EP0324183B1 - Montage monobloc à plateaux étagés pour traitement thermique d'arbres ou d'axes - Google Patents

Montage monobloc à plateaux étagés pour traitement thermique d'arbres ou d'axes Download PDF

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EP0324183B1
EP0324183B1 EP88121890A EP88121890A EP0324183B1 EP 0324183 B1 EP0324183 B1 EP 0324183B1 EP 88121890 A EP88121890 A EP 88121890A EP 88121890 A EP88121890 A EP 88121890A EP 0324183 B1 EP0324183 B1 EP 0324183B1
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Mancelle de Fonderie SA
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0006—Details, accessories not peculiar to any of the following furnaces
    • C21D9/0025—Supports; Baskets; Containers; Covers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D5/00—Supports, screens or the like for the charge within the furnace
    • F27D5/005—Supports specially adapted for holding elongated articles in an upright position, e.g. sparking plugs

Definitions

  • the invention relates to support and handling assemblies for heat treatment in groups of mechanical parts such as shafts or axes.
  • the most commonly used heat treatment assemblies are of two types: a first type where the parts are placed and guided, and a second type where the parts are suspended.
  • the assemblies of the first type consist of a base plate for handling comprising columns on which are mounted a lower grid and an upper grid separated by tubular spacers surrounding the columns, each part being supported by a support interlayer being mounted in one of the housings of the lower grid, and guided at its upper part by a guide insert being mounted in a similar orifice of the upper grid.
  • the second type assemblies include the same elements as those of the first type, except the lower grid and the guide spacers, the support spacers being of a special type and mounted in the upper grid.
  • the object of the invention is to eliminate the above drawbacks, that is to say to produce an assembly which, like the previous ones, ensures the vertical positioning of the parts to avoid deformations during processing, but which is entirely at the same time as light as possible while grouping the maximum number of parts in order to maximize the payload as well as the number of parts to be treated per load, which favors the cooling conditions during quenching by good passage of fluids, which is highly resistant to thermal shock and to the thrust forces of a pushing furnace, and which finally allows the positioning of the parts in a simple manner that can easily be automated.
  • the invention consists in making an assembly for the heat treatment of trees or axes in a vertical position comprising a monobloc assembly in the form of a plate which combines both an upper stage formed of support orifices, possibly on several alternating levels, for direct support and centering of the lower end of the parts, these orifices being joined by horizontal ribs, a lower stage also formed of orifices and ribs, and vertical pillars joining these ribs from one and the other stage, while leaving large openings for the circulation of fluids .
  • the parts 1 to be treated are assumed to be gearbox shafts 2 comprising several pinions 3 formed in one piece with the shaft 2, this type of part being particularly difficult to treat.
  • the invention would apply a fortiori to elongated parts of simpler shape and less bulky.
  • the single assembly 4 in the form of a two-stage tray 5 and 6.
  • the upper stage 5 comprises a number of orifices 7 each surrounded by a tubular sleeve 8, these various sleeves 8 and orifices 7 being arranged in a two-dimensional network and joined together by ribs 9 in at least two directions.
  • Each orifice 7 is intended to receive a cylindrical lower part 10 of one of the parts 1 which is supported by a conical or planar part on the upper edge of the corresponding sleeve 8.
  • the lower stage 6 also consists of orifices 11 surrounded by cylindrical sleeves 12 themselves joined by ribs 13, preferably also in the two directions. Special framing ribs 9a surround the entire upper stage 5, and in the same way special ribs 13a surround the entire lower stage 6.
  • a series of vertical pillars 14 join two by two of the ribs such as 9 or 9a of the upper stage and ribs such as 13 or 13a of the lower stage.
  • all these ribs and these pillars allow large openings 15 to exist between them, serving both to ensure the free circulation of the heating and then cooling fluid, and at the same time to lighten the part while retaining a high resistance to it.
  • the entire plate 4 is made in one piece, which can be easily obtained for example in foundry using an alloy with high resistance to thermal shock.
  • the holes 7 and the sleeves 8 of the upper plate are arranged on two alternating levels, such as 8a and 8b, in order to avoid, as seen in Figures 2 and 3 , the interference between the gears 3 of larger diameter in order to reduce the center distance of the orifices 7 and consequently increase the load per plate.
  • the assembly is relatively simple and light, especially with regard to the weight of supported parts, while improving the quality of the parts by an excellent resistance which prevents the shocks of the parts between them during treatment and during loading.
  • the loading of the parts is done in an extremely simple manner, since it suffices to bring each part in front of the corresponding orifice 7 and to introduce it there by simple vertical axial translation, which is easily achievable by a manipulator arm.
  • the weight of supported parts can be relatively high, especially with the second embodiment.
  • the invention makes it possible, if desired, to superimpose two or more similar trays for simultaneous heat treatment, by stacking these trays, once loaded with their parts, on top of each other by means of stepped columns such as shown at 16 in FIG. 2, each of these columns having, for example, an X section with a cylindrical lower end 17 with base 18 and an upper end 19 which may also have an X section and include a stop base 20.
  • the end caps 17 and 19 can be mounted in additional holes provided for this purpose, for example in the corners of each plate 4. This latter arrangement further improves the density of the load, therefore the productivity of the treatment.

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Description

  • L'invention concerne les montages de support et de manutention pour le traitement thermique en groupes de pièces mécaniques telles que des arbres ou des axes.
  • Les montages de traitements thermiques les plus couramment utilisés sont de deux types : un premier type où les pièces sont posées et guidées, et un deuxième type où les pièces sont suspendues.
  • Les montages du premier type sont constitués par un plateau de base pour la manutention comportant des colonnes sur lesquelles se montent une grille inférieure et une grille supérieure séparées par des entretoises tubulaires entourant les colonnes, chaque pièce étant supportée par un intercalaire de support se montant dans un des logements de la grille inférieure, et guidée à sa partie supérieure par un intercalaire de guidage se montant dans un orifice similaire de la grille supérieure.
  • Les montages du deuxième type comportent les mêmes éléments que ceux du premier type, excepté la grille inférieure et les intercalaires de guidage, les intercalaires de support étant d'un type spécial et montés dans la grille supérieure.
  • Les inconvénients majeurs de ces montages de l'un et l'autre type sont la multiplicité des composants, le poids élevé du montage rapporté au poids des pièces traitées, et corrélativement la grande inertie thermique, la complexité des manipulations de mise en place des pièces conduisant à l'impossibilité pratique de chargement et de déchargement automatiques, et enfin le maintien imparfait des pièces conduisant à des chocs entre pièces préjudiciables à la qualité.
  • Le but de l'invention est d'éliminer les inconvénients précédents, c'est-à-dire de réaliser un montage qui, comme les précédents, assure le positionnement vertical des pièces pour éviter les déformations en cours de traitement, mais qui soit tout à la fois le plus léger possible tout en groupant le maximum de nombre de pièces afin de maximiser la charge utile ainsi que le nombre de pièces à traiter par charge, qui favorise les conditions de refroidissement lors de la trempe par un bon passage des fluides, qui soit hautement résistant aux chocs thermiques et aux efforts de poussée d'un four poussant, et qui enfin, permette la mise en place des pièces d'une manière simple aisément automatisable.
  • Pour cela, l'invention consiste à réaliser un montage pour le traitement thermique d'arbres ou d'axes en position verticale comportant un ensemble monobloc en forme de plateau qui réunit à la fois un étage supérieur formé d'orifices de support, éventuellement sur plusieurs niveaux alternés, pour le support et le centrage direct de l'extrémité inférieure des pièces, ces orifices étant réunis par des nervures horizontales, un étage inférieur formé également d'orifices et de nervures, et des piliers verticaux réunissant ces nervures de l'un et l'autre étage, tout en laissant subsister de larges ouvertures pour la circulation des fluides.
  • Eventuellement, plusieurs de ces plateaux garnis de pièces peuvent être superposés au moyen de colonnes étagées.
  • D'autres particularités de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre de deux modes de réalisation pris comme exemple et représentés sur le dessin annexé, sur lequel :
    • la figure 1 est une vue en perspective avec arraché partiel d'un premier mode de réalisation avec une seule des pièces à traiter en place;
    • la figure 2 représente en élévation et en coupe partielle le deuxième mode de réalisation;
    • la figure 3 représente en coupe et à plus grande échelle un fragment de ce deuxième mode de réalisation; et
    • la figure 4 est une vue de dessus de la figure 3.
  • Dans les exemples choisis, les pièces 1 à traiter sont supposées être des arbres 2 de boîte de vitesse comportant plusieurs pignons 3 constitués en une seule pièce avec l'arbre 2, ce type de pièce étant particulièrement difficile à traiter. Bien entendu, l'invention s'appliquerait à fortiori à des pièces longilignes de forme plus simple et moins encombrante.
  • On voit, sur la figure 1, l'ensemble unique 4 en forme de plateau à deux étages 5 et 6. L'étage supérieur 5 comprend un certain nombre d'orifices 7 entourés chacun par un manchon tubulaire 8, ces divers manchons 8 et orifices 7 étant disposés en réseau bidimentionnel et réunis entre eux par des nervures 9 dans au moins deux directions. Chaque orifice 7 est destiné à recevoir une partie inférieure cylindrique 10 d'une des pièces 1 qui s'appuie par une partie conique ou plane sur le bord supérieur du manchon 8 correspondant.
  • L'étage inférieur 6 est constitué également d'orifices 11 entourés par des manchons cylindriques 12 eux-mêmes réunis par des nervures 13, de préférence également dans les deux directions. Des nervures particulières d'encadrement 9a ceinturent tout l'ensemble de l'étage supérieur 5, et de la même manière des nervures particulières 13a ceinturent l'ensemble de l'étage inférieur 6.
  • De plus, une série de piliers verticaux 14 réunissent deux à deux des nervures telles que 9 ou 9a de l'étage supérieur et des nervures telles que 13 ou 13a de l'étage inférieur. Enfin, comme il apparaît clairement sur la figure 1, toutes ces nervures et ces piliers laissent subsister entre eux de larges ouvertures 15 servant tout à la fois à assurer la libre circulation du fluide de chauffage, puis de refroidissement, et en même temps à alléger la pièce tout en lui conservant une haute résistance.
  • Conformément à l'invention, tout l'ensemble du plateau 4 est réalisé en une seule pièce, ce qui peut être obtenu aisément par exemple en fonderie à l'aide d'un alliage à haute résistance aux chocs thermiques.
  • Dans le deuxième mode de réalisation des figures 2 à 4, les orifices 7 et les manchons 8 du plateau supérieur sont disposés sur deux niveaux alternés, tels que 8a et 8b, afin d'éviter, comme on le voit sur les figures 2 et 3, l'interférence entre les engrenages 3 de plus grand diamètre afin de réduire l'entraxe des orifices 7 et par suite, augmenter la charge par plateau.
  • Dans les deux cas, on a donc un plateau à deux étages sous la forme monobloc, donc très rigide et se déformant de manière uniforme pendant le traitement thermique. En outre, l'ensemble est relativement simple et léger, surtout eu égard au poids de pièces supportées, tout en améliorant la qualité des pièces par une excellente tenue qui empêche les chocs des pièces entre elles pendant le traitement et au cours du chargement.
  • Par ailleurs, le chargement des pièces se fait d'une manière extrêmement simple, puisqu'il suffit d'amener chaque pièce en face de l'orifice 7 correspondant et de l'y introduire par simple translation axiale verticale, ce qui est aisément réalisable par un bras manipulateur. Enfin, en plus du faible coût, de la haute résistance, et du faible poids du plateau selon l'invention, le poids de pièces supportées peut être relativement élevé, surtout avec le deuxième mode de réalisation.
  • Par ailleurs, l'invention permet, si on le désire, de superposer deux ou plusieurs plateaux semblables pour un traitement thermique simultané, en empilant ces plateaux, une fois chargés de leurs pièces, les uns sur les autres au moyen de colonnes étagées telles que représentées en 16 sur la figure 2, chacune de ces colonnes ayant par exemple une section en X avec un embout inférieur 17 cylindrique à embase 18 et un embout supérieur 19 qui peut être également à section en X et comporter une embase de butée 20. Les embouts 17 et 19 peuvent se monter dans des trous supplémentaires prévus à cet effet, par exemple dans les angles de chaque plateau 4. Cette dernière disposition améliore encore la densité du chargement, donc la productivité du traitement.

Claims (3)

  1. Montage pour traitement thermique de pièces (1), telles que arbres ou axes, en position verticale, caractérisé par le fait qu'il comporte un ensemble monobloc (4) en forme de plateau qui réunit à la fois un étage supérieur (5) formé d'orifices de support (7,8) éventuellement sur plusieurs niveaux alternés (8a,8b) pour le support et le centrage direct de l'extrémité inférieure (10) des pièces (1), ces orifices (7,8) étant réunis par des nervures horizontales (9,9a), un étage inférieur (6) formé également d'orifices (11,12) et de nervures (13,13a), et des piliers verticaux (14) réunissant ces nervures (9,9a;13,13a) de l'un et l'autre étage, tout en laissant subsister de larges ouvertures (15) pour la circulation des fluides.
  2. Montage selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est réalisé sous la forme d'une pièce unique de fonderie.
  3. Montage selon une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre des orifices (21) pour le montage de colonnes étagées (16) permettant la superposition de plusieurs plateaux (4) munis chacun de son chargement de pièces (1).
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