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'PERFECTIONNEMENTS A LA TREMPE EN SURFACE DE PIECES'.
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La présente invention est relative à la trempe en sur- face de pièces en chauffant la pièce pendant un certain temps et en la refroidissant ensuite rapidement avant qu'une quan- tité appréciable de chaleur ait eu le temps de passer dans le corps eu noyau de la pièce,en vue d'éviter toute perturbation dans les caractéristiques physiques de ce corps ou noyau.
L'invention a particulièrement trait aux procédés de trempe en surface dans lesquels la pièce est chauffée inductivement par des inducteurs reliés par l'intermédiaire d'un trans- formateur, à une souce de courant de haute fréquence,inducteurs
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qui peuvent comporter des chemises perforées à travers lesquel- les un liquide de refroidissement peut être distribué sur la pièce à l'achèvement de la période de chauffage.
Etant donné qu'une production rapide et économique est essentielle et qu'une variation notable-entre des pièces succes- sives de la même ooulée est préjudiciable., le procédé et l'ap- pareil de trempe en surface doivent être automatiques autant qu'il est possible, exempts de variations ou d'erreurs dues à l'opérateur, et, en outre, ils doivent permettre de produire d'une manière répétée des pièces sensiblement identiques*
Les Demandeurs ont trouvé qu'il est important que la durée de la période de chauffage et la période de refroidissement soient maintenues dans des limites très précises, avec des écarts de l'ordre de un dixième de seconde, afin d'assurer une bonne quali- té et une grande uniformité des pièces trempées obtenues.
En général, les Demandeurs ont trouvé que les meilleurs résul- tats sont obtenus en chauffant la zone à tremper à la vitesse ma- ximum possible. La zone trempée est de ce fait maintenue à une épaisseur minimum, la quantité de chaleur à éliminer par re- froidissement est maintenue à un minimum ,et la transmission de chaleur aux parties de la pièce autres que la zone à tremper est maintenue à un minimum.
En outre, on a trouvé que l'analyse de l'acier ou autre ma- tière dont est composée la pièce à traiter par la chaleur, a une influence importante sur les résultats obtenus et, par conséquent- en passant d'une matière à une autre,le changement doit être ef- fectué d'une manière déterminée et suivant la matière employée.
En effectuant les réglages voulus dans le contrôle de la du- rée des opérations de l'appareil décrit ci-après, afin qu'ils correspondent à l'analyse particulière, aux conditions de la ma- tière constituant la pièce et à la forme de la pièce à traiter par la chaleur, on peut obtenir des résultats très précis et uni- formes au point de vue des propriétés physiques de la pièce ainsi
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traitée thermiquement.
L'invention a principalement pour objet un procédé et un appareil pour la trempe en surface, qui permettront d'obtenir des pièces identiques, assureront la production rapide d'une série de pièces semblables ayant toutes une grande uniformité et qui ne dépendront pas entièrement de l'appréciation personnelle d'un opérateur pour obtenir des résultats précis.
Suivant l'invention, un procédé pour la trempe en sur- face d'une pièce consiste à chauffer la pièce pendant un temps prédéterminé sous le contrôle d'un dispositif chronométrique, et à refroidir la dite pièce. Le refroidissement peut également être effectué pendant un temps prédéterminé sous le contrôle d'un dis- positif chronométrique, ce refroidissement étant réalisé, en prin- cipe, en même temps que s'achève la période de chauffage.
M'invention consiste également en un appareil pour la trempe en surface de pièces, cet appareil comprenant des moyens pour chauffer la surface d'une pièce, un dispositif chronométrique automatique pour contrôler la durée de la période de chauffage, et des moyens de refroidissement. L'appareil peut comprendre un dispositif chromométrique automatique qui contrôle le commen- cement et la durée du refroidissement. Ce dispositif peut agir pour effec tuer le refroidissement immédiatement après achève- ment de la période de chauffage.
Avantageusement, la pièce est chauffée par un inducteur alimenté, par l'intermédiaire d'un transformateur, par une source de courant de haute fréquence, et le dispositif chronométrique agit pour connecter la dite source à l'inducteur et l'en déconnec- ter au commencement et à. la fin de la période de chauffage, res- pectivement.Le dispositif chronométrique peut actionner un dis- positif électromagnétique pour effectuer le refroidissement, en principe en même temps que la source de courant est déconnectée de l'inducteur. Un seul dispositif chromométrique peut servir à contrôler la durée du chauffage et le commencement et la durée du refroidissement.
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On peut employer un dispositif chronométrique rotatif actionné par un moteur électrique et coopérant avec des con- tacts pour commander des moyens qui déterminent le commencement et l'achèvement des périodes de chauffage et de refroidissement.
Dans le dessin annexé:
La fig.-I est une vue schématique représentant principalement les circuits électriques employés pour la mise en oeuvre de l'in- vent ion.
La fig.3 est une vue à plua grande échelle des inducteurs de chauffage en position active sur la -pièce à traiter.
La fig.3 est une vue longitudinale, partie en coupe suivant la ligne 3-3 de la fig.3.
La fig.4 est une vue partielle partie en coupe suivant la ligne 4-4 de la fig.2.
La fig.5 est une vue partielle analogue à la fige.3, mais montrant une variante en ce qui concerne la forme d'un des indue- teurs.
La fi g.6 représente une autre variante de l'invention.
En se reportant maintenant à l'appareil tel qu'il est re- présenté principalement fig.,la pièce 10 à traiter par la cha- leur est représentée comme étant entourée par des inducteurs 11 et 12 qui sont en contact en 13 pour le passage du courant et reçoivent du courant du secondaire 14 d'un transformateur,secon- daire auquel ces inducteurs sont fixés directement. Un des en- roulements d'extrémité 16 du primaire 15 de ce transformateur est attaché à une barre omnibus 17, et un enroulement intermédiaire 18 est attaché à. une barre omnibus 19. Ce transformateur est de préférence un transformateur à air et le primaire et le secon- daire sont de préférence tubulaires et à refroidissement d'eau.
Le primaire comporte généralement environ quarante spires, et le secondaire est composé d'une seule spire généralement faite de plusieurs conducteurs parallèles reliés ensemble. L'autre bobi- ne d'extrémité 20 du primaire est attachée à une barre omnibus 21.
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La génératrioe ou source de courant alternatif 22 fournit du cou- rant aux barres omnibus 17 et 19 généralement sous une tension d'environ 800 volte. Il est prévu un Interrupteur approprié 23 pour connecter le primaire 15 aux barres omnibus 17,19 et SI* Afin de compenser l'inductance du circuit, il est prévu des condensa- teurs 34 et 25 qui sont attaohés aux barres omnibus 17 et 21.
Le condensateur 34 est choisi pour fournir la capacité minimum re- quise pour toute série donnée d'opérations, et le condensateur 25 est réglable pour fournir la capacité variable requise au-des- sus du minimum pour toute série donnée d'opérations. Généralement les réglages du condensateur variable sont effectués,non pas en faisant varier la capacité d 'un seul condensateur, mais en inter- calant dais le circuit ou en éliminant du circuit de petits con- densateurs individuels ou des éléments de condensateur. Par l'ef- fet de larésonnance résultant de la présence de l'inductance et des condensateurs, ces circuits peuvent être accordés de façon qu'une quantité beaucoup plus grande de courant puisse être ame- née au primaire du transformateur que celle fournie par la géné- ratrice.
Ainsi, les barres omnibus 17 et 21 portent beaucoup plus de courant que la barre omnibus 19 et doivent avoir des dimensions plus grandes correspondantes.
La génératrice est pourvue d'une excitatrice 26 pour son enroulement inducteur 37,une résistance amovible 28 et un rhéostat 29, facilement réglable, étant intercalés dans le circuit induc- teur pour le réglage du courant fourni par la génératrice. Pour les autres réglages du circuit inducteur, un rhéostat 30, interca- lé dans le circuit de l'enroulement inducteur 31 de l'excitateur, est prévu. En manipulant convenablement les deux rhéostats 39 et 30 ,il est évident que le courant débité par la génératrice 22 peut être contrôlé très exactement et très facilement.
Pour le bon fonctionnement de ce dispositif-', une fréquence donnée du courant débité par la génératrice étant déterminée, plusieurs réglages précis sont nécessaires et les opérations doivent
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être effectuées dans l'ordre voulu. Après que les inducteurs 11 et 12 ont été disposés de façon entourer la pièce 10 a traiter par la chaleur,et que le contact en 13 a été assuré par un dispo- sitif approprié tel qu'un élément de serrage 63, le condensateur 25 est réglé pour satisfaire à la capacité requise et le rhéostat 29 est réglé pour fournir le courant initial nécessiaire.L'interrup- teur 23 est fermé,ce qui connecte l'enroulement primaire 15 du transformateur aux barres omnibus 17,19 et 21.
Etant donné qu'une durée très précise de la période de chauffa- ge est nécessaire,comme indiqué,ci-dessus,un moyen doit être prévu pour mesurer cette période de chauffage,moyen qui ne dépend pas de l'appréciation de l'opérateur.Ce moyen est constitué par un moteur 33,qui est de préférence du type à: vitesse constante et offre une très faible résistanoe au démarrage,de façon à atteindre sa pleine vitesse en un temps minimum et sensiblement constant.
Un moteur syn- chrone à démarrage automatique satisfait parfaitement à ces exigen- ces.Ce moteur,par l'intermédiaire d'un mécanisme d'engrenage appro- prié,entraine un disque de contrôle du temps'indiqué en 34.Après a- voir effectué tous les réglages préliminaires dans les circuits des condensateurs,les circuits inducteurs et les contacts d'interrupteur entre les barres omnibus et le transformateur, des interrupteurs 35 et 36,connectés ensemble,sont fermés en principe simultanément,le premier connectent la génératrice 22 aux barres omnibus 17 et 19,et le second fermant le circuit du moteur 33,1'énergie pour le moteur 33 étant fournie par les conducteurs 37 et 38,comme représenté.Cette énergie peut être de toute nature appropriée,
mais est généralement un courant de basse fréquenoe à la tension ordinaire.Le disque 34 commence à tourner à une vitesse sensiblement uniforme lors de l'ap- plication de courant au primaire 15 du transformateur par la ferme- ture de l'interrupteur 35,et on doit tenir compte du retard au démar- rage,la correction pour ce têtard étant effectuée en réglait la position d'un bras de contact 39 sur le disque 34. Le mouvement angulaire du bras deoontaot sur le disque 34, à partir de son point de départ,détermine un intervalle de temps,la vitesse du
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disque étant connue.Dès que cet intervalle de temps s'est écou- lé, ce bras de contact ferme un circuit alimenté par une source d'énergie indiquée en 40.
Toutefois, le courant fourni par les conducteurs 37 et 38 est généralement employ é au lieu de la bat- terie indiquée. La fermeture successive des circuits qui compor- tent des contacteurs avec lesquels le bras 39 vient en prise, ac- lionne des relais ou solénoïdes qui sont utilisés pour amorcer ou terminer avec précision les fonctions qui peuvent être requises dans le cycle d'opérations. Dans l'appareil relativement simple représenté, les interrupteurs 23, 35 et 36 sont fermés à la main, et les réglages du condensateur 25 et du rhéostat 29 sont égale- ment effectués à la main.
Pour le traitement thermique d'un cer- tain nombre de pièces identiques, qui sont représentées dans le présent cas par l'arbre 10, les réglages du rhéostat 39 et du condensateur 25 sont déterminés par l'expérience précédemment ob- tenue avec des pièces analogues et par essais, l'analyse de la matière dont la pièce est constituée ainsi que la forme et les dimensions de cette pièce ayant une influence importante sur les réglages à effectuer.
Dans l'utilisation de l'appareil décrit ci-dessus, l'opé- rateur procède comme suit: Les réglages du condensateur 35 et du rhéostat 29 ayant été déterminés au préalable, les inducteurs 11 et 12 sont amenés dans la position voulue par rapport à l'arbre 10 de façon à l'entourer, mais tout en étant espacés de ce der- nier, et ils sont assujettis par l'élément de serrage 32, de fa- çon qu'on obtienne un boa contact électrique en 13*Le condensa- teur 25 et le rhéostat 29 sont alors réglés et l'interrupteur 23 est fermé, fermeture immédiatement suivie par la fermeture de l'in- terrupteur 35, l'interrupteur 36 étant fermé car le mouvement de termeture de l'interrupteur 25.
La génératrice de courant de haute fréquence 22 transmet, par l'intermédiaire des barres omnibus 17 et 19, un courant de chauffage à l'enroulement primaire 15 du trans formateur. L'enroulement secondaire 14 détermine le passage dans les inducteurs 11 et 12 d'un courant de grande densité et généra-- lement de faible tension. Le courant dans ces inducteurs induit
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un courant de grande densité dans les surfaces de la pièce 10, et, par suite de l'effet d'hystérésis et de la résistance chimique de la pièce, les dites surfaces sont portées à une température élevée en quelques secondes.
Dès la fermeture de l'interrupteur 35 et dès le commencement de la période de chauffage, le rhéostat 29 est réglé pour fournir l'énergie requise au transformateur; il est fréquemment nécessaire de continuer à manipuler le rhéostat pendant la plus grande par- tie de la période de chauffage, par suite de changements dans la perméabilité de la pièce que l'on chauffe, de changements dans sa résistance par suite de sa température qui augmente, ou d'autres changements dans le circuit, ou par suite de @esoins variables en énergie, besoins rendus nécessaires pour toute autre raison*
Etant donné que l'interrupteur 36 est fermé en même temps que l'interrupteur 35, le disque de oontrôle du temps 34 commence à tourner au commencement de la période de chauffage et continue à tourner jusqu'à ce qu'il ait effectué une révolution complète(.
La rotation commençant au point A et le bras 39 se déplaçant dans le sens des aiguilles d'une montre, comme représenté, l'extrémité de ce bras établit des contacts momentanés aux points B,C,D,E et F. Le bras constitue une partie du circuit conducteur pour ame- ner le courant de la source 40. Dans la position de départ du disque, l'extrémité extérieure de contact du bras 39, qui est le point zéro sur le disque et est indiqué par A, est légèrement au-delà du point F dana le sens des aiguilles d'une montre.
Au mo- ment de la fermeture de l'interrupteur 35, le courant de chauffage est appliqué au circuit de chauffage, et au même moment le dis- que de contrôle du temps 34 commence µ. se déplacer dans le sens des aiguilles d'une montre à, partir de sa position zéro A un peu au-delà du contact F et le courant de chauffage continue à passer pendant la durée du déplacement du bras de contact 39 du point de dénart !'au point de contact C.
Au moment d'atteindre le point 0, le courant passe de la batterie 40, par le bras ;39,dans le
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contact 0, excitant ainsi le solénöide 41 qui agit pour ouvrir l'interrupteur 35, interrompant ainsi le passade du courant de chauffage dans le circuit.Au même instant, l'enroulement de solé- nome 42 (qui est en parallèle avec le solénoïde 41) est excité ce qui.détermine l'ouverture d'une soupape 43 pour permettre un fluide de refroidissement de venir en contrct avec les zones ou surfaces chauffées de la pièce 10.
la soupape 43 reste ouverte pendant le passage du bras de contact 39 du point de contact C au point de contact E, moment où le courant passant du bras 39 dans le contact E excite le solénoïde 34 qui détermine la fermeture de la soupape 43, inter- rompant ainsi l'écoulement du fluide de refroidissement. Le dis- que 34 continue à tourner dans le sens des aiguilles d'une montre jusqu'à, ce qu'un contact soit établi en F, moment où le solénoïde 45 est excité, ouvrant l'interrupteur 35, provoquant de ce fait l'arrêt du moteur du dispositif de contrôle du temps,le disque ayant atteint sa position d'arrêt au contact F et étant en- traîné par son moment un peu au-delà jusqu'au point de départ A.
Etant donné qu'il est préjudiciable d'ouvrir l'interrup- teur 35 intercalé dans le circuit principal au moment où un courant d'une valeur élevée passe, il est prévu un moyen pour lé- duire le courant juste avant l'ouverture de cet interrupteur 35, et cela de la manière suivante: Juste avant que le bras de contact 39 atteigne le contact C, il vient en prise avec le contact B, excitant ainsi un solénöide 46 qui ouvre le contact de mise en court-circuit en 47, intercalant ainsi la résistance 28 en série avec les circuits inducteurs de la génératrice.
La résistance 28, lorsqu'elle est intercalée dans le circuit inducteur de la géné- -ratrice juste avant que l'interrupteur du circuit principal s'ou- vre, réduit le courant passant par l'interrupteur, au moment de l'ouverture, suffisamment pour empêcher que cet interrupteur soit sérieusement endommagé. Il est nécessaire que la résistance 28 soit retirée du circuit inducteur de la génératriceavant que cette
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dernière soit à noueau connectée au circuit de chauffage, et ceci est effectué par le contact D qui excite le solénofde 48, amenant la pièce 47 en position pour mettre à nouveau en court-circuit les bornes de la résistance 28.
On remarquera diaprés ce qui précède que l'appareil requis es@ simple, que son fonctionnement n'exige aucune adresse ou habileté spéciale et qu'il assure un degré de précision pour l'obtention de pièces exactement semblables.
Les figs.3,3 et 4 représentent, à une échelle un peu plus grande, les inducteurs de la fig.I, ainsi que les éléments qui y sont associés, et ces figures montrent une application spécifique à un maneton d'arbre vilebrequin qui doit être trempé. Dans ces figures, les inducteurs 11. et 12 comportent des chemises 49 et 49' fixé es à l'aide de vis 50 et 50'. Ces chemises sont reliées ensemble par un tuyau 76, raccordé à un tuyau d'amenée d'eau 77 , dans lequel est montée la soupape à fluide de refroidissement 43; les dits inducteurs 11, 12 prés entent,dans leurs parois, des ori- fices ou passages 78 dirigés vers la pièce en cours de traitement, de façon que, lorsque la soupape 43 est ouverte, le fluide de refroidissement soit distribué, par les dits orifices, sur la pièce chauffée.
Une garniture isolante appropriée 51, faite de caoutchouc ou autre matière élastique et disposée entre les chemises 49, 49' et les inducteurs, dert de moyen pour empêcher la perte de fluide de refroidissement et pour que le courant passe uniquement dans les inducteurs 11 et 18, adjacents à l'arbre traité .L'inducteur inférieur 13 est fixé, à l'aide de boulons 52, à un prolongement 53 qui est supporté par une broche 54, et l'inducteur supérieur 11 est fixé ,au moyen de boulons 56, à une pièce d'articulation 55.
Cette pièce d'articulation 55 est destinée à tourner autour d'une broche 57 portée par une pièce d'articulation fixe 58, Le prolon- gement 53 et la pièce d'articulation fixe 58 sont fixés, par des boulons 61 et 62, à des barres omnibus 59 et 60,respectivement, ces barres omnibus étant de préférence assujetties par fusion aux extrémités du secondaire à spire unique 14 du transformateur. Les
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Spires du primaire, indiquées partiellement en 63 ,sont isolées l'une de l'autre et du secondaire par des moyens convenables.
Pour soulager les barres omnibus 59 et 60 des efforts qui se pro- duiraient lors de la manipulation des inducteurs,les extrémités des deux broches 54 et µ2 sont supportées dans le bâti portant les bo- bines et autres éléments associés, ce bâti n'étant pas représen- té.
En appliquaxt les inducteurs sur la portée ou fusée 10 de l'arbre vilebrequin, un espace d'isolement 64 est réservé entre ces inducteurs et leurs supports. Cet espace est généralement main- tenu à un minimum et, ordinairement, il est de l'ordre de I m/m 5.
Sur l'autre coté de la fusée,.ces inducteurs sont placés en 13 de manière à assurer un bon contact, afin de fermer le circuit autour de l'arbre vilebrequin. Généralement-la tension est faible et la densité du courant.est très élevée en ce point de contact, de façon qu'une très légère différence dans la résistance au cont- tact en différents points de la zone de contact déterminera une variation importante de la densité du courant d'un côté à l'autre des inducteurs. Ceci détermine une variation correspondante et préjudiciable daas la vitesse de chauffage en différentes sections ou parties de la zone à traiter.
Pour assurer un bon contact con- ducteur uniforme, on fixe généralement des bandes decontact en argent 63' et 64' aux faces des inducteurs en 13.Dans certains cas, il est bon de supprimer ces bandes de contact en argent et d'uti- liser à la place une toile métallique à fines mailles, formée de cuivre ou de bronze et enduiteou imprégnée d'un amalgame contenant de l'étain, du zinc,- du cuivre ou autre métal approprié.
D'une manière générale ,des résultats satisfaisants peuvent être obtenus en disposant la surface de l'inducteur parallèlement à lasurface à chauffer. Toutefois, dans certains cas, avec cette dis position parallèle, le chauffage est plus rapide en regard de la partie centrale de l'inducteur, de sorte qu'on obtient une zone trempée de plus forte épaisseur dans la partie centrale de la lar- geur de la portée. Pour corriger cet état de choses, de facon à rendre l'épaisseur de la zone trempée sensiblement uniforme sur la largeur de la portée, on évide fréquemment la face de l'indue- @
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teur en l'éloignant ainsi de la surface à chauffet à l'endroit où un inducteur parallèle aurait tendance à créer une zone trem- pée d'une épaisseur excessive ou préjudiciable.
Cet évidement est indiqué en 67 sur la fig.3. On obtient ainsi une zone trempée d'une épaisseur sensiblement uniforme lorsque les autres condi- tions sont favorables. Toutefois, il arrive fréquemment que des éléments voisins peuvent provoquer des perturbations dans la répartiti-on désirée du flux magnétique, tels par exemple que les bras ou flasques 68 et 69 de l'arbre vilebrequin. Afin d'éliminer les effets dus à la présence de ces éléments, la fusée ou tou- rillon 10 est placé dans une position excentrique par rapport aux inducteurs.
Pour obtenir les résultats les plus satisfaisants, on a trouvé que pour des tourillons ayant en diamètre d'environ 65 millimètres, le jeu ou espace réservé en 70 doit être de l'ordre de 2 millimètres, en 71 il doit être de 1 millimètre, et en 72 et 73 de I m/m5. Des organes d'espacement, formés de lave ou autre ma- tière isolante, sont généralement insérés pour assurer l'écarte- ment désiré.
Il est fréquemment désirable ou nécessaire d'apporter d'au- tres modifications la forme des inducteurs afin de répartir con- venablement la chaleur et à la forme résultant de la zone trempée.
A cet effet, l'inducteur peut affecter la forme montrée fig.5, dans laquelle cet inducteur présente des nervures et des rainures alternantes ayant la largeur voulue pour obtenir le résultat dési- ré. Le courant, en majeure partie, suit les nervures, et les rai- nures constituent un moyen efficace pour la répartiti.on du fluide de refroidissement. La dimension des nervures, au point de vue de la largeur et de la profondeur, détermine la capacité de transport de courant de ces conducteurs en principe indépendants, et ces dimensions, ainsi que l'écartement entre les nervures , contrôlent la répartition et l'interisé des courants de chauffage créés dans la pièce traitée.
Le contour général de la. face de l'in- ducteur peut affecter diverses formes pour satisfaire aux résultats désirés,mais, généralement il affecte la forme générale représentée, les faces des nervures centrales, telles que 74, ayant des diamè- / ,
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tres plus grands que les nervures 75 adjacentes aux côtés, l'es- pace entre l'arbre et l'induoteur affectant de ce fait une forme générale courbe transversalement à la largeur de la portée.
Dans la variante représentée fig.6, la pièce 10 est chauffée par un inducteur 11 comportant une chemise à fluide de refroidis- sement 49 d'alimenté en courant de haute fréquence, par l'in- termédiaire d'un transformateur 14,15 par des conducteurs d'ali- mentation 17,19. Un moteur synchrone 33 actionne deux dispositifs chronométriques rotatifs 39,39' connectés à une source de courant 40.
Le dispositif chronométrique 39 coopère avec un contact 102 connecté à un dispositif électromagnétique 41 commandant un in- terrupteur 45 intercalé dans le circuit du primaire 15 du transformateur, tandis que le dispositif chronométrique 39' coopère avec un contact 103 connecté à un dispositif électroma- gnétique 42 commandant une soupape 77 qui admet un fluide de refroidissement dans la chemise 49. Le dispositif 39 vient tout d'abord en prise avec le contact 102 pour déterminer la fer- meture de l'interrupteur 35 et amorcer la période de chauffage.
Lorsque le dit dispositif abandonne le contact 102, le chauffage est terminé, et le dispositif 39' vient immédiatement en prise avec le contact 103 pout déterminer l'ouverture de la soupape 77' pour admettre'le fluide de refroidissement qui continue à, être admis jusqu'à ce que le dit dispositif s'écarte du contact 103.
Bien que l'appareil et le procédé décrits ci-dessus soient applicables à des arbres et à de nombreuses autres pièces, ainsi qu'à une grande variété de matières dont ces µ lèces sont composées, ils sont particulièrement avantageux pour la trempe en surfaces d'arbres faits de pièces forgées en acier au carbone, en acier au chrome et au molybdène, et en acier au chrome, au carbone et au molybdène. Les aciers au carbone doivent'de préférence avoir la composition chimique suivante:
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Carbone 0.45 à 0.55
Manganèse 0.70 à 1.0
Phosphore 0.040 au maximum
Soufre 0.040 au maximum
Chrome 0.20 à 0.30
Lorsque de meilleures propriétés sont requises dans le noyau ou autre partie non trempée de l'arbre ou autre pièce à traiter thermiquement, l'analyse suivante a donné des résultats excellents:
Carbone 0.40 à 0. 45
Manganèse 0. 70 à 0. 90
Phosphore 0.040 au maximum
Soufre 0. 040 au maximum
Chrome 0.80 à 1.10 Molybdène 0.15 à 0.25
Dans la trempe en surface de fusées d'arbres vilebrequins ou de tourillons par le présent procédé, le tourillon est préa- lablement traité thermiquement sensiblement de la manière usuel- le pour lui donnerbles caractéristiques de ténacité et de ductili- té désirées pour obtenir un arbre résistant. De petits arbres dont les sections ont un diamètre de 50 millimètres ou moins, sont généralement normalisés seulement par chauffage à une température de 930 C et en les refroidissant lentement à l'air, auoua. re- froidissement par un fluide de refroidissement n'étant nécessaire.
Avec des arbres plus grande, le refroidissement à l'air est trop lent pour éviter une structure à, gros grains, et on a recours à un refroidissement au moyen d'un fluide de refroidissement.
Avant de tremper en surface un arbre en acier au carbone ainsi préalablement traité thermiquement, l'arbre est préalable- ment chauffé à'une température d'environ II5 C. Ce chauffage préa- lable avant la trempe en surfacé est nécessaire pour obtenir une uniformité plus grande. Il est généralement désirable de maintenir cette température de chauffage préalable à une valeur qui ne soit pas inférieure à 6600,pendant le procédé de trempe en surface.
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Le présent procédé est, ordinairement, suffisamment rapide pour empêcher cette chute de température de 115 C à au-dessous de 66 C a- vant que la trempe de toutes les portées d'un arbre vilebrequin donné soit terminée, Après le chauffage préalable, le tourillon devant être trempé en surface est renfermé dans les inducteurs re- présentés en 11 et 12 sur la fig.2, et un courant, généralement de la forme maximum pouvant être pratiquement utilisée pour l'article particulier traité, est appliqué pendant la période de temps né- cessaire, à l'achèvement de laquelle le chauffage est interrompu et le refroidissement est effectué en projetant un fluide de refroidissement, à travers les orifices formés dans les faces des inducteurs,
sur la fusée ou tourillon ainsi chauffé .Pour des fu- sées ou tourillons ayant un diamètre allant jusqu'à 75 milli- mètres, la période de chauffage est généralement comprise entre 2 . et 7 secondes .Lorsque de l'eau est utilisée comme agent de refroi- dissement, cette eau est de préférence à des températures compri- ses entre 21 C et 3200,et à une pression suffisamment élevée que l'on a trouvé être d'environ 4 kg.900 par centimètre carré dans la conduite d'alimentation.
Bien que la pression de l'eau requise dans le système de refroidissement variera naturellement suivant le refroidisse- ment à effectuer, la dimension et la. forme de la pièce, le genre et la forme des inducteurs de chauffage et autres conditions exis tant dans le système à eau de refroidissement, les Demandeurs ont trouvé qu'une pression d'environ 4 kg*200 par centimètre carré dans la chambre communiquant avec les orifices forcés dans l'induc- teur assurera un refroidissement convenable de la pièce lors-- que les orifices ont un diamètre d'environ 2 m/m 35 et sont au nombre d'environ 2 ou 3 par centimètre carré sur la face de l'in- ducteur.
En projetant le liquide de refroidissement à travers ces orifices sous une pression suffisanle, toutes les vésicules naissantes ou bulles de vapeur ou de gaz qui ont tendance à se former sur la surface chaude de l'arbre sont délogées et leur ef- fet préjudiciable retardant le refroidissement, par alite de leurs
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qualités isolantes, est évité. pour des fusées ou tourillons ayant un diamètre allant jusqu'à 75 millimètres, ce refroidis- rement est généralement effectué pendant une durée de cinq à sept secondes suivant la dimension de l'arbre et la quantité de chaleur qui, y a été appliquée.
Toutefois, l'épaisseur de la zone chauffée varie quelque peu suivant un certain nombre de conditions, et influence ,ainsi, à un degré notable, la quantité de chaleur qui doit être absorbée par le fluide de refroidissement et, par conséquent, la quantité de fluide de refroidissement qui doit être distribuée et la durée de la période de refroidissement.Il est fréquemment désirable d'interrompre l'action de refroidissement en un certain point, en bénéficiant ainsi de l'avantage de l'ac- tion de :recuit obtenue si toute la chaleur n'est pas immédiatement éliminée. Des qualités physiques très améliarées sont ainsi fré- quemment obtenues.
Les personnes au courant de la technique.du traitement ther- mique comprendront que le procédé et les éléments de l'appareil décrits ici seront facilement applicables au chauffage par d'au- ties moyens, par exemple par combustion,.ou par d'autres réactions chimiques.
REVENDICATIONS
1) Prooédé de trempe en surface d'une pièce, consistant à. chauffer la dite pièce pendant une durée prédéterminée sous le contrôle d'un dispositif chronométrique ou de contrôle du temps, et à refroidir cette pièce.