ES2226824T3 - Dispositivo de carga de piezas a tratar termicamente. - Google Patents

Abstract

Dispositivo de carga para el soporte de piezas a tratar térmicamente, que comprende: - un zócalo (12); - un tabique (14) que se eleva por encima del zócalo; y - una pluralidad de brazos de soporte (20) fijados al tabique y que se extienden sensiblemente horizontalmente a partir de éste hasta sus extremos libres, estando los brazos dispuestos de forma sensiblemente simétrica con respecto al tabique, - de manera que las piezas a tratar (A; B) pueden ser soportadas en voladizo por dichos brazos y la carga y la descarga de piezas puede ser realizada de forma simétrica por los dos lados del tabique, caracterizado porque está realizado en un material compuesto carbono-carbono o en material compuesto con matriz cerámica.

Description

Dispositivo de carga de piezas a tratar térmicamente.

Campo de la invención

La invención se refiere a un dispositivo de carga, o utillaje, destinado a soportar unas piezas en un horno de tratamiento técnico.

Un campo particular, pero no exclusivo, de aplicación de la invención es el de los utillajes de soporte de piezas en un horno de cementación.

Antecedentes de la invención

En el campo citado, los utillajes más corrientemente utilizados son metálicos. Presentan los principales inconvenientes siguientes:

- se cementan y resultan rápidamente quebradizos, lo que puede provocar graves desórdenes en los hornos;

- deben ser macizos para evitar deformaciones demasiado importantes bajo carga, deformaciones que a su vez podrían provocar deformaciones de las piezas soportadas, que necesitarían un rectificado ulterior y, por consiguiente, una pérdida de espesor de la capa cementada;

- unos utillajes macizos hacen más difíciles los intercambios gaseosos y disminuyen el rendimiento de carga, es decir la parte de volumen útil ocupada por las piezas a tratar;

- los choques térmicos violentos pueden provocar deformaciones y roturas del metal; y

- las inevitables variaciones dimensionales de origen térmico hacen imposible la robotización de las operaciones de carga y de descarga de las piezas y de manutención del utillaje, en razón de un defecto redhibitorio de precisión de posición.

Es ya conocido, en particular por el documento EP 0 518 746-A, utilizar un material compuesto termoestructural, en lugar de un material metálico, para realizar unas soleras de hornos de tratamiento térmico. Pueden estar previstas varias soleras estando separadas unas de las otras por unas riostras realizadas también en un material compuesto termoestructural. El material compuesto utilizado es un material compuesto carbono-carbono (C-C) o un material compuesto con matriz cerámica (CMC).

Sin embargo, este dispositivo de carga conocido no resulta adecuado para realizar una carga óptima, como podría ser deseado cuando deben ser tratadas un número relativamente elevado de piezas idénticas. Además, este dispositivo no se presta a la robotización de las operaciones de carga y descarga de las piezas.

El documento US-A-1813085 muestra un dispositivo similar realizado en material refractario.

Objeto y resumen de la invención

La presente invención tiene por objeto evitar los inconvenientes citados de los dispositivos de la técnica anterior y propone a este fin un dispositivo de carga realizado esencialmente en material compuesto termoestructural que comprende: un zócalo, un tabique que se eleva por encima del zócalo y que comprende, por ejemplo, unos montantes entre los cuales se extienden unas traviesas, y una pluralidad de brazos de soporte fijados al tabique y que se extienden sensiblemente horizontalmente a partir de éste hasta sus extremos libres, estando los brazos dispuestos de forma sensiblemente simétrica a uno y otro lado del tabique, de manera que unas piezas a tratar pueden ser soportadas en voladizo por dichos brazos.

El dispositivo de carga, debido a su realización en material compuesto termoestructural y a la presencia de brazos horizontales que tienen un extremo libre, ofrece la precisión de posición y la accesibilidad requeridas para una robotización de las operaciones de carga y de descarga de las piezas a tratar. En efecto, los materiales compuestos termoestructurales tales como los compuestos C-C y los CMC se caracterizan por su estabilidad dimensional y su resistencia a la flexión, permitiendo ésta la carga de las piezas en voladizo.

Además, un dispositivo de este tipo puede ser realizado de forma ligera y aérea, ofreciendo al mismo tiempo una gran capacidad de llenado. Es por tanto fácil de manipular, ofrece una gran capacidad de intercambios con las piezas a tratar, en particular cuando tienen lugar operaciones de cementación o de temple, y presenta un rendimiento elevado de carga.

Además, extendiéndose los brazos de forma sensiblemente simétrica de los dos lados del tabique, se puede realizar una carga equilibrada.

Además también, su realización permite una construcción modular que hace el dispositivo de carga fácilmente adaptable a diferentes dimensiones de piezas y a diferentes instalaciones de tratamiento térmico a partir de elementos de base estándar.

Según una particularidad del dispositivo de carga, unos pivotes pueden estar montados sobre los brazos de soporte para materializar unos emplazamientos de piezas a tratar. Éstas podrán ser enfiladas o enganchadas sobre los brazos del soporte, cuando presenten un paso interno, o podrán ser suspendidas apoyándose sobre dos brazos próximos.

Breve descripción de los dibujos

La invención se comprenderá mejor con la lectura de la descripción dada a continuación a título indicativo pero no limitativo con referencia a los planos anexos, en los cuales:

- la figura 1 es una vista esquemática en perspectiva de un primer modo de realización de un dispositivo de carga de acuerdo con la invención;

- la figura 2 es una vista explosionada que muestra una parte de los elementos del dispositivo de carga de la figura 1 antes de su ensamblado mutuo; y

- la figura 3 es una vista esquemática en perspectiva de un segundo modo de realización de un dispositivo de carga de acuerdo con la invención.

Descripción detallada de modos de realización

En la descripción que sigue, se hace referencia a unos dispositivos de carga para piezas metálicas a cementar. La invención no está limitada a dicha aplicación y engloba más generalmente la carga de piezas, metálicas o no, que deberán sufrir un tratamiento térmico.

El dispositivo de carga 10 de la figura 1 conviene en particular para el soporte de piezas anulares A, tales como unos piñones de cajas de velocidades. Solamente algunas piezas A están representadas en la figura 1.

El dispositivo comprende (figuras 1 y 2) una estructura de soporte constituida esencialmente por un zócalo o suela 12, por un tabique vertical 14 soportado por el zócalo 12, en la parte media de éste, por cartelas de refuerzo laterales 16, 18 y por brazos de soporte horizontales 20. El tabique central 14 comprende unos montantes laterales 140, 142 entre los cuales se extienden unas traviesas horizontales 144. Los brazos de soporte 20 están formados por unas barras 22 que, en su parte central, están soportadas por las traviesas 144. Las barras 22 se extienden a uno y otro lado del tabique 14, formando cada una dos brazos opuestos alineados de iguales dimensiones. En su extremo alejado del tabique 14, los brazos 20 están libres.

En una variante, los brazos de soporte horizontales 20 podrán estar roscados sobre el tabique 14, a uno y otro lado de éste. Los brazos están montados de forma sensiblemente simétrica con respecto al plano vertical medio del tabique. Esto significa que los brazos son sensiblemente de las mismas dimensiones y están en el mismo número a cada lado del tabique, pero no necesariamente exactamente alineados dos a dos.

Los elementos anteriores constitutivos de la estructura de soporte están realizados en un material compuesto termoestructural.

Los materiales compuestos utilizables son los materiales compuestos carbono/carbono (C/C) y los materiales compuestos con matriz cerámica (CMC). Los compuestos C/C se obtienen por realización de una preforma fibrosa con fibras de carbono y densificado de la preforma por formación de una matriz carbono en el seno de su porosidad. La matriz carbono puede ser obtenida por vía líquida, es decir por impregnación de la preforma por medio de una composición líquida (tal como un resina) precursora de carbono y tratamiento para transformar el precursor en carbono, o por vía gaseosa, es decir por infiltración química en fase vapor. Los CMC se obtienen por la realización de una preforma fibrosa con fibras refractarias, por ejemplo fibras de carbono o de cerámica, y densificado de la preforma por formación de una matriz cerámica en el seno de su porosidad. De forma conocida, la matriz cerámica, por ejemplo de carburo de silicio (SiC) puede ser obtenida por vía líquida o por infiltración química en fase vapor.

Una ventaja de los materiales compuestos termoestructurales reside en sus excelentes propiedades mecánicas, en particular su comportamiento a flexión.

Es por consiguiente posible soportar las piezas anulares A enfilándolas sobre los brazos 20 a partir de sus extremos libres, descansando las piezas A en voladizo, sin inducir flexión de los brazos. Ventajosamente, el conjunto de la carga es equilibrado repartiendo las piezas igualmente a cada lado del tabique 14.

Otra ventaja de los materiales compuestos termoestructurales reside en su gran estabilidad dimensional, incluso cuando son expuestos a grandes variaciones de temperatura. Esto permite conservar para los brazos de soporte 20 unas referencias de posición prácticamente invariables y por tanto tener la precisión requerida para la robotización de las operaciones de carga y de descarga. El modo de soporte las piezas A sobre los brazos 20 permite además hacer fácil esta robotización.

La realización del dispositivo de carga con unos brazos 20 que se extienden a cada lado del tabique 14, de forma sensiblemente simétrica con respecto a éste, permite además realizar la carga y la descarga simultáneamente y simétricamente de los dos lados del tabique. Resulta de ello una importante ganancia de tiempo para la realización de estas operaciones.

Se observará que las piezas A podrán ser dispuestas sobre los brazos 20 una al lado de la otra o en unos emplazamientos predeterminados, estando éstos por ejemplo materializados por unas escotaduras formadas en los brazos.

Como se puede ver más particularmente en la figura 2, los montantes 140, 142 tienen unas partes extremas 140a, 142a que se acoplan en unos alojamientos correspondientes 12a, 12b formados en el zócalo 12, mientras que las traviesas 144 tienen unas partes extremas 144a, 144b que se acoplan en unos alojamientos, tales como 142c, formados en los montantes 140, 142. Dichos alojamientos 142c pueden estar previstos a intervalos regulares a lo largo de los montantes 140, 142 a fin de montar las traviesas 144 con un intervalo determinado en función del volumen de las piezas A en dirección vertical. las cartelas 16, 18 presentan unos tetones 16a, 18a a lo largo de sus bordes inferiores que se introducen en unos alojamientos correspondientes 12c, 12d formados en el zócalo 12. Los montantes 140, 142 se apoyan sobre las cartelas 16, 18 por unas escotaduras 140d, 142d formadas a lo largo de sus bordes exteriores.

Cada barra 22 presenta en su parte central una muesca 22a que coopera con una muesca 144c formada en una traviesa 144 a fin de realizar un empotramiento de la barra sobre la traviesa. Cada traviesa presenta unas muescas 144c repartidas en su longitud a fin de montar unas barras 22 sobre una misma traviesa con un intervalo determinado en función del volumen de las piezas A en dirección horizontal.

El carácter modular de la estructura de soporte puede ser completado realizando cada montante 140, 142 no en una sola pieza, sino en varias piezas ensambladas extremo con extremo.

En una variante, los montantes 140, 142 y traviesa 144 del tabique 14 pueden estar realizados en una sola pieza por ejemplo por mecanizado de una placa de material compuesto termoestructural.

La figura 1 muestra que el dispositivo de carga posee una capacidad muy grande de llenado presentando al mismo tiempo una estructura ligera y aérea, pudiendo unos vaciados ser practicados en unos elementos de la estructura tal como el zócalo 12 y las cartelas 16, 18. La manutención de un dispositivo de carga completo es por tanto fácil. Además, cuando el tratamiento térmico comprende la difusión de gases en contacto con las piezas, los intercambios gaseosos con las piezas están facilitados.

El dispositivo de carga de la figura 3 se distingue del de la figura 1 porque está más particularmente destinado al soporte de piezas macizas alargadas, tales como unos árboles B que están dispuestos verticalmente (en la figura 3, unas piezas B están representadas solamente en un lado del dispositivo de carga). Además, los emplazamientos de las piezas B están materializados por unos pivotes 26 sobre los cuales las piezas descansan.

La construcción de la estructura de refuerzo es idéntica a la de la figura 1, con el zócalo 12 de soporte del tabique central 14 sobre el cual están montadas la barras 22 que forman los brazos horizontales 20 que tienen sus extremos libres. El número de las traviesas 144 del tabique central, entre los montantes 140, 142, y la separación entre las traviesas son determinados en función del volumen vertical de las piezas B. La separación mutua entre los brazos 20 es determinada en función del volumen horizontal de las piezas B.

Se destaca en efecto que cada pieza B descansa por un escalonado sobre dos pivotes 26 soportados por unos brazos adyacentes 20 en unos mismos emplazamientos sobre estos brazos, siendo cada pieza introducida para su carga en el intervalo entre dos brazos. Los pivotes 26 están repartidos a lo largo de cada brazo con una separación mutua función del volumen horizontal de las piezas B, en dirección paralela a los brazos 20.

Los pivotes 26 pueden estar realizados en un material compuesto termoestructural, por ejemplo el mismo que el de los otros elementos de la estructura de soporte, o en material metálico refractario. Los pivotes 26 pueden estar en forma de grapas simplemente montadas ligeramente a forzamiento sobre los brazos 20, sin pegado.

Aunque se haya representado, las figuras 1 y 3, unos dispositivos de carga que soportan cada uno unas piezas idénticas, desde luego podrán ser dispuestas piezas de formas diferentes sobre un mismo dispositivo de carga.

Claims (5)

1. Dispositivo de carga para el soporte de piezas a tratar térmicamente, que comprende:

- un zócalo (12);

- un tabique (14) que se eleva por encima del zócalo; y

- una pluralidad de brazos de soporte (20) fijados al tabique y que se extienden sensiblemente horizontalmente a partir de éste hasta sus extremos libres, estando los brazos dispuestos de forma sensiblemente simétrica con respecto al tabique,

- de manera que las piezas a tratar (A; B) pueden ser soportadas en voladizo por dichos brazos y la carga y la descarga de piezas puede ser realizada de forma simétrica por los dos lados del tabique, caracterizado porque está realizado en un material compuesto carbono-carbono o en material compuesto con matriz cerámica.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además unos pivotes (26) montados sobre los brazos (20) para materializar unos emplazamientos de soporte de piezas (B).

3. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque el tabique (14) comprende unos montantes (140, 142) entre los cuales se extienden unas traviesas.

4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los brazos de soporte (20) están formados por unas barras (22) que se extienden cada una a uno y otro lado del tabique formando dos brazos opuestos.

5. Dispositivo según las reivindicaciones 3 y 4, caracterizado porque las barras (22) están empotradas sobre las traviesas (144) del tabique.