EP0785402A1 - Heat treatment installation for metallic article loads - Google Patents
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- EP0785402A1 EP0785402A1 EP96810035A EP96810035A EP0785402A1 EP 0785402 A1 EP0785402 A1 EP 0785402A1 EP 96810035 A EP96810035 A EP 96810035A EP 96810035 A EP96810035 A EP 96810035A EP 0785402 A1 EP0785402 A1 EP 0785402A1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/0062—Heat-treating apparatus with a cooling or quenching zone
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
- F27D3/0024—Charging; Discharging; Manipulation of charge of metallic workpieces
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- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/0006—Details, accessories not peculiar to any of the following furnaces
- C21D9/0018—Details, accessories not peculiar to any of the following furnaces for charging, discharging or manipulation of charge
Definitions
- the need for different branches of industry to use more and more parts produced in series is increasing and also the use of different heat treatments as well as alloys or other special materials forming said parts.
- the need has therefore increased to use installations allowing various heat treatments to be carried out and comprising several elements, such as ovens or quenching tanks, while allowing easy access so as to be able, on the one hand, to arrange the facilities in a rational way and, on the other hand, allow the automation of treatment processes.
- an object of the present invention is to provide an installation even more flexible than that indicated in the first place, while maintaining the superior quality made possible with the second installation mentioned above. This object is achieved by the installation described in the independent claim.
- Figures 1 and 2 schematically show a relatively complex installation to be able to demonstrate different applications and possibilities for handling various loads in heat treatment. It is understood and will emerge from this description that Figures 1 and 2 show only some of the many possibilities of an installation according to the invention and that the user is able to modify this installation to a large extent for the adapt to their needs. In other words, thanks to the installation according to the invention, the user can, from a very wide range of combinations and possibilities, choose and define the optimal installation that best meets said needs.
- Figures 1 and 2 show, in analogy to an installation according to European patent no. 296 102, a first assembly 1 on the upper line comprising a group of ovens 2-7 and at one end a washing station 9.
- This installation was initially planned with a symmetrical arrangement with respect to the oven 5, but for For reasons of presentation, the second oven similar to oven 2 and the second washing station similar to station 9 have not been shown.
- the furnace 2 is an income furnace described in more detail with the aid of FIG. 5, this furnace being vertically movable by means of a bracket and a mechanical drive. .
- the austenitization, carburizing or carbonitriding furnaces are described in more detail in Figure 3.
- Ovens 3 and 7 are the same as ovens 4, 5 or 6 with the difference that low temperature heating is integrated in their heating chamber.
- the washing machine 9 is explained in more detail in FIGS. 6 and 8. All the elements of the first set, except for the vertically movable oven, can move laterally with respect to the longitudinal axis of the two sets, as is see in Figure 2.
- the second assembly 11, see FIG. 3, is arranged on the lower line and comprises, in this exemplary embodiment, three treatment stations, 12, 13 and 14.
- the station 12 is an oil cooling tank
- the station 13 is a salt cooling tank
- the station 14 is a water cooling tank.
- the processing stations 12, 13 and 14 are arranged on a horizontal track 15 constituted by two rails, in a similar manner to that which is described in European patent no. 296 102.
- the treatment tanks, here cooling, are freely movable on this horizontal way to be able to come next to any oven.
- the tanks are arranged in such a way that the path traveled by these tanks is minimum. This means that, in a specific installation designed for one or more specific work sequences, it is not necessary for each tank to come opposite each oven but of course only opposite the planned oven (s) ( s) for the treatments envisaged.
- the loads are loaded and unloaded using a manipulator 17 mounted on a longitudinal track 16 consisting of two rails whose plane is perpendicular to that formed by the tracks 15.
- This manipulator to which we will return in more detail to l 'support of Figures 3 and 7, can move along the installation to load or unload any element of the first set, after having taken the load to be treated on the storage stations before treatment 18 to deposit it, after the desired treatment, on the treatment stations storage after treatment 19. This is indicated symbolically by the arrows M.
- FIG 3 shows a section along line III-III of Figure 2 with, in the upper line, the oven 5 and, in the lower line, the tray 13 of the assembly 11 and the manipulator 17.
- the oven 5 is similar oven disclosed and described in detail in European patent application no. 533 615, to which explicit reference is made.
- the furnace 5 is a bell furnace 20 having in its base an opening 21 limited by a belt 22. Heating bodies 23, a turbine 24 and a double jacket 25 ensure the homogeneity of the speeds of the treatment gases in the feed 40 by forced circulation inside and around the bell 20.
- the oven 5 is movable from left to right and from right to left in the plane of the drawing in FIG. 3, the position of the oven on the right, above the tank 13, being indicated in dotted lines.
- the oven stroke is indicated by the arrow CF.
- rollers 26 which roll on a lateral raceway 27D, and is driven by a rack-and-pinion reduction motor 10.
- the oven 5 is closed by means of a plug 28 which is supported by the plate 29 of an elevator 30, guided by a bracket 31 and driven by a reduction motor 32 and rack 32A.
- the motor control makes it possible to hermetically close the oven 5. This arrangement allows a rapid rise in temperature of the load and has the advantage of ensuring a heat treatment of high precision where the temperature dispersion across the entire load is reduced.
- This oven 5 as well as the ovens 4 and 6 allow various treatments such as austenitization, case hardening, accelerated case hardening, carbonitriding, nitriding, annealing and tempering.
- This quenching tank 13 is a tank known per se and is rectangular in plan, closed by a cover 33 and containing an elevator 34 consisting of a bracket 35, a support arm 36 and a tray or grid handling 37 (see also Fig. 2).
- the bracket is equipped with a reduction motor and a rack 38.
- the cover 33 of the tank is displaceable by means of a displacement mechanism 68 comprising a piston acting on a shaped part, see FIG. 2.
- a fluid guide ring 39 delimits a channel which allows a homogeneous flow of the coolant through the charge 40 by means of a circulating pump or a stirring pump 41.
- the cover 33 is provided with an opening through which the plate 37 of the elevator 34 can pass.
- the manipulator 17, designed to transport the load 40, is attached to the rear of the installation by moving on the loading track 16 comprising an upper support rail 42 and a lower rail 43 on which the rollers roll. 44 of the manipulator. It can therefore reach each element of set 1 of the line upper part of the installation as well as the stations 18, 19.
- the manipulator comprises a box 45 enclosing an elevator 46 consisting of a bracket 47 equipped with a reducing electric motor and an eccentric 48 acting on a support arm 49.
- a lateral transfer plate 50 driven by a reduction and rack motor 51 making it possible to move the load laterally.
- the travel of this side plate is indicated by an arrow CM.
- one end of this plate 50 is in the form of a semicircle, capable of receiving a base grid 52 of a load 40 made up of loose parts in stacked baskets. This arrangement makes it possible to use only one manipulator for charging and discharging from stations 18 to stations 9-2-3-4-5-6-7-8 and 19 (Fig. 2).
- the manipulator makes it possible to deposit a load on the flat sliding surface 8 of the plug 28 placed on the plate 29 brought into the intermediate position.
- This transfer operation being carried out, it is understood that the manipulator 17 can be evacuated and that the elevator 30 can be driven so as to charge the load 40 by descent and return and at the same time to close the oven by means of the plug 28.
- the operation of transferring the charge after a heat treatment at high temperature and under controlled atmosphere is similar to that described in European patent application no. 533 615.
- the elevator 30 of the oven is actuated so as to be placed in an intermediate position between the closed position of the oven visible in FIG. 3 and the lower loading position described above. In this intermediate position, the plug 28 is extracted from the hood of the oven and its flat upper surface 8 is flush with the upper plane of the cover 33 of the container 13.
- the oven is then moved from left to right, and the base belt 22 of the oven pushes the base grid 52 on the sliding face 8 of the plug 28 and slides this grid until it reaches the cover 33
- the movement of the oven continues until the grid 52 is on the upper face of the plate 37 of the elevator 34 of the tank which has been brought into a position where this upper surface is also flush with the surface. 33. It is therefore sufficient to maneuver the elevator 34 so as to lower the load in the tank, then to load a new load on the plug 28 by means of the manipulator 17 and to return the oven to its initial position and to close it by means of the elevator 30 and the plug 28.
- the cooling tank 13 with the load after quenching and before draining is moved in front of a washing station, in this case the washing station not shown on the right of FIG. 2, for washing after soaking in the salt of tank 13
- a washing station in this case the washing station not shown on the right of FIG. 2, for washing after soaking in the salt of tank 13
- the quenched charge is extracted from the liquid by the elevator of the tank, then drained and then transferred to the washing station to be discharged by the manipulator 17 which will deposit the load on the storage stations after treatment 19.
- the oven 5 of FIG. 3 is similar to the oven 4 and 6 while the oven 3 is shown diagrammatically in FIG. 4, this oven being similar to the oven 7.
- the oven 3 ( or 7) differs from the oven 5 described above with the aid of FIG. 3 by a low temperature heating 53 integrated in the heating chamber 54. Since this oven is at low temperature, the walls 55 are slightly less thick as those of ovens 4, 5 or 6.
- the other elements of the bell oven as well as the elevator 30 are the same, just like the motor 56 of the rack drive 57 of the oven 3 (7) on the side track 27B (27F).
- FIG. 5 schematically shows another type of oven, namely a preheating oven 2.
- This oven 2 is movable in height by means of a bracket 58 and a mechanical drive 59.
- the plug 60 is fixed and when the oven is in the upper position, the load 40 can be deposited on the plug by the manipulator 17 and then the oven goes back down on the load and the heat treatment cycle starts.
- the fixed plug is equipped with a gas circulation turbine 61.
- the manipulator 17 is the same as described above. To unload the oven after the heat treatment, the oven is brought to its upper position and the load can be unloaded by the manipulator.
- FIG. 6 shows the section on line VI-VI of Figure 2 with in addition the section (in dotted line) of the manipulator and one of the cooling tanks described above using Figure 3.
- the washing machine 9 comprises two water tanks 66 with two independent water circuits 62 and 63, and above a sealed chamber 64 which can be moved upwards so that the load can be transferred either by means of the manipulator 17 or by means of carriage 65 moving along a track lateral 27A using a reduction motor 67 and rack.
- This carriage also includes a semicircular plate 65A adapted to push a circular grid 52 supporting the load (Fig. 7).
- the quenched load extracted from the liquid by the elevator 34 in the tank is drained.
- the washing station is open in the high position, the handling carriage 65 pushes the load in question in the washing station.
- the manipulator 17 picks up the load for a tempering cycle, possibly in station 2, or else to be deposited on the storage stations after treatment 19.
- the oven being moved backwards, the load via the manipulator 17 is deposited on the plug 28 resting on the elevator 30 then immediately lowered to the low position and the oven returns to the working position.
- the charge is introduced into the furnace for the heat treatment cycle via the elevator 30 of the furnace.
- the cooling tank 12, 13 or 14, depending on the operator's choice is positioned in front of the furnace in question by moving on the horizontal track 15. A new load is waiting on the manipulator 17.
- the oven is partially opened and then immediately moved by the reduction motor drive on one of the side tracks 27 C, D or E with the load at temperature and under a gaseous atmosphere on the elevator 34 from the tank and immediately immersed in the coolant where forced circulation of the coolant ensures good homogeneity of the quench.
- the manipulator 17 deposits a new load 40 on the plug 60 of oven 2 which is moved to the high position. The oven then returns to the initial position and the new charge is introduced into the oven and a new heat treatment cycle is restarted.
- the cooling tank with the load after quenching before dripping is moved in front of the washing station 9 or in front of the other washing station.
- Station 9 is intended for washing after quenching in the oil tank and the other station is intended for washing after quenching in the salt tank.
- the quenched charge is extracted from the liquid by the tank elevator and drained.
- the washing station is open in the high position, the handling trolley 65, see FIGS. 6 and 8, pushes the load in question into the washing station.
- the manipulator 17 picks up the washed load for a possible tempering cycle in the furnace 2 or the other similar furnace or else to be deposited on the storage stations after treatment 19.
- this installation allows, on the one hand, very great flexibility with regard to the various treatments provided and offers the possibility of aligning furnaces with very diverse heat treatment, such as austenitization, carburizing, carbonutriation, nitrocarburization or oxynitriding on the one hand and preheating, annealing and tempering on the other hand, as well as cooling tanks of various types, such as oil, water, salt or gas tanks, as well as washing stations of different designs and this in a single installation allowing rational treatment, thanks to the concept of aligning the two sets, namely the ovens and washing stations on an upper line, and the other elements such as cooling on a lower line, to provide only one manipulator integral with the installation and capable of loading and unloading each oven and each washing station, and by providing ovens which can be moved on a side track, thus making it possible to avoid the costly operation of hanging the load on the oven for a more reliable and faster heat treatment.
- Such an installation allows automation of certain manipulations only, desired by the user, that is to say partial automation
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Abstract
Description
La nécéssité de différentes branches de l'industrie d'utiliser de plus en plus fréquemment des pièces produites en série va en augmentant et aussi l'utilisation de différents traitements thermique ainsi que des alliages ou autres matériaux spéciaux formant lesdites pièces. Le besoin s'est donc accru d'utiliser des installations permettant d'effectuer des traitements thermiques variés et comportant plusieurs éléments, tels que fours ou bacs de trempe, tout en permettant l'accès facile pour pouvoir, d'une part, agencer les installations d'une manière rationnelle et, d'autre part, permettre l'automatisation des procédés de traitement.The need for different branches of industry to use more and more parts produced in series is increasing and also the use of different heat treatments as well as alloys or other special materials forming said parts. The need has therefore increased to use installations allowing various heat treatments to be carried out and comprising several elements, such as ovens or quenching tanks, while allowing easy access so as to be able, on the one hand, to arrange the facilities in a rational way and, on the other hand, allow the automation of treatment processes.
Une installation permettant d'effectuer des traitements thermiques sur des charges de pièces métalliques avec une disposition rationnelle des éléments essentiels est décrite dans le brevet européen no. 0 296 102 où les deux ensembles sont disposés l'un sous l'autre et où chaque élément du deuxième ensemble de la ligne inférieure peut être amené en regard de chaque élément du premier ensemble sur la ligne supérieure.An installation making it possible to carry out heat treatments on loads of metal parts with a rational arrangement of the essential elements is described in European patent no. 0 296 102 where the two sets are arranged one under the other and where each element of the second set of the lower line can be brought opposite each element of the first set on the upper line.
Est également connue la demande de brevet européen no. 0 533 615, du même demandeur, décrivant une installation pour le traitement thermique de charges successives comprenant un four à disposition verticale ouvert vers le bas, ce four étant capable de glisser dans un plan de glissement placé à la hauteur du four entre une position située au-dessus d'un élévateur d'enfournement et une position située au-dessus d'un bac. Cette demande de brevet décrit uniquement un four disposé en-dessus d'un bac de trempe. Ce four glissant à l'avantage de pouvoir pousser la charge d'une position sous le four dans une position au-dessus d'un bac sans la nécessité d'accrocher ou de décrocher la charge dans le ou du four.Also known is the European patent application no. 0 533 615, by the same applicant, describing an installation for the heat treatment of successive loads comprising an oven with a vertical arrangement open downwards, this oven being capable of sliding in a sliding plane placed at the height of the oven between a position located above a rack elevator and a position above a bin. This patent application only describes an oven arranged above a quenching tank. This sliding oven has the advantage of being able to push the load from a position under the oven to a position above a tray without the need to hang or unhook the load in or from the oven.
Les conditions du marché obligeant l'industrie, d'une part, d'augmenter la qualité de leurs produits ou de leurs procédés et, d'autre part, d'abaisser les prix, un objet de la présente invention est de fournir une installation de traitement thermique encore plus flexible que celle indiquée en premier lieu, tout en maintenant la qualité supérieure rendue possible avec la deuxième installation citée plus haut. Ce but est atteint par l'installation décrite dans la revendication indépendante.Market conditions obliging the industry, on the one hand, to increase the quality of their products or their processes and, on the other hand, to lower prices, an object of the present invention is to provide an installation even more flexible than that indicated in the first place, while maintaining the superior quality made possible with the second installation mentioned above. This object is achieved by the installation described in the independent claim.
L'invention sera expliquée en détail en se référant aux dessins ci-annexés présentant à titre d'exemple une forme d'exécution de l'objet de l'invention.
- La figure 1
- est une vue en élévation longitudinale schématique de l'installation selon l'invention,
- la figure 2
- est une vue en plan de dessus schématique de l'installation de la figure 1,
- la figure 3
- est une coupe à plus grande échelle selon la ligne III-III de la figure 2,
- la figure 4
- est une coupe à plus grande échelle selon la ligne IV-IV de la figure 2,
- la figure 5
- est une coupe en agrandie selon la ligne V-V de la figure 2,
- la figure 6
- est une coupe à plus grande échelle selon la ligne VI-VI de la figure 2,
- la figure 7
- est une vue en plan de dessus du manipulateur et
- la figure 8
- est une vue en plan de dessus du chariot d'une station à laver.
- Figure 1
- is a schematic longitudinal elevation view of the installation according to the invention,
- figure 2
- is a schematic top plan view of the installation of FIG. 1,
- figure 3
- is a section on a larger scale along line III-III of FIG. 2,
- figure 4
- is a section on a larger scale along line IV-IV of FIG. 2,
- figure 5
- is an enlarged section along line VV in FIG. 2,
- figure 6
- is a section on a larger scale along the line VI-VI of FIG. 2,
- figure 7
- is a top plan view of the manipulator and
- figure 8
- is a top plan view of the cart of a washing station.
Les figures 1 et 2 montrent schématiquement une installation relativement complexe pour pouvoir démontrer différentes applications et possibilités de manutention des diverses charges en traitement thermique. Il est entendu et il ressortira de cette description que les figures 1 et 2 ne montrent que quelques-unes des nombreuses possibilités d'une installation selon l'invention et que l'utilisateur est capable de modifier cette installation dans une large mesure pour l'adapter à ses besoins. En d'autres termes, grâce à l'installation selon l'invention, l'utilisateur peut, parmi un très vaste éventail de combinaisons et de possibilités, choisir et définir l'installation optimale qui répond le mieux auxdits besoins.Figures 1 and 2 schematically show a relatively complex installation to be able to demonstrate different applications and possibilities for handling various loads in heat treatment. It is understood and will emerge from this description that Figures 1 and 2 show only some of the many possibilities of an installation according to the invention and that the user is able to modify this installation to a large extent for the adapt to their needs. In other words, thanks to the installation according to the invention, the user can, from a very wide range of combinations and possibilities, choose and define the optimal installation that best meets said needs.
Les figures 1 et 2 montrent, en analogie à une installation selon le brevet européen no. 296 102, un premier ensemble 1 sur la ligne supérieure comportant un groupe de fours 2-7 ainsi qu'à une extrémité une station de lavage 9. Cette installation a initialement été prévue avec un arrangement symétrique par rapport au four 5, mais pour des raisons de présentation, le deuxième four analogue au four 2 et la deuxième station de lavage analogue à la station 9 n'ont pas été représentés.Figures 1 and 2 show, in analogy to an installation according to European patent no. 296 102, a first assembly 1 on the upper line comprising a group of ovens 2-7 and at one end a
Dans l'exemple selon les figures 1 et 2 le four 2 est un four de revenu décrit plus en détail à l'aide de la figure 5, ce four étant déplaçable verticalement par l'intermédiaire d'une potence et d'un entraînement mécanique. Les fours d'austénitisation, de cémentation ou carbonitruration sont décrits plus en détail à la figure 3.In the example according to FIGS. 1 and 2, the
Les fours 3 et 7 sont les mêmes que les fours 4, 5 ou 6 avec la différence près qu'un chauffage à basse température est integré dans leur chambre de chauffe. La machine à laver 9 est expliquée plus en détail aux figures 6 et 8. Tous les éléments du premier ensemble, à l'exception du four déplaçable verticalement, peuvent se déplacer latéralement par rapport à l'axe longitudinal des deux ensembles, comme cela se voit à la figure 2.
Le deuxième ensemble 11, voir la figure 3, est agencé sur la ligne inférieure et comporte, dans cet exemple d'exécution, trois stations de traitement, 12, 13 et 14. La station 12 est un bac de refroidissement à huile, la station 13 est un bac de refroidissement à sel et la station 14 est un bac de refroidissement à eau. Les stations de traitement 12, 13 et 14 sont disposées sur une voie horizontale 15 constituée par deux rails, de manière analogue à ce qui est décrit dans le brevet européen no. 296 102. Les bacs de traitement, ici de refroidissement, sont déplaçables librement sur cette voie horizontale pour pouvoir venir en regard de n'importe quel four.The
Il est évident que dans une installation déterminée, les bacs sont arrangés de telle manière que le chemin parcouru par ces bacs soit minimum. Cela veut dire que, dans une installation déterminée et conçue pour une ou des séquences de travail déterminées, il n'est pas nécessaire que chaque bac vienne en regard du chaque four mais bien sûr seulement en regard du ou des four(s) prévu(s) pour les traitements envisagés.It is obvious that in a given installation, the tanks are arranged in such a way that the path traveled by these tanks is minimum. This means that, in a specific installation designed for one or more specific work sequences, it is not necessary for each tank to come opposite each oven but of course only opposite the planned oven (s) ( s) for the treatments envisaged.
Les charges sont chargées et déchargées à l'aide d'un manipulateur 17 monté sur une voie longitudinale 16 constituée de deux rails dont le plan est perpendiculaire à celui formé par les voies 15. Ce manipulateur, sur lequel on reviendra plus en détail à l'appui des figures 3 et 7, peut se déplacer le long de l'installation pour charger ou décharger n'importe quel élément du premier ensemble, après avoir pris la charge à traiter sur les stations de stockage avant traitement 18 pour la déposer, après le traitement désiré, sur les stations de stockage après traitement 19. Ceci est indiqué symboliquement par les flèches M.The loads are loaded and unloaded using a
La figure 3 montre une coupe selon la ligne III-III de la figure 2 avec, en ligne supérieure, le four 5 et, en ligne inférieure, le bac 13 de l'ensemble 11 ainsi que le manipulateur 17. Le four 5 est semblable au four divulgué et décrit en détail dans la demande de brevet européen no. 533 615, à laquelle il est fait explicitement référence. Le four 5 est un four à cloche 20 présentant dans sa base une ouverture 21 limitée par une ceinture 22. Des corps de chauffe 23, une turbine 24 et une double chemise 25 assurent l'homogénéité des vitesses des gaz de traitement dans la charge 40 par circulation forcée à l'intérieur et autour de la cloche 20.Figure 3 shows a section along line III-III of Figure 2 with, in the upper line, the
Le four 5 est mobile de gauche à droite et de droite à gauche dans le plan du dessin dans la figure 3, la position du four à droite, au-dessus du bac 13, étant indiquée en ligne pointillée. La course du four est indiquée par la flèche CF. Pour cela, il est porté par des galets 26 qui roulent sur une voie de roulement latérale 27D, et est entrainé par un moteur réducteur à crémaillère 10.The
Dans la position de la figure 3, le four 5 est fermé au moyen d'un bouchon 28 qui est supporté par le plateau 29 d'un élévateur 30, guidé par une potence 31 et entraîné par un moteur réducteur 32 et crémaillère 32A. La commande du moteur permet de fermer hermétiquement le four 5. Cet arrangement permet une rapide montée de température de la charge et a l'avantage d'assurer un traitement thermique de grande précision où la dispersion de la température dans l'ensemble de la charge est réduite.In the position of Figure 3, the
Ce four 5 ainsi que les fours 4 et 6 permettent divers traitements comme l'austénitisation, la cémentation, la cémentation accélérée, la carbonitruration, la nitruration, le recuit et le revenu.This
En déplaçant le four 5 sur la droite à la figure 3, il se trouve au-dessus du bac de trempe ou de refroidissement 13, en l'occurrence un bac de refroidissement à sel ou a eau. Quand le four est déplacé, les galets 26 roulent sur la voie latérale 27D formée par exemple par des rails. L'entraînement peut être à crémaillère. Ce bac de trempe 13 est un bac connu en soi et est de forme rectangulaire en plan, fermé par un couvercle 33 et contenant un élévateur 34 constitué d'une potence 35, d'un bras de support 36 et d'un plateau ou grille de manutention 37 (voir aussi la Fig. 2). La potence est équipée d'un moteur réducteur et d'une crémaillère 38. Le couvercle 33 du bac est déplaçable à l'aide d'un mécanisme de déplacement 68 comprenant un piston agissant sur une pièce de forme, voir Fig. 2.By moving the
A l'intérieur du bac, une virole de guidage de fluide 39 délimite un canal qui permet un flux homogène du liquide de refroidissement à travers la charge 40 par l'intermédiaire d'un circulateur ou d'une pompe de brassage 41. Le couvercle 33 est muni d'une ouverture à travers laquelle peut passer le plateau 37 de l'élévateur 34.Inside the tank, a
Le manipulateur 17, prévu pour assurer le transport de la charge 40, est attaché à l'arrière de l'installation en se déplacant sur la voie de chargement 16 comprenant un rail supérieur 42 de support et un rail inférieur 43 sur lequel roulent les galets 44 du manipulateur. Celui-ci peut donc atteindre chaque élément de l'ensemble 1 de la ligne supérieure de l'installation ainsi que les stations 18, 19. Le manipulateur comporte un caisson 45 enfermant un élévateur 46 constitué d'une potence 47 équipée d'un moteur électrique réducteur et un excentrique 48 agissant sur un bras de support 49.The
Sur le bras de support 49 est monté un plateau de transfert latéral 50 entraîné par un moteur réducteur et crémaillère 51 permettant de déplacer la charge latéralement. La course de ce plateau latéral est indiquée par une flèche CM. On voit sur la figure 7 qu'une extrémité de ce plateau 50 est en forme de demi-cercle, apte à recevoir une grille de base 52 d'une charge 40 constituée de pièces en vrac dans des paniers empilés. Cet agencement permet de n'utiliser qu'un seul manipulateur pour la charge et décharge des station 18 aux stations 9-2-3-4-5-6-7-8 et 19 (Fig. 2).On the
Le manipulateur permet de déposer une charge sur la surface plane de glissement 8 du bouchon 28 placé sur le plateau 29 amené en position intermédiaire. Cette opération de transfert étant effectuée, on conçoit que le manipulateur 17 peut être évacué et que l'élévateur 30 peut être entraîné de façon à enfourner la charge 40 par descente et retour et en même temps à fermer le four au moyen du bouchon 28. L'opération de transfert de la charge après un traitement thermique à haute température et sous athmospère contrôlée est analogue à celle décrite dans la demande de brevet européenne no. 533 615. L'élévateur 30 du four est actionné de façon à venir se placer dans une position intermédiaire entre la position de fermeture du four visible à la figure 3 et la position inférieure de chargement décrite précédemment. Dans cette position intermédiaire, le bouchon 28 est extrait de la cloche du four et sa surface supérieure plane 8 se trouve à fleur du plan supérieur du couvercle 33 du bac 13.The manipulator makes it possible to deposit a load on the flat sliding
Le four est alors déplacé de gauche à droite, et la ceinture de base 22 du four pousse la grille de base 52 sur la face de glissement 8 du bouchon 28 et fait glisser cette grille jusqu'à ce qu'elle parvienne sur le couvercle 33. Le déplacement du four se poursuit jusqu'à ce que la grille 52 se trouve sur la face supérieure du plateau 37 de l'élévateur 34 du bac qui a été amené dans une position où cette surface supérieure se trouve aussi à fleur de la surface 33. Il suffit dès lors de manoeuvrer l'élévateur 34 de façon à faire déscendre la charge dans le bac, puis de charger une nouvelle charge sur le bouchon 28 par l'intermédiaire du manipulateur 17 et de ramener le four dans sa position initiale et de le refermer au moyen de l'élévateur 30 et du bouchon 28.The oven is then moved from left to right, and the base belt 22 of the oven pushes the
Cette partie de l'installation est dès lors prête pour un nouveau cycle de traitement. Il en ressort que ces fours à déplacement latérale ne nécessitent aucun accrochage de la charge et qu'aucune pièce mécanique en mouvement se trouve exposée à la chaleur, ce qui permet une immersion de la charge en moins de 5 secondes, cela en permanence sous protection gazeuse. Donc aucune pénétration d'air, et par conséquent aucune oxydation, est possible.This part of the installation is therefore ready for a new treatment cycle. It turns out that these lateral displacement ovens do not require any hooking of the load and that no moving mechanical part is exposed to heat, which allows the load to be immersed in less than 5 seconds, this permanently under protection carbonated. So no air penetration, and therefore no oxidation, is possible.
Le bac de refroidissement 13 avec la charge après trempe et avant égouttement est déplacé devant une station de lavage, en l'occurrence la station de lavage non représentée à la droite de la figure 2, pour le lavage après trempe dans le sel du bac 13. Comme il va être décrit plus loin à l'aide de la figure 8, la charge trempée est extraite du liquide par l'ascenseur du bac, puis égouttée et ensuite transférée dans la station de lavage pour être évacuée par le manipulateur 17 qui va déposer la charge sur les stations de stockage après traitement 19.The
Dans l'installation selon les figures 1 et 2, le four 5 de la figure 3 est similaire au four 4 et 6 tandis que le four 3 est montré schématiquement à la figure 4, ce four étant similaire au four 7. Le four 3 (ou 7) se différencie du four 5 décrit plus haut à l'aide de la figure 3 par un chauffage à basse température 53 intégré dans la chambre de chauffe 54. Puisque ce four est à basse température, les parois 55 sont un peu moins épaisses que celles des fours 4, 5 ou 6. Les autres éléments du four à cloche ainsi que l'élévateur 30 sont les mêmes, tout comme le moteur 56 de l'entraînement à crémaillère 57 du four 3 (7) sur la voie latérale 27B (27F).In the installation according to FIGS. 1 and 2, the
La figure 5 montre schématiquement un autre type de four, à savoir un four de préchauffe 2. Ce four 2 est déplaçable en hauteur par l'intermédiaire d'une potence 58 et d'un entraînement mécanique 59. Dans cette exécution, le bouchon 60 est fixe et lorsque le four est en position supérieure, la charge 40 peut être déposée sur le bouchon par le manipulateur 17 et ensuite le four redescend sur la charge et le cycle de traitement thermique démarre. Le bouchon fixe est équipé d'une turbine de circulation de gaz 61. Le manipulateur 17 est le même que décrit auparavant. Pour décharger le four après le traitement thermique, le four est amené dans sa position supérieure et la charge peut être déchargée par le manipulateur.FIG. 5 schematically shows another type of oven, namely a preheating
La figure 6 montre la coupe selon la ligne VI-VI de la figure 2 avec en plus la coupe (en ligne pointillée) du manipulateur et un des bac de refroidissement décrit précédemment à l'aide de la figure 3. La machine à laver 9 comprend deux réservoirs d'eau 66 avec deux circuits d'eau indépendants 62 et 63, et au-dessus une chambre étanche 64 qui peut être déplacée vers le haut pour que la charge puisse être transférée soit au moyen du manipulateur 17, soit au moyen du chariot 65 se déplaçant le long d'une voie latérale 27A à l'aide d'un moteur réducteur 67 et crémaillère. Ce chariot comporte aussi un plateau en demi-cercle 65A adapté pour pousser une grille 52 circulaire supportant la charge (Fig. 7).Figure 6 shows the section on line VI-VI of Figure 2 with in addition the section (in dotted line) of the manipulator and one of the cooling tanks described above using Figure 3. The
Après le refroidissement de la charge dans le bac de refroidissement 13, la charge trempée extraite du liquide par l'ascenseur 34 du bac est égouttée. Après égouttement, la station de lavage est ouverte en position haute, le chariot de manutention 65 pousse la charge en question dans la station de lavage. Après le cycle de lavage, le manipulateur 17 vient chercher la charge pour un cycle de revenu, éventuellement dans la station 2, ou alors pour être déposée sur les stations de stockage après traitement 19.After the load in the
Pour donner un exemple parmi beaucoup d'autres possibilités de manutention des diverses charges en traitement thermique, l'on considera la cémentation et la trempe. Le manipulateur 17 prend la charge 40 à traiter sur les stations de stockage avant traitement 18 et introduit la charge dans la machine à laver 9. Après lavage, le manipulateur décharge la station 9 puis se met en position d'attente devant la station de travail pour le traitement de cémentation désiré, à savoir un des fours 4, 5 ou 6. Ceux-ci sont des fours avec les possibilités suivantes:
- pour l'austénitisation-cémentation-carbonitruration sous azote jusqu'à 750° C,
- sous méthanol (+azote) au-dessus de 750° C max. 1'100° C sous gaz ou max. 1'230° C sous gaz,
- carbonitruration avec une adjonction de 3 à 5 % NH3,
- Dispositif de refroidissement rapide des charges sous atmosphère par une ventilation extérieure au moufle.
- for austenitization-carburization-carbonitriding under nitrogen up to 750 ° C,
- under methanol (+ nitrogen) above 750 ° C max. 1'100 ° C under gas or max. 1'230 ° C under gas,
- carbonitriding with an addition of 3 to 5% NH 3 ,
- Device for rapid cooling of loads in an atmosphere by ventilation outside the muffle.
Si la station est en cours de traitement d une ancienne charge, il y a lieu d'attendre la fin du traitement et l'évacuation de la charge par une trempe dans un des bacs 12, 13 ou 14. Comme décrit auparavant, ces bacs peuvent être
- un bac a eau
- un bac à huile, max. 100° C
- un bac à huile, max. 200° C
- un bac à sel, max. 600° C
- un bac de refroidissement sous azote, basse ou haute pression
- ou d'autres bacs connus en soi.
- a water tank
- one oil tank, max. 100 ° C
- one oil tank, max. 200 ° C
- salt container, max. 600 ° C
- a cooling tank under nitrogen, low or high pressure
- or other tanks known per se.
Le four étant déplacé vers l'arrière, la charge par l'intermédiaire du manipulateur 17 est déposée sur le bouchon 28 reposant sur l'ascenseur 30 puis immédiatement descendue en position basse et le four revient en position de travail. La charge est introduite dans le four pour le cycle de traitement thermique par l'intermédiaire de l'ascenseur 30 du four.The oven being moved backwards, the load via the
En fin de cycle, le bac de refroidissement 12, 13 ou 14, selon le choix de l'opérateur, est positionné devant le four en question en se déplaçant sur la voie horizontale 15. Une nouvelle charge est en attente sur le manipulateur 17.At the end of the cycle, the
L'opérateur commande l'opération de trempe, le four est ouvert partiellement puis déplacé immédiatement par l'entraînement du moteur réducteur sur une des voies latérales 27 C, D ou E avec la charge à température et sous atmosphère gazeuse sur l'ascenseur 34 du bac puis immédiatement immergé dans le liquide de refroidissement où une circulation forcée du liquide de refroidissement assure une bonne homogénéïté de la trempe. De suite, le manipulateur 17 dépose une nouvelle charge 40 sur le bouchon 60 du four 2 qui est déplaçé en position haute. Le four revient alors en position initiale et la nouvelle charge est introduite dans le four et un nouveau cycle de traitement thermique redémarre.The operator controls the quenching operation, the oven is partially opened and then immediately moved by the reduction motor drive on one of the side tracks 27 C, D or E with the load at temperature and under a gaseous atmosphere on the
Ensuite, le bac de refroidissement avec la charge après trempe avant égouttement est déplacé devant la station de lavage 9 ou devant l'autre station de lavage. La station 9 est prévue pour le lavage après trempe dans le bac à huile et l'autre station est prévue pour le lavage après trempe dans le bac à sel. La charge trempée est extraite du liquide par l'ascenseur du bac et égouttée. Après égouttement, la station de lavage est ouverte en position haute, le chariot de manutention 65, voir figures 6 et 8, pousse la charge en question dans la station de lavage. Après le cycle de lavage, le manipulateur 17 vient chercher la charge lavée pour un cycle de revenu éventuel dans le four 2 ou l'autre four similaire ou alors pour être déposée sur les stations de stockage après traitement 19.Then, the cooling tank with the load after quenching before dripping is moved in front of the
Il ressort de la description que cette installation permet d'une part une très grande flexibilité quant aux divers traitements prévus et offre la possibilité d'aligner des fours à traitement thermique très divers, tels que d'austénitisation, de cémentation, de carbonutriration, de nitrocarburation ou d'oxynitruration d'une part et de préchauffe, de récuit et de revenu d'autre part, ainsi que des bacs de refroidissement de divers types, tels que bacs à huile, à eau, à sel ou à gaz, ainsi que des stations de lavage de différentes conceptions et ceci dans une seule installation permettant le traitement rationnel, grâce au concept d'aligner les deux ensembles, à savoir les fours et les stations de lavage sur une ligne supérieure, et les autres éléments tel que bacs de refroidissement sur une ligne inférieure, de ne prévoir qu'un seul manipulateur solidaire de l'installation et pouvant charger et décharger chaque four et chaque station de lavage, et en prévoyant des fours déplaçables sur une voie latérale, permettant ainsi d'éviter l'opération onéreuse d'accrochage de la charge au four pour un traitement thermique plus fiable et plus rapide. Une telle installation permet une automatisation de certaines manipulations seulement, souhaitées par l'utilisateur, c'est-à-dire une automatisation partielle, ou une automatisation totale.It emerges from the description that this installation allows, on the one hand, very great flexibility with regard to the various treatments provided and offers the possibility of aligning furnaces with very diverse heat treatment, such as austenitization, carburizing, carbonutriation, nitrocarburization or oxynitriding on the one hand and preheating, annealing and tempering on the other hand, as well as cooling tanks of various types, such as oil, water, salt or gas tanks, as well as washing stations of different designs and this in a single installation allowing rational treatment, thanks to the concept of aligning the two sets, namely the ovens and washing stations on an upper line, and the other elements such as cooling on a lower line, to provide only one manipulator integral with the installation and capable of loading and unloading each oven and each washing station, and by providing ovens which can be moved on a side track, thus making it possible to avoid the costly operation of hanging the load on the oven for a more reliable and faster heat treatment. Such an installation allows automation of certain manipulations only, desired by the user, that is to say partial automation, or total automation.
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