<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
TI01E1#NTS AU TRAITEMENT THERMIQUE DE PIECES't.
#'
La présente invention est relative au traitement thermique de pièces, par exemple pour la trempe en surface, et elle a particulièrement trait à un traitement de ce genre appliqué à des arbres et éléments allongés analogues par chauffage inductif, un inducteur connecté à une source de courant(généralement un oourant de haute fréquence) étant disposé par rapport à la pié- ce àtraiter de façon à en être espacé et à induire des cou- rants dans la surface de cette pièce qui se trouve ainsi portée à une température appropriée et est ensuite refroidie.
Le terme "arbres', tel qu'il est employé ici, est destiné à comprendre
<Desc/Clms Page number 2>
un grand nombre de pièces ou éléments généralement destinés à supporter des efforts de torsion et de flexion et qui peuvent affecter diverses formes, par exemple une forme ronde, hexa- gonale, rectangulaire ou autres formes en section transversale, et être creux ou pleins. Certains arbres sont soumis à des ef- forts très sévères, tels que les essieux dans les véhicules automobiles dans lesquels une limite élastique élevée est requi- se, combinée avec une résistance élevée à, la fatigue. En outre, des parties de ces arbres, par exemple certaines portées et les surfaces de rainures de clavette sont soumises à une usure pax suite du frottement,tandis que d'autres parties sont soumises à dès efforts d'écrasement.
De plus, pour la transmission d'éner- gie, ces arbres sont pourvus de moyens pour la fixation d'autres organes de commande ou commandée et, dans ces buts, le:diamètres aux points de fixation sont augmentés, mais la région d'augmen- tation ou de changement du diamètre d'un arbre représente un point où les ruptures se produisent le plus fréquemment*
L'invention a principalement pour objet un procédé et des moyens perfectionnés pour le traitement thermique d'un arbre ou élément analogue sur la totalité ou sur une ou plusieurs par- ties de sa longueur d'une manière efficace rapide et commode, de sorte qu'on peut ainsi obtenir des arbres ou éléments analo- gues ayant une limite élastique élevée ou une résistance élevée à la fatigue,ou les deux.
L'invention a également pour but de permettre d'obtenir un arbre ou élément analogue présentant une surface dure sur toute partie ou parties désirées de sa longueur.
L'invention a en outre pour but d'obtenir un arbre ou élément analogue présentant une surface où la profondeur à laquelle se ma- nifeste la dureté ou le degré de dureté(ou les deux) peut être modifié en différents points de sa longueur afin par exemple, d'obtenir tout degré désiré d'élasticité à la torsion en toutes positions, ou pour obtenir certaines régions ou zones qui sont suffisamment ductiles pour être utinées après traitement thermique.
<Desc/Clms Page number 3>
L'invention a encore pour but de permettre que des ar- bres présentant des parties de plus grand diamètre soien ef- ficacement trempés à la surface à la fois de l'arbre mêmeet de la partie de plus grand diamètre.
L'invention a également pour but d'assurer la. trempe ef- ficace en surface d'arbres ou éléments analogues aynt un contour non uniforme ou un diamètre variable.
Oonformément à l'invention, un procédé nour traiter ther- miquement et progressivement une pièce, consiste à déterminer le déplacement relatif progressif de la nièce au delà d'un in- ducteur et à proximité'de celui-ci, c'est à dire, à déterminer un mouvement de passage relatif progrestif de la pièce par rapport à un inducteur et à proximité de celui-ci, de façon que la sur= face de la pièce soit progressivement chauffée par un courant qui y est induit, et à refroidir progressivement la dite surface chauffée. La pièce à traiter peut être déplacée dans le sens axial au delà d'un inducteur adjacent ayant une longueur moindre que celle de la dite pièce, ou un inducteur peut être déplacé axialement au-delà d'une surface de la pièce.
Si on le désire, on peut faire tourner la pièce à traiter.
En outre, conformément à l'invention, un appareil pour traiter thermiquement et progressivement une pièce par des courants induits dans une surface de cette pièce, comprend un inducteur destiné à induire un courant dans la surface d'une pièce adjacente, un moyen pour déterminer un déplacement rela- tif, axial et progressif entre l'inducteur et la pièce à traiter, de fgon que la surface de cette dernière soit progressivement . chauffée, et un moyen pour refroidir progressivement la zonechauf- fée de la pièce .L'appareil peut comprendre un inducteur fixe au delà duquel la pièce à traiter est déplacée, ou un moyen peut être prévu pour déplacer progressivement l'inducteur et le dispositif de refroidissement dans le sens de la longueur de la pièce et à proximité de celle-ci.
Un moyen peut être prévu pour faire varier la vitesse relative de la -pièce à. traiter se déplaçant au-delà de l'inducteur. En outre, un moyen peut
<Desc/Clms Page number 4>
également être prévu pour faire varier l'écoulement du fluide de refroidissement pendant le déplacement relatif, axial et pro- gressif entre la pièce à traiter et l'inducteur. On peut encore prévoir des moyens pour faire varier progressivement le courant dans l'inducteur pendant le déplacement relatif,axial et progres- sif, entre la pièce à traiter et l'inducteur.
Dans le dessin annexé:
La fig.-I est une élévation, partie en coupe, d'un appareil pour la trempe en surface, établi suivant l'invention et destiné tremper un arbre présentant une partie de plus grand diamètre.
La fig.2 est une coupe faite par l'arbre suivant la ligne 2-2 de la fig.I, l'appareil étant représenté en plan.
La fig.3 est une élévation, partie en coupe, d'un appareil établi suivant l'invention, pour la trempe en surface d'un arbre ayant un contour longitudinal variable.
La fig.4 est une coupe faite suivant la ligne 4-4 de la fig.3.
La fig. 5 est une coupe longitudinale faite par l'inducteur du dit appareil,suivant la ligne 5-5 de la fig.4.
La fig.6 est une coupe transversale, à plus grande échelle faite par l'arbre et l'inducteur suivant la ligne 6-6 de la fig.3.
La fig.7 représente un appareil établi suivant l'invention et à l'aide duquel un arbre peut être trempé en surface à une profondeur ou à un degré(ou les deux) variable ou gradué dans le sens de sa longueur.
La fig.8 est une coupe longitudinale d'un-arbre présentant une surface ou zone trempée à une profondeur et à un degré va- riables dans le sens de la longueur et tel qu'il est obtenu par l'appareil représenté fig.7.
En se reportant aux figs I et 2, l'arbre 10 à traiter ther- miquement est tout d'abord de préférence soumis à un ou plusieurs traitements préliminaires, qui peuvent être effectués de diverses manières, pour obtenir les propriétés désirées dans la partie in- térieure ou noyau de cet arbre. Cet arbre est alors supporté par /
<Desc/Clms Page number 5>
une pièce 11, comme représenté, ou entre des pièces 11 et 12, et on le déplace progressivement, verticalement ou horizontale- ment, à travers des inducteurs 13 et 14 de façon qu'il soit espa- cé de ceux-ci; ces inducteurs reçoivent un courant, de préféren- ce un courant de haute fréquence, d'un transformateur variable, dont le primaire 15 est réglablepar rapport aux deux enroulements secondaires 16 et 17.
Le courant fourni à l'enroulement primaire par une génératrice 18 est réglé par un rhéostat 19 contrôlant le courant dans 1'enroulement inducteur 20. Un condensateur 21 facilite l'action du courant de chauffage.
Lorsque l'arbre 10 entre dans l'inducteur 13 dans le sens indiqué, un interrupteur 22 ayant été fermé, un courant d'une densité considérable est induit dans les parties des zones ou surfaces de cet arbre qui se trouvent à l'intérieur de l'inducteur par le courant passant dans ce dernier.Le chauffage commence en toute région de la-dite surface de l'arbre des que cette région entre dans le champ de l'inducteur, et le chauffage se poursuit, avec une augmentation résultante de température, en cette région de la surface, jusqu'à ce que la dite région sorte de l'induc- teur.
En réglant le courant dans l'inducteur ainsi que la vitesse de déplacement de l'arbre à travers.l'inducteur,tous les points de la surface sortant ou émergeant'de la bague.protectrice 23 adjacente '-- l'extrémité inférieure de l'inducteur seront à la température de refroidissement .Lorsque les parties chauffées de l'arbre sortent ou émergent de la bague 23, elles entrent dans une chambre ou couronne creuse 24 à partir de laquelle un fluide de refroidissement, admis par une soupape 25,est distribué sous une pression considérable à travers les orifices ménagés dans la paroi intérieure 26 .L'extrémité inférieure de l'arbre est ainsi progressivement trempée sur la partiedelà surface qui-a dépassé!' inducteur et la couronne de refroidissement 24.
L'acre montré dans le dessin présente, à son extrémité supé- rieure,une partie rainurée 29, de plus grand diamètre, qui ne peut
<Desc/Clms Page number 6>
pas passer dans l'inducteur 13, de sorte que si cette partie de plus grand diamètre 29 était abaissée jusque ce que cet in- ducteur 13 et si le courant était immédiatement coupé, la partie de l'arbre se trouvant encore à l'intérieur de cet inducteur auraii été chauffée,mais non pas refroidie et serait en réalité recuite, et même si elle était refroidie par le fluide distribué par les orifices formés dans la paroi:
27 de l'inducteur 13, elle n'aurait pas été refroidie à.partir d'une température suffisamment élevée (étant donné qu'elle n'a pas passé entièrement à travers l'induc- teur) pour être tremipée ou pour que ses propriétés physiques soient améliorées. Le chauffage de l'arbre est par conséquent interrompu avant que la partie 29 atteigne l'inducteur 13, et le dit arbre est pourvu d'une partie de plus grand diamètre ou collier 28 qui est disposé en un point tel qu'il se trouvera à. l'intérieur de l'inducteur 13 lorsque le chauffage cesse.
Cette partie 28 de plus grand diamètre aura ainsi été imparfaitement chauffée pour être efficacement trempée, mais elle est refroidie 'car les orifi- oes formés dans la paroi 27, afin d'empêcher l'effet de recuit qui serait autrement produit par suite de la conduction de cha- leur de la dite surface ou zone jusqu'à la structure intérieure ou noyau. Etant donné que la partie 28 a une section plus grpnde que le reste de l'arbre, et qu'elle est soumise'au traitement thermique imparfait mentionné ci-dessus, la perte de résistance de la matière de cette partie de plus grand diamètre peut être amplement oompensée en raison de sa section transversale plus grande, qui peut être rendue telle qu'elle égale ou dépasse la résistanced'autres parties de l'arbre.
On comprendra que, juste au moment où le bord inférieur de la partie 28 de plus grand dia- mètre émerge de l'inducteur 13, moment où ce bord seulement aura atteint la température de trempe, la distribution d'énergie sera interrompue en ouvrant l'interrupteur 22. Afin de'permettre à la dite partie 28 de plus grand diamètre d'entrer dans la-cou- ronne de refroidissement 24 à mesure que l'arbre descend, la
<Desc/Clms Page number 7>
couronne de protection 23 est établie de manière âtre flexi- ble, ou elle est constituée par des pièces escamotables.
Etant donné que l'on désire généralement tremper les sur- faces de la partie rainurée 29 de plus grand diamètre, l'arbre continue à descendre jusqu' ce que la dite extrémité 29 entre dans l'inducteur 14. comme indiqué en traits mixtes, de sorte qu'en venant en prise avec le support coulissant 12 et un mécanisme consistant en un levier 12a et un élément coulissant 12b (repré- sentés schématiquement), l'arbre soulève l'enroulement primaire 15 hors de l'enroulement secondaire 16 et l'amène en position pour coopérer avec l'enroulement secondaire 17. L'interrupteur 22 est alors fermé, et le courant provenant de la génératrice 18 est amené l'inducteur 14 qui induit un courant de chauffage dans la partie 29.
L'arbre étant iramobile ,cette partie est ainsi simultanément chauffée sur toute sa largeur, et elle est ensuite refroidie par un fluide admis par une soupape 31 et à travers des orifices pratiqués dans la paroi 32:
On bbtient ainsi un arbre prése tant une zone dure s'étendant sur sa surface, à partir de l'extrémité inférieure, dans la partie de plus grand diamètre en 28 , avec une partie ductile ou non trem- pée s'étendant approximativement à partir du bas de la dite partie de plus grand diamètre jusqu'à la partie rainurée 29, cette derniè- re présentant des surfaces trempées.
Si on désire tremper une partie adjacente à l'extrémité 29 de plus grand diamètre,un courant peut être appliqué à l'inducteur 13 lorsqu'il se trouve dans la position indiquée en traits mixtes, et cette partie est ensuite refroidie par un fluide admis par une soupape 33.
Si l'extrémité rainurée est suffisamment petite pour passer à travers l'inducteur 13, l'arbre entier peut être progressive- ment" trempé, ou, en ouvrant l'interrupteur 22, lorsqu'on fait passer des parties de plus grand diamètre telles que 28, des parties intermédiaires peuvent être laissées non trempées.
Les fig*3 à 6 représentent un appareil pour tremper progrès- sivement des arbres ayant des diamètres variables en utilisant
<Desc/Clms Page number 8>
des inducteurs mobiles l'un par rapport à l'autre. Afin que les inducteurs agissent efficacement, l'entrefer entre ces inducteurs et l'arbre doit être maintenu aussi petit que possible. Pour chauf- fer un arbre ayant des dimensions ou une forme variant brusquement ou graduellement, des moyens doivent donc être prévus pour changer la position radiale relative des inducteurs et de l'arbre lorsque l'inducteur et l'arbre se déplacent axialement l'un par rapport l'autre. D'autres conditions étant maintenues les mêmes,le chauf- fage maximum se produit généralement dans la région où l'entrefer est le plus petit.
Un inducteur pratique susceptible de chauffer rapidement est relativement rigide et ne peut être établi pour suivre exactement des diamètres variables sur une pièce entourée entièrement par un entrefer uniforme. L'entrefer sera plus petit en un point et plus grand en d'autres points, de sorte que pour ob- tenir un chauffage uniforme, il est alors nécessaire d'assurer un autre mouvement relatif, tel qu'une rotation ou une oscillation, pendant que l'arbre et les inducteurs se déplaçent axialement et progressivement l'un par rapport à l'autre.
En outre, afin d' économiser du 'temps et de réduire les frais ,de façon à réaliser industriellement la trempe d'arbres à l'aide du présent appareil, des moyens doivent être prévus pour rendre le prooédé en principe automatique et, en outre, il doit être possible de passer rapide- ment de la trempe d'un arbre donné à la trempe d'un arbre d'un genre différent. Dans l'appareil représenté fig.3 à 6 et qui satisfait aux exigences mentionnées ci-dessus,-l'arbre 87 devant être traité thermiquement est supporté sur une pointe 88, à une ex- trémité, et, à son.autre extrémité, il est porté par un support rotatif 89 avec lequel il est centré et par lequel il est entrainé.
Le moyen de commande est indiqué en 90. Une roue d'engrenage 91 est fixée sur un arbre 92 qui porte'l'organe de commande 90-.
Un autre élément d'engtenage est en prise avec cette roue d'en- grenage qui est actionnée par un moteur ou autre @oyen de commande (non représenté).
La pointe 88 peut coulisser dans une console ou support 93, /
<Desc/Clms Page number 9>
de façon qu'elle puisse être rappelée en arrière pour permettre d'enlever les arbres ou de les monter en position.Un ressort 94 maintient la pointe 88 en prise avec l'arbre. Une autre console ou support 95 porte l'arbre de commande 92. Les deux supports 93 et 95 sont portés par une base appropriée, dont la surface est indiquée par la ligne 96. Ces supports 93 et 95 sont maintenus espacés l'un de l'autre par des tiges ou barres 97 et 98. Des piè- ces de bâti mobiles 99 et 100 sont monté es coulissantes sur les tiges 97 et 98 et sont reliées par une pièce transversale IOI.
Comme représenté plus clairement fig.5,l'inducteur supérieur, comprenant des pièces en arc de cercle 102 et 103 séparées par uneplaque de protection 104, est fixé à. une enveloppe 105 et en est isolé. L'enveloppe 105 est portée par une pièce 106 .La. pièce
106 est fixée à. une barre transversale 108 qui, à son tour, est maintenue en place par les éléments de bâti 99 et 100.
De même, l'inducteur inférieur, qui comprend des pièces en arc de oetole 109 et 110 séparées par une plaque de protection
III ,est fixé à une enveloppe II2 qui est assujettie 8 un support
113. Le support 113 est fixé à'une barre transversale 115 qui, comme la barre transversale-'108, est maintenue en place par les éléments de bâti 99 et 100.
Des rouleaux de guidage 116 et 117 sont prévus pour les bras de support afin de lesaaintenir dans des positions parallèles.
Les barres transversales 108 et 115 entrent dans des ouvertures en forme de fente ménagées dans les éléments de bâti 99 et 100 , Des pièces d'extrémités 118 et II9 immobilisent ces barres trans- versales contre tout déplacement axiale Des galets 120 et 121 sont montés de manière à pouvoir tourner sur les barres 108 e 115 .et viennent en prise avec les côtés opposés d'un arbre principal ou came 122. Ces galets sont maintenus en position sur les barres
108 et 115 par des colliers 123 et 124.
Dans le but de faire avancer les inducteurs le lông de l'arbre à traiter thermiquement, il est prévu une vis-mère 125. Cette vis-
<Desc/Clms Page number 10>
mère est supportée par des paliers 126 et 127 présentés par les supports 93 et 95 ,et sur une de ses extrémités est calée une roue d'engrenage 128 en prise avec la roue d'engrenage 91.La pièce transversale ICI présente un écrou ou bossage taraudé 129 en prise aveo la vis mère 125. Ainsi, lorsque la roue d'engrenage
91 est actionnée et que l'arbre 87 tourne, la vis mère, fait a- vancer les pièces ou éléments mobiles du bâti axialement, déplacent einsi les inducteurs le long de l'arbre à traiter.
La vitesse de déplacement est réglée à volonté en réglant la vitesse de ro- tation du mécanisme d'engrenage qui, ordinairement, est réglée en contrôlant le courant amené au moteur de commande.
Lorsque les inducteurs 102 et 109 se déplacent axialement le long de l'arbre rotatif 87,la distance séparant les faces des inducteurs de la surface de l'arbre à traiter tend à changer par suite du changement de diamètre de l' arbre. Etant donné qu'il est essentiel pour assurer un chauffage uniforme que les espaces compris entre les inducteurs et l'arbre à traiter soient maintenus aussi constants que possible, il est prévu des moyens pour rappro- cher et éloigner les inducteurs l'un de l'autre, de façon que l'é- .cartement de leurs faces corresponde à la forme de l'arbre pendant le déplacement axial des inducteurs.
Ceci est réalisé à l'aide de galets 120 et 121 qui se déplacent le long de l'arbre principal
122 et sont maintenus en contact avec celui-ci par des ressorts
130 et 131 ,qui maintiennent les galets fermement en contact avec l'arbre principal 122. Le mouvement des inducteurs étant contrôlé par le mouvement des galets, ces inducteurs sont ainsi obligés- d'avancer vers l'arbre 87 et de s'en éloigner suivant la forme de l'arbre principal 122, et la distance séparant les inducteurs de l'arbre à traiter est ainsi maintenue en principe constante.
Lorsque cela est nécessaire, par exemple dans le cas d'arbres dont les diamètres varient brusquement, en emploie des inducteurs plus courts et de forme courbe.
Etant donné qu'on ne peut faire épouser des inducteurs ri-
<Desc/Clms Page number 11>
ides les diamètres variables de l'arbre, leur forme est telle qu'elle représente une condition moyenne, la courbure étant lé- gèrement trop grande pour les parties de ,,:rand diamètre de l'arbre, comme indiqué en 132 sur la fig.6, et légèrement trop faible pour les parties de'petit diamètre de l'arbre. Lorsqu'on désire rap- procher ou éloigner les deux inducteurs l'un de l'autre, des es- paces, tels que 133 e 134 ,doivent être réservés entre eux pour permettre le déplacement requis* Un conducteur 135 réunissant les deux inducteuts pour le passage du courant de chauffage est né- cessaire et doit être suffisamment flexible pour. permettre le mouvement voulu.
Ce courant est fourni par les bornes 136 et 137.
Par suitedes espaces ou jeux variables déterminés par les dif- férences de courbure, comme en 132, et du fait de l'existence d'espaces en 133 et 1¯34,le chauffage de l'arbre '87 par des courants induits par les inducteurs 102 et 109 ne serait pas uniforme. C,est dans le but de répartir cette chaleur que l'on fait tourner l'arbre 87 à une vitesse assez grande nendant la période de chauffage.
A mesure que les inducteurs se déplacent le long de l'arbre dans le sens de la flèche, des bandes superficielles circon- férentielles sont rapidement portées à des tempéatures relati- vement élevées. Lorsque ces bandes chauffées dépassent les pla- ques de protection, 104 et III et quittent la région de chauffage, elles sont fortement aspergées d'un fluide de refroidissement qui est distribué d'une chemise 139 par des orifices 138, cette der- nière étant alimentée en,fluide de refroidissement par un tuyau flexible 140 et une soupape 141.
Dans le fonctionnement de cet appareil, le courant prin- cipal de chauffage, qui provient généralement d'un transformateur approprié, est amené aux inducteurs 102,-et 109. Le chauffage se produit alors dans la partie de l'arbre 87 qui est adjacente à ces inducteurs. Lorsque l'inducteur se déplace de gauche à droite le long de l'arbre à traiter, la partie chauffée, avan- çant vers la gauche par rapport à l'inducteur, dépasse les pla- ques de protection 104 et III,et l'agent de refroidissement, qui
<Desc/Clms Page number 12>
s'écoule d'une manière continue pendant la période de fonctionne- ment, est projeté des orifices 138 sur la surface chauffée à mesure qu'elle avance, la refroidissant ainsi très rapidement.
Les plaques de protection empêchent que le fluide de refroidissement soit projeté sur la partie de l'arbre qui est en train d'être chauffée'., Dans le but d'empêcher une chute trop lente de tempé- rature à l'endroit des plaques de protection, un courant de chauffage est amené aux éléments 103 et IIO ----des inducteurs, provoquant ainsi le passage de oourants de chauffage supplémen- taires dans la région des plaques ou éléments de protection, ces courants supplémentaires compensant notablement l'action préju- diciable de la chaleur passant de la partie en cours de chauffage, immédiatement adjacente à un côté de l'élément de protection,dans la partie déjà refroidie immédiatement adjacente au coté opposé des éléments de protection.
, Dans le but d'obtenir des zones superficielles de l'épais- seur ou profondeur voulue:: en diverses parties de l'arbre, et de corriger les variations dans la quantité de métal que' l'on désire chauffer et refroidir en passant de parties de grand diamètre à des parties de faible diamètre de l'arbre, et vice versa,la ra- pidité de chauffage et de refroidissement est généralement rendue variable. Ceci est réalisé de différentes manières suivant la forme et les dimensions de l'arbre ou pièce à traiter thermique- ment.
Dans certains cas ,on prévoitcet effet une commande par moteur à vitesse variable, dont la vitesse est contrôlée suivant la position de l'élément de chauffage le long de l'arbre à la place de la roue d'engrenage 128 ,et qui, à l'aide de dispositifs de contrôle appropriés ,fait varier la vitesse de rotation de la vis-mère 135 et la vitesse d'avancement des inducteurs le long de l'arbre 87,la vitesse d'avancement à l'endroit des parties de petits diamètres étant généralement plus grande qu'à l'endroit des parties de grands diamètres. Lorsqu'une oommande à, vitesse varia- ble est utilisée sur la vis-mère, il est préférable de faire tourner la pièce à traiter à l'aide d'une source d'énergie indépendante.
<Desc/Clms Page number 13>
Dans la plupart des cas, on peut faire tourner la piece à traiter à une vitesse constante pendant toute la durée du cycle de chauf- fage, gais,dans certaines conditions il est désirable de faire varier cette vitesse de rotation;dans ce cas, la pièce à traiter est entrainée par un moteur séparé à vitesse variable et la. vites- se est contrôlée suivant la position de l'élément de chauffage le long de la pièce à traiter.
Dans d'autres cas où il est difficile ou impossible d'obte- nir les résultats désirés en modifiant la vitesse d'avancement des inducteurs, des moyens sont prévus pour faire varier le cou- rant amené à ces inducteurs en contrôlant le débit de la géné- ratrice alimentant les dits inducteurs.
Le contrôle des moteurs à vitesse variable et du courant amené aux inducteurs, ainsi que de la rapidité du refroidissement sont facilement assurés par des moyens décrits ci-après et repré- sentés fig.7. Toutefois, il est évident que, dans certains cas, certaines des cames ou toutes les cames représentées fig. 7 peuvent: .être supprimée;, car l'arbre principal 122 peut être facilement établi pour remplacer certaines de ces cames ou toutes.
Il est également évident qu'un appareil du genre indiqué permet de passer de la trempe d'un arbre donné à celle d'un autre, car aucun changement dans l'équipement même n'est nécessaire pour des arbres ayant approximativement la même longueur. Beul l'arbre principal ou de contrôle 122 a besoin d'être changé, et cet arbre peut être un arbre quelconque choisi dans un lot d'arbres à trai- ter. Pour des arbres plus courts,les éléments de support 93 et 95 sont rapprochés l'un de l'autre sur leur base de support 96.
La fig.7 représente une fotme modifiée d'appareil l'aide de laquelle un arbre peut être chauffé et refroidi progressivement, de façon à obtenir une zone trempée ayant des épaisseurs ou pro- fondeurs variables ou des degrés variables de dureté le long de sa surface, ou des combinaisons de ces deux conditions .Grâce à cet appareil, on peut donner aux zones trempées non seulement une épaisseur ou profondeur variables et une dureté variable, mais, en outre; les zones trmpées peuvent être complètement interrompues
<Desc/Clms Page number 14>
et ensuite reprises en différents points le Ion,-,, de la longueur de la pièce suivant l'usage auquel cette dernière est- réservée.
Ainsi,l'arbre 195 est pourvu d'oeils 197 et 198.qui sont maintenus en position par des guides 199 et 200 mais! peuvent cou- lisser dans ces derniers.Un anneau inducteur 201,.de préférence creux et comportant des moyens pour assurer le refroidissement @ l'aide d'eau,est connecté à une source de courant alternatif,de préférence un courant de haute fréquence,de façon que,lorsque le courant de haute fréquence est amené à l'inducteur,un chauffage soit produit à une vitesse élevée dans .la partie de la surface de l'arbre entourée par 1''inducteur ..Une couronne de refroidissement creuse 202 est plaoée juste au-dessous de l'inducteur,de façon que,
lorsque l'arbre est attiré vers le bas à travers 1'inducteur et à travers la couronne de refroidissement,un fluide de refroi- dissement soit dirigé contre la surface chauffée travers des ouvertures 2021 pratiquées dans la couronne de refroidissement, de sorte que la surface @E trouve progressivement trempée et rek froidie à mesure que l'on fait avancer la pièce à traiter à tra- vers ,pareil.,Un élément de protection 204 empêche que le flui- de de refroidissement rentre à l'intérieur del'inducteur de chauffage.
Des câbles flexibles appropriés 205' et 2051,attachés aux oeils ,passent sur des poulies 207 et 2071,le câble 205 étant enroulé une ou plusieurs fois autour d'une poulie 206,de manière que,lors que. cette poulie 206 est actionnée, elle détermine le déplacement du câble 205 .imprimant ainsi le déplacement néces- saire à l'arbre I9b.Les autres extrémités des cables 205 et 2051¯ sont attachées aux extrémités correspondantes d'unepièce ou barre 208 portant une crémaillère,cette barre à crémaillère étant oonvenablement maintenue en position par des guides 209 et 310 .et se déplacent de manière à correspondre au déplacement de l'ar- bre 196,mais dans le sens opposé.Un tendeur 212.
sert à régler la tension des câbles.
Un moteur 213 relié,par un arbre et un mécanisme d'engre- nage appropriés(non représentés) à la poulie 206 entraine cette dernière,imprimant ainsi le déplacement désiré à l'arbre 196 et
<Desc/Clms Page number 15>
à la barre à crémaillère 308 . Le moteur 213,de préférence du type .µ courant continu et vitesse variable, reçoit le courant .de conducteurs 214 .A la barre à crémaillère est fixée une cré- maillère 211 en prive avec un pignon 215 qui actionne une came
261. Un galet 2I7 se déplace contre la cma 216, il est maintenu en contact avec celle-ci et est obligé de suivre le contour de la came par un ressort ou autre moyen convenable.
Unepièce con- ductrice, attachée au galet 217;.et convenablement isolée de celui- ci, est disposée de façon que, dans ces diverses positions, elle mette en court-circuit ou hors circuit des parties d'une résistan- ce 219 en série avec un enroulement- inducteur 220 d@@moteur à vitesse variable 213. En donnant à la came 2I61a forne voulue, la résistance inductrice du moteur à vitesse variable 213 est'modifiée de manière à faire varier la vitesse du moteur, en faisant ainsi varier la vitesse de déplaçement du cable 205 sur la poulie 206 avec la vitesse variable correspondante de déplacement de l'arbre
196 à travers l'inducteur et la couronne de refroidissement.
La vitesse de déplacement de l'arbre 196 peut donc être contrôlée d' une manière variable sur toute l'étendue de son déplacement à travers l'appareil, le déplacement pouvant être obtenu s'ef- fectuant en principe à toute vitesse jugée nécessaire ou désira- ble.
Un pignon 2201, fixé une came 221 et actionnant cette dernière, 'est en urise avec la même crémaillère 2II, :nais en une autre position. Un galet 222 se déplace contre la came 221; il est maintenu en contact avec celle-ci et obligé de-suivre le con- . tour de la came par un ressort ou autre moyen convenable. Une pièce conductrice 223, fixée au galet 222 mais isolée de celui- ci, est déplacée par la came 221 de manière ? mettre en court- circuit des parties d'une résistance 334 en série avec l'enroule- ment inducteur 225 d'une génératrice 226 de courant de haute fré- quence.
Suivant la forme de la came 221, la tenaion de la généra-
<Desc/Clms Page number 16>
trioe 226 est modifiée et ainsi la courant appliqué en un point quelconque le long de l'arbre peut reoevoir en principe toute valeur désirée, et la vitesse à laquelle s'eff@ctue le chauffage, ainsi que la profondeur à laquelle se manifeste ce dernier, peu- vent de ce fait être contrôlées.
En une autre position sur la barre à crémaillère 208,. une seconde crémaillère 227 est en prise avec un pignon 228 fixé à une came 229 et actionnant cette dernière ..Un galet 330, en prise avec la came 229, maintenu en contact avec celle-ci et obligé de suivre le contour de la came par un ressort ou autre moyen con- venable, actionne un robinet 232' par l'intermédiaire d'un levier 231, contrôlant de ce fait le fluide de refroidissement distribué contre la partie chauffée de l'arbre 196 par la couronne de re- froidissement 202. En conformant convenablement le contour de cette came, l'action de refroidissement peut être modifiée et contrôlée à volonté sur toute la longueur de la surface refroidie.
Le fluide de refroidissement est amené par un tuyau 2331 et est admis'par le robinet 2321 .Dans certains buts, plusieurs cames commandant plusieurs robinets pour la distribution d'agents de re- froidissement différents sont fixées au même pignon ou d'autres pignons,- et les agents de refroidissement admis par ces différents robinets sont tous distribués par la même couronne de refroidis- sement, ou par des couronnes ou éléments de couronne séparés.
Dans certains buts, la couronne de refroidissement est éta- blie en plusieurs pièces, de façon qu'un côté ou élément de l'arbre soit plus fortement refroidi qu'un autre côté ou élément, diffé- rents robinets contrôlant les pièces de la couronne de refroi- dissement, et, parfois des agents de,refroidissements différents sont employés dans les pièces de cette couronne.
En obturant convenablement des parties de la couronne de refroidissement de façon que ces parties ne distribuent pas de flui- de de refroidissement, et en protégeant convenablement l'arbre de manière à limiter le fluide de refroidissement aux parties de l'ar- bre que l'on désire tremper, des éléments longitudinaux le long de la surface de l'arbre sont trempés et d'autres éléments lon-
<Desc/Clms Page number 17>
gitudinaux sont laissés non trempés ou sont même recuits.
Dans certains buts, un moyen pour faire tourner l'arbre pendant son déplacement longitudinal est ajouté # cet appareil, et en com- binant ce Mouvement de rotation avec la modification mentionnée ci-dessus du dispositif de refroidissement, un grand nombre de résultats différents peut être obtenu ,par exemple la trempe d'un filet de vis le long d'une nièce filetée, y compris des fi- lets du genre de ceux des vis sans fin, et soit du type rectili- gne, soit du type en forme de "sablier". Des pièces de forme cylindrique avec une zone trempée en forme d'hélice ou de filet le long de la surface, le pas de l'hélice étant modifié si on le désire, sont également produites à l'aide du présent appareil et du présent procédé.
Bien que le dessin représente un arbre de forme cylindrique il est évident que des pièces ayant un très grand nombre de sec- tions autres qu'une section cylindrique peuvent être traitées thermiquement dans le présent appareil.
Sur la fig.7, on a représenté l'inducteur 201 comme étant connecté au secondaire 232 d'un transformateur. Le primaire 233 de ce transformateur est connecté aux bornes de la génératrice 226 de courant de haute fréquence par des interrupteurs appro- priés, non représentés.Un condensateur 234 est-.connecté aux bornes du primaire 233 afin de corriger le facteur de puissance dans le circuit.
Dans certains buts, il est prévu un moyen pour connecter la génératrice de courant de haute fréquence au cirouit de chauffage et l'en déconnecter, de façon que le courant soit automatiquement lancé ou intessompu en toutes positions le long de l'arbre, à volonté. Ceci est obtenu en utilisant un contacteur actionné é- lectriquement et intercalé dans le circuit avec des contacts appropriés disposés pour actionner le contacteur et réglés pour fonctionner suivant la position de la pièce pendant le traite- ment thermique.
<Desc/Clms Page number 18>
Sur la fig.8 on a représenté un arbre typique qui a été traité thermiquement dans l'appareil montré fig.7.Les hachures serrées indiquent la profondeur ou épaisseur de la zone trempée le long de l'arbre.Les nombres marqués sur le dessin en diffé- rents points le long de l'arbre indiquent divers degrés de dureté(mesurée par une machine pour l'essai de dureté par le pro- cédé Erinell) pouvant être obtenus le long de l'arbre en principe dans les positions indiquées et par le présent appareil et le pré- sent procédé.Au moyen de l'appareil représenté fig.7 et du pro- cédé décrit ici,
on peut modifier à volonté le courant de chauffage appliqué aux diffétentes zones de l'arbre sur toute la longueur de ce dernier.La vitesse de déplacement de l'arbre à travers l'inducteur de chauffage peut-être modifiée à volonté sur toute 1' étendue du déplacement de l'arbre.La durée et l'intensité de l'ac- tion de refroidissement peuvent être modifiées à volonté en tout point sur l'étenduedu déplacement de l'arbre.
Avec une source de courant d'une fréquence élevée convenable .et en appliquant à l'inducteur un courant suffisamment élevé, la surface de l'arbre peut être chauffée à la température de trempe si rapidement que la chaleur ne pénétrera pas d'une manière ap- préçiable au-delà de la profondeur à laquelle on désire que cet arbre soit trempé, un refroidissement immédiat et violent de la surface après qu'elle a été portée à la température de trempe vou- lue donnera à cette surface,en principe, la dureté maximum pou- vant être obtenue en chauffant et en refroidissant le métal par- ticulier employé .Toutefois,si l'écoulement du fluide de refroi- dissement est réduit ou interrompu avant que la partie chauffée ait été complètement refroidie,
la chaleur dans les couches qui se trouvent au-dessous de la partie qui a été refroidie et trempée s'échappera vers l'extérieur,@rendant ainsi ductile la surface extérieure et réduisant la dureté qui venait d'être donnée par l'action de refroidissement initiale.
Par conséquent,l'action de chauffage et de refroidissement et la profondeur résultante à laquelle la dureté se manifeste
<Desc/Clms Page number 19>
ainsi que le degré de dureté lé long de l'arbre peuvent être fa- oilement contrôlée en principe à un degré quelconque, à l'aide 'de l'appareil représenté fig.? et du procédé décrit ici.
Des moyens ont été prévus pour faire varier l'intensité de l'action de chauffage, la vitesse de déplacement de la pièce à travers l'inducteur de chauffage, et l'intensité ainsi que la durée de l'action de refroidissement,.-,de sorte que par un réglage judi- cieux ou une combinaison de ces caractéristiques de réglage.varia- ble,on peut obtenir un arbre ou pièce présentant en principe toutes caractéristiques désirées(dans les limites pouvant être obtenues avec le métal particulier traita ), notamment dans des zones de la surface du dit arbre ou pièce.
REVENDICATIONS
EMI19.1
.===========================
I)Procédé pour traiter thermiquement et progressivement une pièce, consistant à déterminer un mouvement de passage rela- tif progressif de la pièce par rapport à un inducteur et à pro- ximité de celui-ci,de façon que la surface de la dite pièce soit progressivement chauffée par un courant qui y est induit, et à refroidir progressivement la dite surface chauffée.
2) Procédé pour traiter thermiquement et progressivement une pièce ,consistant à déplacer axialement cette dernière par rapport à un inducteur adjacent dont la longueur est moindre que celle de la dite pièce, à faire passer un courant dans l'inducteur, de sorte que la surface de la pièce en regard de l'inducteur soit chauffée par un courant qui y est induit et à refroidir pro- gressivement la dite surface chauffée.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.