Four de trempe pour petites pièces délicates Les difficultés rencontrées lors de la trempe de pe tites pièces délicates sont les suivantes - déformation des pièces ; - irrégularités de leurs propriétés mécaniques ; - altération de leur surface.
Les déformations subies par les pièces lors de la trempe sont d'origine mécanique et thermique. Les dé formations mécaniques proviennent de la libération des contraintes d'usinage lors du chauffage des pièces et des sollicitations mécaniques exercées sur celles-ci pendant l'opération. Les déformations thermiques sont dues à des variations dans l'espace des caractéristiques thermi ques (températures, temps et vitesse de chauffage).
Les variations dans l'espace, lors de la trempe, des caractéristiques thermiques entraînent entre des pièces distinctes ainsi qu'entre les parties constitutives d'une même pièce, l'apparition d'irrégularités de structure et dès lors de différences dans leurs propriétés mécaniques.
Certaines variations dans le temps de la composition chimique de l'atmosphère de trempe provoquent à la surface des pièces des altérations de leurs propriétés mécaniques (dureté superficielle, usinabilité, résistance à l'usure, etc.) et de leur aspect esthétique.
Les critères suivants guident la conception et la réa lisation d'un système efficace destiné à la trempe des petites pièces délicates a) la réduction des sollicitations mécaniques exer cées sur les pièces pendant l'opération ; b) la réalisation d'un chauffage uniforme à une tem pérature déterminée pendant un temps fixé suivi d'un refroidissement uniforme par immersion des pièces dans un bain de trempe choisi ; c) l'établissement et le maintien dans le temps d'une atmosphère de trempe adéquate.
La présente invention a pour objet un four de trempe pour petites pièces délicates, permettant de satisfaire aux critères susmentionnés, comprenant une enceinte de chauffage tubulaire verticale, sous atmosphère protec trice, entourée d'au moins un corps de chauffe, un bain de trempe disposé au-dessous de l'enceinte et un dispo sitif de récupération des pièces trempées.
Ce four est caractérisé en ce qu'il comporte un godet en forme de volume cylindrique de section annulaire et à fond amo vible, destiné à contenir les pièces et susceptible d'être introduit par le haut dans ladite enceinte et en ce que l'enceinte de chauffage est munie à son extrémité infé rieure d'un cône de dégagement plongeant dans le bain de trempe et d'une tubulure latérale pour l'insufflation d'un gaz de protection, le godet laissant passer, à son intérieur et à son extérieur, un courant de gaz ascendant porté à haute température insufflé par ladite tubulure.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du four de trempe faisant l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue schématique, en élévation, de cette forme d'exécution.
La fig. 2 est une vue en coupe axiale du godet con tenant les pièces, à échelle fortement agrandie.
La fig. 3 en est une vue de dessus.
La fig. 4 est une vue en coupe axiale d'une partie du four, au moment où les pièces tombent dans le bain de trempe, à la même échelle que les fig. 2 et 3.
Le four représenté comprend une enceinte de chauf fage constituée par un tube vertical 1 entouré de corps de chauffe 2 et muni à son extrémité inférieure d'un cône de dégagement 3 plongeant dans le bain de trempe 4, d'une entrée tubulaire latérale 5 et d'une butée d'arrêt 6.
Un godet 7 destiné à contenir les pièces à traiter est susceptible d'être introduit par le haut dans l'enceinte de chauffage 1 et a pour but d'assurer le chargement, le chauffage et la trempe de ces pièces. Le godet 7 coin- prend un volume cylindrique de section annulaire muni de parois 8, 9, d'un fond amovible 10 et d'une tige de suspension 11. Deux cylindres verticaux coaxiaux et reliés par des entretoises 12 forment les parois 8, 9 du godet 7. La hauteur de la paroi extérieure 9 est supé rieure à celle de la paroi intérieure 8. L'ensemble de parois latérales 8, 9 précédent est posé sur le fond amo vible 10, qui est constitué par un cône de fermeture sus pendu par la tige 11. Cette dernière comporte une bague d'arrêt 13 située au-dessus des parois latérales 8, 9.
Le godet 7 est ouvert à sa partie supérieure et l'ensemble de la tige 11 et du fond 10 peut coulisser verticalement par rapport aux parois 8, 9. Un anneau de retenue 14 percé de trous 15 est fixé à l'extérieur de la paroi 9 du godet 7. Des trous 16 sont également pratiqués dans la partie centrale plane du fond amovible 10. De même, des trous 17 sont pratiqués dans une pièce 18 fermant le haut du cylindre 8.
Un cône collecteur 19 est immergé dans le bain de trempe 4 au-dessous de l'enceinte de chauffage 1 et est muni à sa partie inférieure d'un tamis de récupération amovible 20. Un bras mobile horizontal 21, portant le tamis 20, est solidaire d'une tige verticale 22 pivotant dans le fond de la cuve 23 contenant le bain de trempe 4. Une poignée 24 permet de manoeuvrer la tige 22 et le bras 21.
Le four de trempe décrit et représenté fonctionne comme suit L'enceinte tubulaire 1 est chauffée extérieurement par les corps de chauffe 2. Un gaz de protection à haute température, constitué par exemple par du méthanol craqué (soumis au cracking), est insufflé par la tubu lure 5 à la base de l'enceinte de chauffage 1 et brûle à son extrémité supérieure, en 25.
Les pièces à traiter 26 sont introduites dans le godet 7 fermé à sa partie inférieure par le fond 10, les deux cylindres coaxiaux 8 et 9 reposant sur le cône de fer meture 10. Le godet 7, soutenu par la tige de suspen sion 11, est introduit par le haut dans l'enceinte de chauf fage 1. Le godet 7, contenant les pièces à traiter 26, est maintenu à la hauteur de la zone de chauffage, c'est-à- dire entre les corps de chauffe 2. Les pièces 26 sont chauffées pendant le temps adéquat à la température de trempe. A la fin de ce laps de temps, le godet 7 est abaissé, de sorte que l'anneau de retenue 14 du godet 7 rencontre la butée d'arrêt 6 du tube 1 et arrête la pro gression des parois du godet 7.
L'ensemble de la tige 11 et du fond 10 poursuit sa descente et parvient dans la position montrée sur la fig. 4 : le godet 7 s'ouvre et les pièces 26 sont précipitées dans le bain de trempe 4. La bague d'arrêt 13 de la tige 11 rencontre la partie supé rieure de la pièce 18 et empêche le cône de fermeture 10 de plonger dans le bain de trempe 4 (constitué de pré férence par de l'huile).
Le cône collecteur 19 récolte les pièces trempées qui sont rassemblées dans le tamis de récupération 20. Le bras 21, par un mouvement de rotation puis de transla tion verticale, permet de retirer le tamis 20 et de recueil lir les pièces trempées.
Sous l'angle des critères exposés au début du pré sent mémoire, le four de trempe décrit présente les avantages suivants: <I>Critère a : Réduction des sollicitations</I> mécaniques <I>exercées sur les pièces.</I>
Lors du chargement et du chauffage des pièces, le système de trempe n'exerce sur celles-ci aucune sollici- tation mécanique. Lors de la trempe, les pièces ne glis sent le long du cône 10 du godet 7 que sur une distance réduite ; le cône de dégagement 3 de l'enceinte de chauf fage 1 évite lors de la trempe les chocs entre les pièces et les parois de l'enceinte de chauffage.
<I>Critère b: Chauffage et trempe uniformes.</I>
Un godet à section annulaire présente sur un godet à section cylindrique l'avantage d'être chauffé par l'inté rieur au moyen du courant ascendant de gaz porté à haute température. On voit en effet que le gaz de pro tection insufflé par la tubulure 5 peut entrer dans l'inté rieur du cylindre 8 par les trous 16 du fond 10 et en sortir par les trous 17 de la pièce 18. De plus, ce gaz passe aussi à l'extérieur du cylindre 9 et s'échappe vers le haut par les trous 15 de l'anneau de retenue 14 du godet 7. Ceci permet un chauffage uniforme des pièces à traiter.
Le godet 7, dans sa position fermée, peut être amené à proximité de la surface du bain de trempe 4. Lors de la trempe, la distance à parcourir par les pièces 26 por tées à haute température avant d'être immergées dans le bain de trempe 4, est donc réduite et leur refroidis sement se fait de façon uniforme. L'ouverture du godet 7 s'accompagne d'un léger choc (dû à la rencontre de l'anneau de retenue 14 avec la butée d'arrêt 6 du tube 1), choc qui précipite toutes les pièces 26 dans le bain de trempe 4 à la même vitesse. La trempe se fait donc de façon uniforme pour toute la charge du four.
<I>Critère c :</I> Etablissement <I>et maintien d'une atmo-</I> <I>sphère adéquate.</I> La conception de l'enceinte de chauffage 1 et de l'insufflation du gaz de protection élimine tout risque de rentrées d'air dans le four.
On peut encore citer d'autres avantages, notamment - le fonctionnement du four ne fait pas appel à des pièces en rotation à haute température et évite donc les dangers de grippage; - une simple translation assure le chargement, le chauffage, la trempe et le rechargement des piè ces. Ces opérations peuvent être aisément auto matisées ; - la géométrie cylindrique du godet 7 empêche sa déformation lors de ses passages successifs à haute température ; - le four ne comporte pas de pièces en mouvement de grande inertie, - le prix du four de trempe est inférieur à celui des fours existants.