'obtenir ce  résultat.

   Celui-ci a     l'avantage    d'être basé sur  le phénomène de transformation de l'acier  et, de ce fait, la.     puissance    d'alimentation du  four peut varier légèrement     sans    changer  beaucoup le résultat pratique.

Claims (1)

1. REVENDICATION I: Procédé de trempe de pièces en acier chauffées @à l'aide d'un four à induction haute fréquence, caractérisé en ce qu'on utilise les variations de courant ans la bobine de chauf fage du four en fonction des variations de la perméabilité et de la résistivité du fer dues à la transformation interne de la struc ture de l'acier au cours du chauffage ale la pièce à tremper pour déterminer automati quement le temps de chauffage avant la trempe et l'instant de la. trempe. SOUS-REVENDICATIONS: 1.

   Procédé da trempe des aciers suivant la revendication I, caractérisé en ce qu'on pré lève une tension sur le circuit de chauffage du four, on redresse cette tension et on l'amène dans un thyratron qui n'est débloqué due pour une valeur déterminée de l'inten sité parcourant la. bobine du four, elle-même fonction de la. structure de la pièce, ledit thyratron actionnant, par l'intermédiaire d'un relais, un contacteur dont la chute pro voque simultanément l'arrêt du chauffage, la chute de la pièce et le blocage de la, source haute fréquence. 2.

   Procédé de trempe des aciers suivant la revendication I et la sous-revendication 1, caractérisé en ce qu'on règle la, tension de polarisation du thyratron de façon que le déblocage de ce thyratron .ait lieu pour une intensité de ellauffage correspondant à un point de la courbe de variation de cette inten sité en fonction du temps situé dans la partie de plus brande pente de cette courbe, la durée du chauffage pouvant alors être prolongée après le déblocage du thyratron en retardant la chute du contacteur à l'aide d'une capacité.

   REVENDICATION II: Installation pour la mise en couvre du procédé selon la revendication I, caractérisée en ce qu'elle comporte une source génératrice de courants haute fréquence alimentant la bobine d'un four < L induction, un thyratron @@ la grille duquel est appliquée une tension redressée prélevée sur le circuit de la bobine du four, un contacteur multiple commandé par un relais excité directement par le thyra tron, l'ouverture dudit contacteur provoquant à la fois l'arrêt du chauffage et l'entrée en contact de la<B>,

   </B> pièce avec le fluide de trempe. SOUS-REVENDICATIONS: ?3. Installation suivant. la revendication IL caractérisée en ce que la grille -du thyra- tron est polarisée par une tension réglable, telle que le thyratron ne peut être débloqué que pour une intensité de la bobine du four supérieure à une valeur déterminée, fonction de la structure de la pièce et, par suite, du temps de chauffage. 4.

   Installation suivant la revendication II, caractérisée en ce que le contacteur multiple est inséré dans le circuit d'un électro-aimant de suspension .de la pièce et ,dans le circuit < l'un relais commandant le blocage du gêné ra,teur haute fréquence.

   5. Installation suivant la revendication II, caractérisée en ce que le contacteur comporte en dérivation aux bornes de son enroulement un jeu de capacités permettant de retarder l'ouverture de ses contacts après déblocage du thyratron. 6. Installation suivant, la. revendication II, caractérisée en ce (lue le contacteur multiple comporte un dispositif retardateur permet- tant .de régler le retard à l'ouverture -des con tacts d'une manière continue. 7.

   Installation suivant la revendication II et la sous-revendication 6, caractérisée en ce que le -dispositif retardateur comporte un con densateur en série avec la bobine @du contac teur et une résistance réglable formant l'une des branches d'un potentiomètre placé en série avec la bobine -du contacteur.

   8. Installation .suivant la revendication II, caractérisée en ce que l'un des circuits -du contacteur multiple est relié .à l'organe de commande d'un dispositif de trempe par jet.