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La présente invention se rapporte à un traitement thermo-électri- que de l'acier) propre à provoquer une transformation superficielle dans une couche restant partie intégrante du métal et dont la dureté est supérieure à celle qu'on obtient avec les procédés de durcissement connus tels que la cé- mentation.
Suivant une caractéristique de l'invention, on explore la surface d'acier à traiter au moyen d'au moins une électrode de carbone et.l'on fait passer le courant électrique à travers ladite électrode et ladite surface, de manière à déterminer la formation d'un arc électrique, en vue' de soumet- tre les zones de contact successives à un traitement de durcissement superfi- ciel .
Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'exploration précitée de la surface à traiter est effectuée par l'électrode de carbone sous une très légère pression mécanique analogue à un frôlement, de manière à ren- dre le contact électrique entre l'électrode et la surface de l'acier aussi mauvais que possible, ce qui facilite la formation de l'arc précité.
Le traitement de durcissement superficiel des zones successives d'une surface d'acier comprend un chauffage et une absorption de carbone à partir de l'électrode par suite de l'action de l'arc.
Il est particulièrement prévu, suivant l'invention, d'effectuer le procédé décrit ci-dessus alors que la surface d'acier est immergée dans un liquide non combustible tel que de l'eau, grâce à quoi l'échauffement rapide des zones successives de ladite surface aveo absorption de carbone est immédiatement suivi d'un refroidissement rapide ayant, un effet de trempe.
Les avantages principaux au procédé de durcissement superficiel suivant l'invention sont 1 de ne provoquer aucune déformation appréciable de la.pièce soumise au traitement, de permettre le traitement des pièces de di- mension considérable ou, si on le désire, le traitement partiel de certaines zones d'une pièce et enfin, d'être bien adaptés au traitement de tous les aciers, et, en particulier, de l'acier doux.
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L'invention vise plus particulièrement un mode de mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus, dans lequel les phases précédemment mentionnées (chauffage, absorption de carbone et refroidissement brusque) pont effectu- ées simultanément et dans lesquelles l'exploration de la surface d'acier par l'électrode de carbone a lieu à une vitesse telle et avec un courant électri- que de force telle que le déplacement de l'électrode par suits des irrégula- rités de la surface, provoque une succession d'arcs de rupture à des inter- valles suffisamment rapprochés pour ne créer aucune solution de continuité dans le traitement de durcissement superficiel.
Suivant une disposition complémentaire, il est encore prévu, sui- vant l'invention, de tracer la surface d'acier, avant de la soumettre au trai- tement décrit ci-dessus, par des stries ou analogue s'étendant transversale- ment à la direction d'exploration, de manière à assurer une régulation de la formation des arcs de rupture précités.
Suivant une variante, il est prévu d'utiliser dans le procédé ci- dessus un oourant électrique de force telle qu'en présence de contact insuf- fisant entre l'électrode et la surface traitée, ledit courant donne naissan- ce à un arc continu.
L'invention vise par ailleurs un dispositif destiné à permettre la mise en oeuvre du procédé de traitement superficiel tel que décrit ci- dessus, ledit dispositif comportant essentiellement une cuve contenant un bain de' liquide non combustible, dans lequel on immerge la pièce à traiter, un chariot, des moyens de montage élastiques de l'électrode de carbone préoi-
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tée sur ledit chariot dans une position telle que l'extrémité libre de ladi- te électrode puisse être contrainte à explorer la surface d'acier à traiter sous une lègère pression mécanique analogue à un frôlement, une source de courant électrique,
un circuit électrique passant par ladite électrode et traversant ladite surface pour alimenter celle-ci en courant à.partir de ladite source et des moyens liés au chariot précité et propres à déplacer ladite électrode sur toute la surface à explorer.
Dans une premier mode de réalisation, la source de courant élec- trique précitée a une puissance telle et les moyens de déplacement précités sont conçus de manière à pouvoir déplacer l'électrode de carbone à une vi- tesse telle que l'exploration de la surface à traiter par ladite électrode donne lieu à une série d'arcs se succédant à des intervalles suffisamment rapprochés pour ne donner lieu à aucunesolution de continuité dans le trai- tement de durcissement superficiel.
Les arcs successifs précédemment mentionnés jaillissent automati- quement à mesure que l'électrode de carbone explore la surface à traiter par suite d'une sécession de ruptures de contact dues aux irrégularités de ladite surface. Toutefois, dans certains cas, en particulier lorsque le trai- tement est appliqué à une pièce destinée à un usinage ultérieur, il est avan- tageux de prévoir une régulation de la séquence des ruptures de contact.
A cet effet, il est prévu, dans un autre mode de réalisation de l'invention, des moyens propres à déterminer une succession de sautillements périodiques de l'électrode de carbone pour donner naissance à une séquence d'arcs du rupture.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée ci-dessous et à l'examen des dessins annexés qui représentent à titre d'exemple non limitatif quelques modes de réalisation de ladite inven- tion.
Sur ces dessins :
La Figure 1 est une vue schématique qui met en évidence le princi- pe du procédé de durcissement superficiel suivant l'invention.
La Figure 2 est un schéma de cablage dtun montage électrique pou- vant être utilisé dans un dispositif de traitement superficiel suivant l'in- vention.
La Figure 3 est une coupe longitudinale partielle d'un mode de réalisation du montage de la Figure 2.
La Figure 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 5.
La Figure 5 est une vue schématique d'une variante du dispositif de traitement superficiel suivant l'invention.
La Figure 6 est une vue schématique en élévation avec soupe par- tielle d'un mode de construction d'un dispositif de traitement superficiel de l'acier suivant l'invention.
En se référant tout d'abord aux figures 1 et 5, on voit en 1 une pièce d'acier dont la surface est destinée à être durcie par le procédé sui- vant l'invention. Ladite pièce 1 est disposée;sur des supports 2 dans une cuve 3 contenant un bain de liquide non combustible tel que de l'eau. La ré- férence 4 déxigne une électrode de carbone. L'électrode de carbone 4 est connectée électriquement à l'un des pôles d'une source appropriée de courant électrique dont l'autre pôle est relié à la pièce 1 à tràiter. La pièce 1 et l'électrode de carbone 4 sont en contact sous la surface du liquide du bain 5 contenu dans la cuve 3.
Avec cette disposition, lorsque l'électrode
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de carbone 4 balaie la surface de la pièce 1 sous une très faible pression mécanique, à une vitesse appropriation obtient une pluralité de ruptures de contact entre 4 et 1. Par suite des écarts entre l'extrémité effective de l'électrode et la surface en raison des irrégularités de celle-ci, lesdites ruptures donnant lieu à la naissance des arcs dans le liquide 5.
Suivant l'invention,les arcs en question assurent le durcissement d'une couche superficielle de la pièce 1. L'épaisseur de ladite couche dépend essentiellement de la force du courant utilisé.
La Figure 5 représente le même dispositifcomplété par un chariot 12 sur lequel est librement tourillonnéeune roulette dentée 13 qui, lorsqu'el- le roule sur la surface de la pièce 1, imprime de légers sautillements à l'é- lectrode 4, ce qui produit des ruptures de contact entre 1 et 4. Les inter- valles séparant les ruptures sont ainsi rendus réguliers, ce qui permet d'ob- tenir une couche traitée plus uniforme.
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On voit en . tlriguy2l,n ¯p ën#lt:rr'et,-'s1!à.e-e::;tt':bk1J.e '00 recevoir plu- sieurs électrodes de carbone isolées entre elles par une matière appropriée.
Chacune desdites électrodes est reliée par un conducteur convenable (6, 6', 6", 6"', 6"", 6""', 6""") à l'un des sept enroulements secondaires 14 d'un transformateur dont l'enroulement primaire 8 est alimenté, par exemple, à partir d'un secteur alternatif par l'intermédiaire d'un cable 10. Les extré- mités libres des enroulements secondaires 14 sont multipliées à une borne 9 (une pince dans l'exemple représenté) en vue de permettre l'établissement d'un contact électrique avec la pièce la Ce montage permet d'obtenir simulta- nément sept arcs instantanés, qui sont soit séparés, soit partiellement ou entièrement confondus. On obtient ainsi un traitement plus rapide et plus uniforme.
Comme représenté sur la figure 4, ce dispositif à électrodes mul-. tiples est conçu sous la forme d'une tête isolante commune, dans laquelle sont noyées les sept électrodes de carbone, lesdites électrodes sont disposées aussi près que possible l'une de l'autre. Leurs espacement est assez forte- ment exagéré sur la Figure pour faciliter la compréhension.
Sur la Figure 6, on voit en 3 et 5 comme précédemment, une cuve et un bain dans lequel est immergé une pièce d'acier 1 (dans l'exemple re- présenté une plaque) dont la face supérieure doit être superficiellement durcie. Un conducteur 7 est prévu pour connecter ladite pièce à une source de courant électrique représentée schématiquement sur la Figure par la réfé- rence 19. L'autre pôle de la source 19 est relié électriquement à l'électro- de de carbone 4. Ladite électrode est suspendue au moyen de plusieurs lames de ressort 15 à un bras 16 articulé sur un chariot 18 (cette figure est pure- ment schématique et ces éléments n'ont pas été représentés avec leurs pro- portions réelles).
On voit en trait mixte la position que prendrait l'électrode de car- bone 4 en l'absence de la pièce 1 (avec des décalages exagérés). Ainsi, on peut voir que sur la position en trait plein représentée sur la figure 6 l'électrode de carbone 4 est légèrement appliquée sur la surface à traiter, Par un réglage convenable de la vis 17, il est possible de réduire la pres- sion d'application à une valeur négligeable . Avec cette disposition, on com- prendra aisément que si la plaque n'est pas parfaitement plane, l'électrode de carbone 4 explorera néanmoins toute l'aire de la surface à traiter.
Il doit être bien entendu que l' invention n'est nullement limitée aux exemples décrits et représentés et qu'elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisa- gées et sans s'écarter pour cela de l'esprit de l'invention.
En particulier, il est possible d'utiliser, dans un dispositif de
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traitement superficiel de l'acier suivant l'invention, un ombre d'électrodes de oarbone quelconque de forme et de qualtité quelconque.
De plus, si on le désire, on peut imprimer à la pièce à traiter un déplacement appropré, ce déplacement remplaçant le mouvement de l'électro- de ou des électrodes, ou étant combiné avec ledit mouvement.
Par exemple, pour explorer une surface cylindrique, le plus commo- de est de combine' une rotation de ladite surface autour de son axe de révo- lution avec une translation d'une électrode dans une direction parallèle au- dit axe, la combinaison des deux mouvements donnant un parcous d'exploration hélicoïdal.
REVENDICATIONS.
1 - Procédé de durcissement dtune surface d'acier consistant à explorer ladite surface au moyen d'au moins une électrode dé carbone dans un liquide non combustible, tout en faisant passer un courant électrique à travers ladite électrode et ladite surface, de façon à former un arc balayant la surface à la manière d'un spot, grâce à quoi, les zones de ladite surfa- ce successivement explorées, sont chauffées et traitées au carbone par ledit arc, puis trempées par l'action de refroidissement brusque dudit liquidée
2 - Procédé suivant 1 , dans lequel ladite surface est munie au préalable de stries s'étendant transversalement à la direction d'exploration, ce qui assure une régulation de la formation des arcs de rupture en créant artificiellement des irrégularités de surfaces additionnelles.
3 - Procédé suivant 1 , dans lequel le courant électrique utilisé a une force suffisante pour entretenir, grâce au mauvais contact entre le carbone et l'acier, un arc continu balayant la surface à traiter.
4 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant 1 à 3 , comportant, en combinaison, une cuve destinéeà contenir un bain de liquide non combustible pour immerger la pièce d'acier à traiter, un chariot,au moins une électrode de carbone, des moyens pour suspendre élastiquement la- dite électrode sur ledit chariot9 de façon que l'extrémité libre de ladite électrode puisse explorer la surface de ladite pièce sous une pression d'ap- plication négligeable analogue à un frôlement, une source de courant électri- que propre à faire passer le courant de ladite source à travers ladite élco trode et ladite surface et un mécanisme lié audit chariot et propre à dé- placer ladite électrode de façon à ce que l'exploration précitée affecte tou- te l'aire de ladite surface.
5 - Dispositif suivant 1 et 4 , dans lequel ladite source de courant électrique a une force telle et dans lequel ledit mécanisme est agencé de manière à pouvoir déplacer ladite électrode à une vitesse telle que l'ex- ploration de ladite surface par ladite électrode donne lieu à une série d'arcs se succédant à des intervalles suffisamment rapprochés pour ne donner lieu à aucune solution de continuité dans la trajectoire de balayage desdits arcs.
6 - Dispositif suivant 5 , dans lequel le courant électrique a une force suffisante pour donner naissance à un arc de balayage continu en- tre ladite électrode et ladite surface
7 - Dispositif suivant 4 , dans lequel ledit circuit électrique comporte un transformateur ayant un enroulement primaire alimenté à partir de ladite source et une pluralité d'enroulements secondaires alimentant cha- cun une électrode de carbone distinete, l'agencement étant tel que lesdites électrodes explorent simultanément la surface à traiter.
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