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Dispositif 'de chauffage par induction'électrique d'ébauches ou pièces métalliques semi-ouvrées pour leur conformation à chaud.
, ,Il est déjà' connu d'effectuer le chauffage d'ébauches mé- talliques et de pièces métalliques semi-ouvrées par induction électrique en vue de les conformer à chaud: L'avantage de ce mode-'de chauffage, consiste dans le fait .que la température né- cessaire dé conformation à chaud peut être atteinte très rapi- - dément... 'Le chauffage.par.. induction électrique offre , en outre, 'd'une manière'tout à fait générale, l'avantage de permettre de maintenir facilement les.températures désirées.
Mais 'ces avan- tages disparaissent dans une grande mesure lorsque, le disposi- tif de chauffage par induction électrique affectant la forme d'un four est-placé à une .certaine distance du dispositif de conformation à chaud.. On a donc,déjà proposé, même si cela n'a pas été publié, 'de placer un dispositif de chauffage par induction électrique directement levant les outils de conformation à .chaud, de façon que les pièces d'ouvrage doivent par- courir forcément' un dispositif de chauffage contrôlé à la ca-- dence de-travail de la conformation à chaud lors de leur amenée progressive au dispositif.de conformation à chaud.
'' ..Des avantages'électriques et thermiques considérables sont liés à'un'semblable dispositif.lorsque l'utilisation du dispo- sitif de chauffage -peut, être poussé à un haut degr.é de perfec- tion. Mais- ceci'n'est pas le cas lorsque l'intérieur libre de l'inducteur du'dispositif de chauffage doit être maintenu de dimensions beaucoup'plus grandes que celles des parties les plus développées des pièces d'ouvrage.
Ceci est par exemple nécessaire lorsque .la matière 'à introduire comporte déjà,. des parties renflées'ou parties similaires possédant un plus grand diamètre que les autres parties de la pièce d'ouvrage ou bien lorsque la pièce d'ouvrage reçoit, au cours de la conformation à chaud, de s'renflements qui rendraient impossible le retrait des extrémités du dispositif de chauffage si celui- ci possédait -un intérieur libre correspondant aux dimensions de la pièce d'ouvrage avant la conformation à chaud. Mais donner à l'inducteur des dimensions qui correspondraient aux sections maxima à prévoir, entraînerait un mauvais rendement. électrique.
Au surplus, on ne pourrait empêcher que certaines parties de la pièce d'ouvrage qui sont en meilleur accouplement électrique avec l'inducteur soient surchauffées plus fa-- cilement que d'autres et parviennent, pour le moins, trop rapidement à la température voulue.
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On aurait pu tout d'abord utiliser, pour des cas de ce ge.ire, des bobines relevables, qui sont déjà connues comme in- ducteurs dans certains dispositifs de chauffage. Mais ces bo- bines ne sont pas applicables purement et simplement, parce qu'il faut utiliser des inducteurs allongés à plusieurs enrou- lements pour pouvoir cnauffer sur toute leur étendue de lon- gues sections des pièces d'ouvrage.
Or, les bobines à plusieurs enroulements ne peuvent pas être rendues relevables, en parti- culier parce qu'on attend d'elles un service trop dur dans les fonderies , car il faudrait que cnaque enroulement individuel présentât un point de contact et que.ces points de contact don- neraieiit toujours lieu, dans leur ensemble, à des perturbations de fonctionnement.
La présente invention a pour but de créer, pour le chauf- fage d'ébauches métalliques ou pièces métalliques semi-ouvrées en vue de leur conformation à chaud dans des machines à forger, laminoirs oscillants, presses, machinera refouler et autres machines an@logues, un dispositif de chauffage par induction électrique, qui évite les inconvénients sus-indiqués et qui exclut en outre les difficultés éventuelles lorsque des pertur- bations quelconques se produisent au cours des opérations de conformation à chaud, dans lesquelles l'ouvrier est obligé de déplacer le semi-produit dans d'autres directions que celles correspondant au sens d'amenée normal.
Ces conditions doivent être remplies avec un dispositif qui est monté directement devant les outils de conformation à chaud, afin que la pièce d'ouvrage puisse être introduite sans perte de temps et de chaleur du dispositif de chauffage dans la machine de conforma- tion à chaud,
A cet effet, conformément à la présente invention, on pré- voit une paire de mâchoires en matière isolante résistant à la chaleur, qui peut être fermée par voie hydraulique ou méca- nique pour affecter la forme d'un manchon renfermant la pièce d'ouvrage.
La paire de mâchoires est munie de balais semi- conducteurs en nombre quelconque de telle manière que lorsque le manchon est fermé, à chaque fois deux balais conducteurs qui appartiennent: aux diverses mâchoires et qui sont adaptés à la forme de celles-ci, soient placés en face l'un de l'autre en correspondance réfléchie. Ces balais conducteurs ainsi placés en face l'un de l'autre sont alimentés en courant de telle ma- nière que les sections de conducteurs qui sont voisines en s'étendant dans le sens du joint du manchon;soient parcou- rues par un courant de sens contraire.
De cette manière, les boucles de conducteurs de chauffage placées en face les unes des uutres en correspondance réfléchie se complètent pour former un inducteur qui produit un courant induit dont le cir- cuit se ferme dans la surface de la pièce d'ouvrage. Il est tenu compte de la longueur nécessaire de la pièce d'ouvrage ou section de pièce d'ouvrage à chauffer du fait que plusieurs paires de boucles de conducteurs de chauffage de ce genre pla- cées en face les unes des autres en correspondance réfléchie sont disposées côte à côte en nombre quelconque. Les boucles de conducteurs de chauffage disposées par paire de cette ma- nière peuvent être couplées en parallèle ou en série dans cha- que mâchoire.
Pour augmenter le rendement, il est rationnel de prévoir des cula=ses d'aimants constituées sous une forme déjà propo- sée en soi mais non publiée, par des tôles feuilletées, ces culasses entourant les conducteurs de chauffage . Dans le dis- ositif conforme à l'invention, les liasses de tôles peuvent etre disposées de façon simple dans les mâchoires prévues.
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Un dispositif de ce' genre peut être placé directement de- vànt le dispositif utilisé pour la conformation à chaud de ma- nière que; même s'il s'agit de pièces profilées encombrantes, elles n'aient besoin d'être introduites qu'axialement dans la maohineà forger-, la maohine à refouler, etc.., sans qu'il 'soit nécessaire à cet effet de prévoir de plus longs trajets ' de transport que 'ce qui correspond à peu près à une section de ' la longueur de sortie de la pièce d'ouvrage. Des points de chauffage, intermédiaires,. qui sont nécessaires le cas échéant, peuvent être prévus de la même manière avec une perte de cha- leur et de temps aussi faible que possible.
Des points de chauffage intermédiaires de ce genre sont par exemple occasionnellement-nécessaires lorsqu'on exécute, dans un dispositif de conformation à chaud, deux opérations de conformation, la pièce d'ouvrage devant être introduite dans des parties .placées à des hauteurs différentes d@ dispositif de conformation. Dans des dispositifs de ce genre, il s'est montré rationnel de monter la paire-de mâchoires'réglable sur des@rails de coulissement verticaux pour ouvrir et fermer le manchon, ainsi que pour régler ce manchon à la hauteur correc- te. Après que la pièce d'ouvrage a été reçue à l'état brut' ou à une phase de. traitement intermédiaire par le dispositif de chauffage, elle peut être amenée à l'aide de ce dispositif au poste d'usinage désiré.
L'invention est décrite en détail dans ce qui suit à l'ai- de du de'ssin annexé qui représente diverses formes de réalisa- tion de l'idée inventive sous une forme plus ou moins schéma- tique.,
La fig. 1 représente une- forme de réalisation qui est. par - exemple appropriée au chauffage de barres 1 sur lesquelles il y a lieu de détacher, sous l'action.'de machinas à forger, des rondelles destinées à la fabrioation de bagues. A l'extrémité de la barre 1 l'opération de forgeage produit un épaissement qui empêcherait de retirer la barre ou extrémité de la barre ,en 'arrière du dispositif de chauffage si celui-ci n'était pas constitué conformément à l'invention. On peut voir sur le dessin schématique trois boucles de conducteurs de chauffage
3' et trois boucles de conducteurs de chauffage 3".
Les trois 'boucles 3' sont disposées dans une des paires de mâchoires du dispositif de chauffage et les trois boucles '3" sont disposées dans 1 'autre paire de mâchoires. Mais, pour plus de clarté, les mâchoires devant être fabriquées en matière isolante et ré- sistant à la chaleur sont supprimées. Les boucles de conduc- teurs de chauffage sont'représentées dans la position dans la- quelle elles'se 'trouvent.lorsque les mâchoires sont fermées pour constituer un corps en forme de manchon renfermant la barre à chauffer. On peut voir qu'à chaque fois deux. boucles de conducteurs de chauffage 3' - 3" sont placées en face l'une de l'autre en correspondance réfléchie.
L'alimentation en courant des boucles est effectuée de telle façon que les par- ties de conducteurs s'étendant dans le sens de l'interruption
17 du manchon de boucles de conducteurs appartenant aux diver- 'ses mâchoires soient parcourues par le courant en sens contrai- re. En conséquence, chaque groupe de deux semi-conducteurs placés par paire en face l'un de l'autre en correspondance ré- fléchie dans le manchon fermé fonctionne comme une bobine fer- mée et produit 'en conséquence un circuit de courant induit se fermant sur la surface de la pièce d'ouvrage. Indépendamment de cet effet avantageux, les points ae contact causant des per- turbations dans le fonctionnement des dispositifs connus sont évités.
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L'amenée de courant s'effectue en 5' et 5" et en fait, cette amenée da courant est constituée par un conducteur mobile présentant à Jeu près la forme qui est représentée à la fig. 2.
Les deux conducteurs d'amenée de courant 7' et 8' sont isolés. l'un par rapport à l'autre en 9. A l'endroit 6' - 8", auquel s'effectue le passage des boucles de conducteurs de chauffage de l'une des mâchoires aux boucles de conducteurs de chauffage de l'autre mâchoire, il faut également prévoir des conducteurs mobiles, affectant le cas échéant la forme de rubans conducteurs de courant 7" et 8" (fig. 3). A la place de rubans, on peut utiliser pour les conducteurs de courant 7' et 8' également des câbles ou tubes, qui sont le cas échéant refroidis.
L'ouverture etla fermeture du corps en forme de manchon s'effectuant soit en écartant verticalement les moitiés mobiles dans le sens des flèches 4' et 4", soit .aussi par un mouvement de relèvement autour de charnières qui sont disposées à peu près à l'endroit des amenées de courant5' - 5" ou des conduc- teurs de passage 6' - 6". Les boucles de conducteurs de chauf- fage prévues dans chaque mâchoire, qui entourent à-peu près la moitié de la pièce d'ouvrage lorsque le manchon se trouve à l'état fermé et qui coopèrent par paires avec les boucles de conducteurs de chauffage correspondantes de la'mâchoire opposée, sont couplées en série et/ou en parallèle.
Le nombre des boucles de conducteurs de chauffage à prévoir pour chaque mâ- choire peut être augmenté ou diminué dans chaque cas selon la longueur de la pièce à traiter. ,
Le forgeage de la barre 1 dans la machine à forger s'effec- tue de la :Lanière usuelle par avancement de la barre. Lorsqu' on utilise la dispositif conforme à l'invention, la barre est introduite dans le dispositif de chauffage ouvert avant le com- mencement du forgeage et ce dispositif est ensuite fermé. lorsqu'on pousse la barre à travers le dispositif de chauffage dans le dispositif de conformation à chaud, elle se chauffe à la température de forgeage désirée.
La fig. 4 représente un dispositif dans lequel il,n'est prévu dans chaque mâchoire qu'une seule boucle 3' de conducteur de chauffage qui coopère avec une boucle de conducteur corres- pondante 3" da la mâchoire opposée. Dans cette figure,les mâ- choires ne sont pas non plus représentées.
Des courants de sens contraire passent dans les sections de conducteurs s'étendant dans le sens de l'interruption 17 du manchon. Les deux boucles de conducteurs de chauffage sont couplées en parallèle. L'amenée de courant s'effectue par les conducteurs 7 et 8, isolés l'un par rapport à l'autre en 29.
Les conducteurs de connexion des deux boucles sont constitues de façon que l'ouverture et la fermeture du manchon soient commodes.
Pour augmenter le rendement électrique, les conducteurs de chauffage 'lui sont disposés dans les mâchoires peuvent être mu- nis de culasses d'aimants lui sont constituées par des liasses de tôles feuilletées, ainsi que cela a déjà été proposé en soi, même sicela n'a pas été publié, pour-dés dispositifs de chauf- fage à induction électrique.
Tandis que, dans les figures décrites jusqu'ici, on n'a représenté que la partie électrique, la fig. 5 montre l'empla- cement des boucles de conducteurs de chauffage dans les mâchoi- res, à savoir dans une des moitiés des mâchoires. 40 désigne un corps isolant résistant à la chaleur, rationnellement en -céramique qui présente::une forme adaptée à la pièce d'ouvrage
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à traiter., Les parties de conducteurs 41' et 41" de la boucle de conducteur de chauffage sont incrustées dans ce corps 40 en'forma de mâchoire. L'amenée du courant de chauffage se fait par les raccordements 42' et 42". Les flèches indiquent le ' flux de courant à un instant déterminé.
La boucla de conduc- teur de chauffage même est refroidie par eau et les conducteurs sont en conséquence creux, comme on peut le voir en 43. Sur la périphérie intérieure 'du corps 40, on prévoit des rainures
44 dans lesquelles les parties de conducteurs de chauffage 41' et 41" sont insérées, y 'compris les culasses d'aimants prévues 46. Une rainure longitudinale 45 sert à recevoir la partie s'étendant dans le sens de l'axe de'la boucle de conducteur de chauffage. Les rainures 44 sont fermées par des couvercles en matière isolante résistant à la chaleur..
Pour empêcher qu'il se produise des contacts entre les pièces d'ouvrage et les par- ties de conducteurs de chauffage ou .les parties des culasses d'aimants, on prévoit des saillies d'écartement 47 sur le corps 'en matière isolante 40. Ces saillies sont prévues rationnelle- ment dès -la conformation du corps 40. La seconde mâchoire (non représentée à la'fig. 5) d'une paire de mâchoires corres- pond, quant à sa constitution, à celle qui est représentée..
. pendant le fonctionnement ces mâchoires sont pressées l'une con- tre l'autre par les surfaces 48. Les pièces en matière isolan- te, qui sont placées comme fermeture des rainures 44, empêchent un contact mutuel des boucles de conducteurs de chauffage ap- partenant aux diverses mâchoires.-
Les fig. 6 et 7 représentent un dispositif conforme à .l'invention et montrent son emplacement par rapport à une ma- chine à forger. La barre 1 doit ici être soumise à une confor- ma-tion à chaud dans une machine à forger et elle est amenée cet effet à l'estampe 22. Pondant la frappa dans l'estampe, la barreest immobilisée.par les mâchoires de serrage 23.
Deux dispositifs de chauffage 30 et 31*sont prévus pour le chauffage de la barre à la température de forgeage nécessaire.
Tandis que le dispositif de chauffage 30 provoque le réchauffage, le dispositif de chauffage 31 porté la barre à la tempé- 'rature. finale désirée qui.est nécessaire pour le'forgeage.
Bien entendu, avec un calcul approprié des dimensions, un seul dispositif de chauffage peut être utilisé à la place des deux dispositifs représentés.
La fig. 7 est une élévation du dispositif de forgeage dans le sens de la flèche A de la fige ô. On s'arrange ici pour que les diverses boucles de conducteurs de chauffage soient 'placées danslàs mâchoires 30' et 30" qui se complètent à l'é- tat fermé pour réaliser un manchon dans lequel la barre 1 est logée. Les mâchoires 30' et 30" comportent des appendices ou parties'de guidage 34' et 34", puis 35' et 35" qui glissent dans des guides.verticaux 36 et 37 fixés en 38 de façon appro- priée à la machine à forger.
Pour ouvrir -le manchon du dispositif de chauffage, on dé- place la mâchoire 30' dans le sens de la flèche 40 et/ou la mâchoire 30" dans le sens de la flèche 39.
Dans l'exemple suivant les 'fig. 6 et 7, 'on a supposé que la barre à forger doit être introduite alternativement à deux endroits différents dans la machine à forger. Pour amener la barre de la position représentée à la fig. 7 à la position cor- recte pour l'introduction en 33, la barre est élevée avec l'en- semble du dispositif de chauffage à la hauteur nécessaire, en déplaçant les deux mâchoires 30' et 30" du dispositif de chauf- 'fage dans le sens de la flèche 40.
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L'ouverture at la fermeture du manchon du dispositif de chauffage peuvent se faire par voie mécanique ou hydraulique, de même que le mouvement décrit à l'aide ,de la fig. 7 de l'en- semble du dispositif dams le sens vertical.
Des dispositifs de chauffage conformes à l'invention cons- titués par uns paire de mâchoires qui se ferment pour former un manchon, peuvent être adaptés de toute manière aux'dures condi- tions de travail d'une fonderie, de sorte qu'on y évite des per- turbations de fonctionnement produites par des courts-circuits ou desphénomènes analogues.
Les dispositifs de chauffage conformes à l'invention ont donné d'excellents résultats dans le cas indiqué de chauffage de la matière à forcer qui doit être traitée dans des machines à forger, laminoirs oscillants, machines à refouler, presses, etc.. Mais on a constaté que le dispositif conforme à l'inven- tion peut aussi être utilisé au cours d'un chauffage par induc- tion électrique exécuté en vue d'une trempe partielle avec sai- sissement subséquent et il s'est montré particulièrement ra- tionnel pour le traitement de pièces comportant des parties d'extrémité encombrantes, des courbures, des appendices, etc..