FR2461550A1 - Procede et dispositif pour le durcissement d'organes de machines a saillies - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE ET UN DISPOSITIF PERMETTANT DE REALISER UN DURCISSEMENT D'ORGANES DE MACHINES A SAILLIES EN LES SOUMETTANT A UNE DEFORMATION PLASTIQUE. LE PROCEDE CONSISTE A APPLIQUER A LA COUCHE SUPERFICIELLE DE CHAQUE SAILLIE 1 UN TRAITEMENT OBTENU EN LUI APPLIQUANT UN EFFORT REPARTI QUI PRODUIT UNE DEFORMATION PLASTIQUE DU MATERIAU DANS LA ZONE DE LA SECTION DANGEREUSE DE LA SAILLIE 1, SIMULTANEMENT AVEC SA DEFORMATION PLASTIQUE PAR FLEXION. CE PROCEDE EST MIS EN OEUVRE A L'AIDE D'UNE MOLETTE 20 A SURFACE ACTIVE PROFILEE. APPLICATION: DURCISSEMENT D'ORGANES DE MACHINES A SAILLIES TRAVAILLANT SOUS UNE CHARGE REVERSIBLE.

Description

L'invention, due à ZHURAVLEV German Alexandrovich, GUREVIGH Vladimir Samuilovich et AGEEV Alexandr Ivanovich, est relative au domaine des méthodes de durcissement des organes de machines par un changement de leur état de contrainte et des propriétés physiques du métal, obtenu en les soumettant à une déformation plastique, et elle concerne dans ce domaine les procédés et dispositifs pour le durcissement des organes de machines à saillies.

L'invention peut avantageusement être appliquée au durcissement des organes de machines à saillies, travaillant en particulier sous des charges réversibles, ce qui est le cas par exemple des dents de roues dentées et des ailettes de turbines.

A l'heure actuelle, une grande extension a été donnée aux procédés d'accroissement de la résistance des organes de machines mettant en oeuvre une déformation plastique du métal de la pièce pour obtenir le durcissement. Dans ces procédés, la déformation plastique est mise en oeuvre pour changer les propriétés physiques du métal, notamment sa charge de rupture, sa limite élastique, sa dureté, sa macro et sa microstructure et ses contraintes internes.

On sait que la déformation plastique d'un métal ayant la faculté de durcir provoque un accroissement de la charge de rupture, de la limite élastique et de la dureté du matériau comparativement aux valeurs initiales.

En outre, si une section quelconque de la pièce se trouve dans un état de contrainte irrégulier lors de la déformation tique ou élasto-plastique, après enlèvement de la charge il apparai dans cette section des contraintes résiduelles conditionnées par les taux de déformation différents des diverses portions de 1" section.

Les procédés connus de durcissement exploitant les phénomènes physiques indiqués pour la déformation plastique de la. sur"a- ce des pièces ont reçu le nom de procédés de durcissement par déformation plastique superficielle (DPS). La DPS se manifeste d'une manière particulièrement favorable sur les pièces présentant des zones de concentration de contraintes, notamment sur les organes de machines à saillies chargées travaillant sous des charges variables.

En particulier, on connaît bien des procédés de durcissement par DPS pour des pièces à saillies telles que les roues dentées, les ailettes de turbines, les vilebrequins. La déformation plas tique superficielle est -obtenue par grenaillage de la surface à durcir des saillies, ou bien par galetage, ou bien encore par brunissage avec un outil-diamant.

Dans l'un des procédés connus, le durcissement est obtenu par écrouissage superficiel des dents sur les roues dentées, en produisant une déformation plastique du métal au profil des dents par roulage au moyen de molettes dentées.

La déformation plastique du métal est otenue dans ce cas grâce au déplacement radial préliminaire des molettes dentées, qui sont positionnées avec un serrage déterminé correspondant au taux de durcissement requis. Les molettes déforment le métal au profil des dents de la roue à durcir et cette déformation plastique superficielle provoque une élévation des caractéristiques de résistance de la pièce.

Le durcissement par DSP est mis en oeuvre, par exemple, par un dispositif constitué par un système d'entraînement et un bâti sur lequel sont montés un mécanisme produisant la déformation plastique et un dispositif pour la fixation de la pièce à durcir.

La DPS est obtenue grâce au serrage créé entre les dents de la roue dentée à durcir et les molettes actives du mécanisme produisant la déformation plastique.

Dans ce procédé connu, le durcissement du métal n'est obtenu que jusqu'à une profondeur limitée, par exemple de 3 mm au maximum pour les dents de module m = 10 à 11 mm. Il s'ensuit que la profondeur jusqu'à laquelle règnent les contraintes de compression ne dépasse pas 0,7 mm pour m = 10 mm, aussi n'ont-elles qu'une influence relativement insignifiante sur la distribution des contraintes dans les pièces sous la charge de travail.

La déformation plastique ne se produit que dans une couche superficielle mince de la saillie de la pièce. Les tentatives faites pour augmenter la profondeur de la couche durcie par augmentation du serrage n'ont pas donné le résultat escompté, car l'augmentation du serrage provoquait un durcissement excessif du matériau à la surface, son décollement ou son écaillage.

Il est à noter que la profondeur jusqu laquelle règnent les contraintes résiduelles de compression et le caractère de la distribution de ces contraintes ont une influence capitale sur la capacité de charge et sur la résistance des organes de machines à saillies.

Toutefois, les procédés connus de DPS ne permettent pas de créer une distribution des contraintes résiduelles telle que les contraintes résultantes dans le matériau de la saillie de l'or- gane, sous la charge de travail, soient réparties d'une manière suffisamment uniforme dans toute la section dangereuse de la saillie.

Le caractère de la distribution des contraintes résiduelles dans le cas d'application des procédés connus de DPS est tel que les contraintes maximales dans la section dangereuse de la saillie de la pièce, sous la charge de travail, se situent dans la couche superficielle, tandis que le matériau du coeur ne participe que d'une manière insignifiante à l'encaissement de la charge de travail, c'est-à-dire qu'il se trouve pratiquement hors service.

On connait des procédés de durc & sement exploitant l'écrouissage massique des organes de machines à saillies.

Dans l'un des procédés connus, ce durcissement est produit par déformation plastique des dents en flexion dans le sens de la charge de travail principale.

Grâce au fait que les dents due la roue à durcir sont soumises à une flexion qui fait apparaitre dans le matériau de la dent des contraintes supérieures à la limite élastique, de même signe que les contraintes dues à la charge de travail, la section dangereuse de la dent devient le siège de contraintes résiduelles de valeur importante, régnant à de grandes profondeurs, qui modifient d'une manière marquée la distribution des contraintes sous la charge de travail, en assurant l'obtention d'un état énergétique du matériau des dents, coeur compris, plus avantageux pendant le travail des roues dentées.

La déformation plastique par flexion permet d'écrouir le matériau des dents dans la plus grande partie de la section dangereuse, ce qui est impossible à obtenir par les procédés de durcissement mettant en oeuvre la DPS.

Le durcissement des dents de roues dentées par déformation plastique en flexion dans le sens de la charge de travail principale, s'effectue à l'aide d'un dispositif comprenant un bâti sur lequel sont montés un mécanisme produisant la déformation plastique, un dispositif de fixation de la roue dentée à traiter et un actionneur pour les déplacements relatifs de ce mécanisme et de la roue dentée.

Le mécanisme produisant la déformation plastique est réali sous la forme d'un anneau avec des saillies intérieures qui, lors des déplacements relatifs de l'anneau et de la roue dentée à traiter montée coaxialement à l'intérieur de cet anneau,sur le dispositif prévu à cet effet, coopèrent avec les dents de la roue à traiter suivant leur longueur en les faisant fléchir et en faisant apparaître dans le matériau des dents de la roue des contraintes de flexion supérieures à la limite élastique et de même signe que les contraintes produites par la charge de travail. Il s'ensuit une déformation massique dans la. partie exposée de la section de la dent.

Un inconvénient de ce procédé est l'apparition, au côté de la dent opposé à celui auquel est appliquée la charge de traitement, de contraintes résiduelles d'extension. Ceci limite le champ d'application du procédé aux roues dentées dont les dents sont préférentiellement chargées dans un seul sens. En outre, la dépense d'énergie potentielle du coeur de la dent pour ltexten- sion du côté précontraint en compression diminue la valeur absolue des contraintes résiduelles de compression au côté de travail de ladite dent, c'est-à-dire que l'effet de durcissement est abaissé.

Le procédé est peu efficace dans le cas d'une charge de travail statique, ce qui limite son application aux pièces travaillant sous des charges cycliques.

On connait par ailleurs un procédé de traitement de pièces permettant d'accroltre la résistance à la flexion des roues dentées sollicitées pendant leur fonctionnement par des charges réversibles symétriques ou non. Ce procédé consiste en ce que les dents des roues dentées sont soumises à une déformation plastique par flexion, suivie d'un traitement thermique superficiel dans la zone de la section dangereuse, de chaque côté à tour de rôle.

L'application de ce procédé élève notablement les caractéris- tiques de résistance du matériau de la pièce à traiter, grâce a son traitement thermomécanique des deux côtés du profil de la dent, dans la zone de concentration des contraintes, faisant apparaitre des contraintes résiduelles de compression, ce qui rend très efficace son application aux pièces sollicitées en service par des charges de travail réversibles symétriques ou non. Les déplacements résiduels des parties déformées des pièces, dus à l'application de la charge de traitement dans un sens, sont diminués par suite de la déformation en sens inverse. Ceci rend plus facile la réalisation du profil initial ou d'un autre profil prédéterminé de la portion active de la pièce.

La séquence de durcissement thermomécanique peut être rali- sée suivant n'importe quel cycle de traitement, ce cycle pouvant être répété plusieurs fois pour augmenter l'effet.

La trempe au contour permet d'obtenir, sans opérations technologiques spéciales, un accroissement de la résistance aux action de contact des surfaces actives des pièces, et de leur résistance à l'usure.

En fait, ce procédé consiste en une flexion élasto-plastique, simultanément avec l'exécution successive d'un traitement de la couche superficielle de la pièce dans la zone de la section dangereuse, élevant d'abord les propriétés plastiques du matériau dans la zone à durcir par chauffage rapide, puis fixant le durcissement obtenu par trempe (c'est-à-dire par un durcissement thermique superficiel supplémentaire).Ceci permet d'accroitre la résistance à la fatigue et de durcir les pièces à charge de travail réversible, mais entraine une série d'inconvénients, à savoir:
a) l'accroissement de la plasticité du matériau est lié au chauffage et à l'abaissement de ses propriétés de résistance, avec diminution de la résistance élastique du coeur, ce qui limite quelque peu la valeur de l'effort de traitement par flexion, l'effet du durcissement massique et les dimensions de la zone durcie;
b) le durcissement superficiel subséquent par trempe abaisse fortement la plasticité du matériau, aussi exclut-il un durcissement plus poussé par déformation sous la même charge de traitement qu'auparavant; de surcroit, le traitement thermique accroît d'une manière appréciable la sensibilité du matériau aux concentrations de contraintes, aussi l'effet du durcissement massique est-il quelque peu abaissé;
la la combinaison de l'action d'une force extérieure avec le traitement thermique simultané (cycle complet) du même côté de la saillie de la pièce abaisse la stabilité du durcissement et limite le champ d'application du procédé aux pièces dans lesquelles la zone d'application de l'effort de flexion et la zone de chauffage sont suffisamment éloignées l'une de l'autre; les portions de surface de telles pièces entre lesdites zones doivent avoir de hautes propriétés de résistance (lors du traitement thermique il apparaît une zone de transition ramollie avec des contraintes résiduelles d'extension), et le matériau doit bien se prêter au durcissement thermique; de plus, cela complique notablement la conception du dispositif de durcissement et le processus de traitement, requiert un personnel nombreux et hautement qualifié, et augmente les dépenses d'énergie;
d) lors de l'usinage des pièces exécuté après leur durcissement chimico-thermique, la dureté et les propriétés de résistance de la couche superficielle du matériau peuvent s'abaisser;;
e) le changement de l'état de contrainte aux surfaces frontales des saillies des pièces provoque un abaissement de l'effet de durcissement dans les cas où l'état de ces surfaces influe sur la capacité de charge, un accroissement de la sensibilité au régime de traitement et un abaissement de la stabilité d ce régime, par suite de la forte différence entre les prescriptions concernant les conditions de durcissement près des surfaces frontales et loin de celles-ci (ceci se manifeste particulièrement dans le cas de déformations plastiques importantes du matériau);;
f) dans le cas de durcissement de pièces à saillies et creux alternés par application mécanique de charges, le frottement provoqué par l'introduction du dispositif d'application de la charge dans le creux et par son déplacement dans ce creux fait apparaitre des efforts tangentiels sur la surface des saillies à traiter, aux endroits contactés par le dispositif d'application de la charge; il s'ensuit un changement marqué du caractère de la mise en charge et de l'état de contrainte dans les pièces ayant des portions mises en charge à angles de profil de petites valeurs; il apparait une composante radiale de la charge diminuant l'action de la flexion et du glissement, le réglage des régimes de durcissement devient plus difficile, la stabilité du durcissement s'abaisse.

Le but de l'invention est de supprimer les inconvénients indiqués des procédés et dispositifs de durcissement antérieurs.

L'invention a donc. pour objet de créer un procédé de durcissement d'organes de machines à saillies, et un dispositif pour le réaliser, qui permettraient d'exécuter un durcissement massique par déformation plastique sans limitation vis-à-vis de la ré- versibilité des charges et du caractère du cycle des variations de la charge extérieure, qui pourraient être appliqués aux organes de machines à saillies de diverses conceptions, dont ceux travaillant avec Invention de la charge de travail et sous charges cycliques, qui tiendraient compte des divers modes de traitent, et qui augmenteraient notablement la capacité de charge cc olga- nes de machines à saillies.

Le procédé selon l'invention, pour le durcissement d'organes de machines à saillies (travaillant en particulier sous une charge de travail réversible), comprend une déformation plastique zar flexion et un traitement de la couche superficielle de la saillie dans la zone de sa section dangereuse du côté où est appliqué l'effort de flexion, le susdit procédé étant caractérisé en ce que ledit traitement de la couche superficielle est exécuté en appliquant à cette couche un effort réparti qui produit une déformation plastique du matériau dans la zone de la section dangereuse de la saillie simultanément avec sa déformation plastique par flexion.

Le durcissement par le procédé faisant l'objet de l'invention permet d'accroître la plasticité du matériau par changement de l'état de contrainte à la surface de la pièce dans la zone durcie, le durcissement étant obtenu par déformation plastique massique au côté en extension de la pièce, ce qui crée une anisotropie favorable des propriétés plastiques de la pièce, accroit la résistance des pièces travaillant sous des charges réversibles symétriques ou non, et ce avec n'importe quel cycle de traitement thermique ou thermochimique antérieur, un tel effet étant obtenu grâce à la réalisation simultanée de l'accroissement de la plasticité et de la résistance du matériau de la couche superficielle de la pièce dans la zone de la section dangereuse, et de la flexior élasto-plastique.

Ces dispositions, ainsi que le traitement par un effort réparti produisant une pression hydrostatique dans toute la zone des fortes contraintes de traction cue à la flexion, permettent de mettre en oeuvre de grands efforts de flexion et, par consé- quent, d'exploiter pleinement le durcissement massique par flexion, tout en étendant son application aux pièces à charge de travail réversible.

L'extension de la nomenclature des pièces pouvant être traités par le procédé faisant l'objet de l'invention, ainsi que la simplicité de ce procédé et l'accroissem.ent de la stabilité' du durcissement, résultent de l'absence de la combinaison de l'action d'un effort et d'un traitement thermique simultanés du même côté du profil de la pièce. De plus, le procédé selon l'invention peut aussi être appliqué à des pièces du type roue dentée, à hauteur relativement faible des saillies, de telles pièces devant répondre à des prescriptions sévères concernant les propriétés de résistance en dehors de la zone de la section dangereuse. Il convient également pour des pièces réalisées en matériaux se prêtant mal à la trempe, avec des concentrations de contraintes importantes.La conception des dispositifs de durcissement et le processus de traitement sont notablement simplifiés. De plus, il n'est pas nécessaire que le personnel soit hautement qualifié et le nombre des opérateurs nécessaires diminue, les dépenses d' énergie s'abaissent et les consignes de sécurité deviennent moins sévères.

Le procédé selon l'invention ést réalisé en tenant compte des particularités du durcissement massique apparaissant lors du traitement de pi-èces différentes.

Il est avantageux d'appliquer, en plus de la charge principale, un effort réparti aux surfaces frontales de la saillie le long de la zone de sa section dangereuse.

Une telle solution permet de créer, lors de la flexion, une pression hydrostatique dans la zone de durcissement d'un matériau trempé jusqu'à une haute dureté, ainsi que d'accro^tre la plasticité du matériau, en abaissant ainsi le risque de sa rupture tragile au cours du traitement. Si le matériau est suffisamment plastique à l'état initial, ceci permet d'élever les propriétés de résistance du matériau. Il devient ainsi possible d'augmenter les efforts de traitement et les contraintes résiduelles. Le matériau est alors mis dans un état de contrainte tri-axiale dans les zones à durcir des surfaces frontales, et ses déformations le long du concentrateur géométrique de la pièce sont limitées.

De la sorte, on arrive à accroître les déformations plastiques du matériau par flexion et les contraintes résiduelles dans la zone à durcir, à abaisser la sensibilité aux variations des paramètres de durcissement, et à augmenter la capacité de charge des pièces.

Il est également avantageux que les saillies successives de la pièce formant un creux commun subissent une déformation plas tique massique de flexion par application simultanée d'efforts de sens contraires à partir de leur creux commun.

Une telle solution permet de créer dans la pièce un état de contrainte et des effets résiduels symétriques quant au earactère de le distribution par rapport à l'axe du creux entre les saillies à durcir, ce qui exclut le changement de sens de la déformation plastique et la diminution de la limite élastique du matériau qui en résulte près de larane He 1? saillie (effet dit
Baushinger). De plus, les efforts principaux de traitement, a ante des signes contraires, se compensent mutuellement. Les efforts radiaux résultants peuvent aussi être facilement compensés, par exemple en exécutant le durcissement simultanément dans deux creux diamétralement opposés.

Les efforts de traitement produits par la flexion de la saillie à durcir, efforts pouvant avoir des valeurs importantes grâce à l'absence d'action thermique sur la pièce et à l'abaissement correspondant des propriétés de résistance du matériau le constituant pendant le traitement, prennent des valeurs encore plus grande sous l'effet de l'effort réparti dans la zone de la section dangereuse de la saillie, faisant apparaître un effort de traitement par glissement, surtout dans la zone située au-dessous de la section dangereuse, et engendrant dans la zone des angles de pression d'environ je /2 de fortes contraintes normale de fraction.

Cette particularité de l'état de contrainte de la pièce permet aussi un durcissement efficace de la zone située bien au-dessous de la section dangereuse de la saillie de la pièce, d'éviter l'écrouissage étagé du matériau près du fond du creux quand le signe des déformations change (ce qui supprime la manifestation de l'anisotropie du matériau, caractérisée par l'effet Baushinger et l'abaissement des propriétés de résistance du matériau qui en résulte auprès du fond du creux).

Outre la suppression de l'effet Baushinger, quand la charge de traitement est appliquée à la pièce de la manière indiquée.

avec glissement supplémentaire et application des efforts à partir du creux commun, la zone des contraintes maximales de traction se déplace vers la base de la saillie et l'on obtient un durcissement efficace du fond du creux, ce qui élargit la nomenclature des pièces pouvant être traitées, en permettant, par exemple, He traiter des pièces à jante mince, ayant une couronne emmanchée à chaud sur une jante de petit diamètre.

Il est avantageux d'appliquer simultanément, sur la partie chargée de la surface de la pièce à durcir, un effort supplémentaire dirigé le long du flanc de la saillie.

Une telle solution permet de durcir des pièces à profil complexe des saillies (à angles de profil croissant au fur et à m;- sure que l'on se rapproche du sommet), ou des pièces à angles de profil de valeurs faibles. Dans ce cas, les efforts tangentiels n'augmentent pas la composante radiale de la charge totale, l: contraintes de traction des saillies s'accroissent du côté de leur creux commun, et les contraintes de compression s'abaissent aux côtés opposés de leurs profils; le caractère de la distribution des contraintes résiduelles s'améliore et leur valeur s'accroit.

En outre, même si les angles de profil des diverses portions de la surface à traiter présentent des différences visibles, l'absence de composantes radiales des efforts tangentiels allège le règlage des paramètres de durcissement.

Il est avantageux aussi que les surfaces actives des saillies subissent, simultanément avec l'application de l'effort principal de flexion, l'action d'un effort supplémentaire appliqué au même côté du profil et réparti sur ce profil de façon à engendrer dans la saillie, conjointement avec la flexion, une contrainte supérieure à la limite élastique du matériau, le traitement étant exécuté dans un-milieu lubrifiant.

Une telle solution permet, grâce au mode d'application de la charge dans les zones situées en dehors du concentrateur géomé- trique (où le gradient des contraintes de flexion est bien plus bas que dans le concentrateur), non seulement d'accroStre la pression hydrostatique et la plasticité du matériau, mais aussi d'augmenter d'une manière apprécichle la valeur des contraintes résiduelles de compression, la profondeur jusqu'à laquelle règnent ces contraintes, et la dureté de la couche superficielle. On obtient alors un effet de déformation plastique massique et les restrictions vis-à-vis de cette surface (risque de fissuration) sont supprimées.En même temps, grâce à l'influence des facteurs ther modynamiques (élévation de la température sous haute pression) conjugués à la déformation plastique, on obtient des conditions favorables à l'absorption de substances actives, ce qui contribue à un accroissement encore plus grand de la résistance des pièces à l'usure et au grippage, à l'amélioration des conditions de leur rodage ou autres propriétés d'adaptation, ainsi qu'à l'amélior-- tion de l'état des surfaces traitées et de la longévité de l'ou- til durcisseur.

Un tel traitement permet de durcir la pièce en dehors de la zone du concentrateur géométrique et d'accroire en même temps la valeur de l'effort de flexion lors du durcissement, ainsi que la résistance de la pièce dans la zone du concentrateur géom'i- que. Cela se traduit par un accroissement de l'effet du durc:s- sement de la pièce.

Il est avantageux que, simultanément avec la déformation plastique des saillies, la base de la pièce adjacente à la zone de la section dangereuse de la saillie soit soumise à un effort de compression dans un plan parallèle à la section dangereuse.

Une telle solution permet d'abaisser les contraintes maximales d'extension près de la base de la saillie et, de la sorte, d'augmenter la charge de traitement répartie sur son profil actif, ce qui se traduit en définitive par un accroissement de l'effet de durcissement de la saillie et de la capacité de charge de tu- te la pièce.

Il est avantageux que, au moment de la déformation des saillies, les pièces à jante mince soient comprimées par un effort ré- parti sur la surface de la base ou la portée d'emmanchement, jusqu'à obtention de la forme et de l'état contraint-déformé voulus pour la jante, simulant l'influence de l'emmanchement dans la pièce montée.

Une telle solution permet de simuler à l'avance (lors de la déformation massique des saillies par flexion) le champ de contraintes caractéristique pour les ajustern.ents pressés. La superposition de deux états de contrainte (dus à la flexion et au ré- treint) permet de reproduire ensuite, après emmanchement dàns la pièce porteuse, l'épure symétrique des contraintes résiduelles avec contraintes de compression de part et d'autre de la section dangereuse de la saillie, obtenue lors du durcissement des saiilies.En outre, la compression de la base de la saillie au moment de la flexion augmente la composante normale de l'effort de flexion nécessaire au curcibsemeXt,ce qui se traduit par un accroissement de la profondeur et du degré d'écrouissage superficiel des portions actives des saillies.

Il est également avantageux, au cours du traitement, d'appliquer à la saillie de la pièce, dans la zone de durcissement, un effort supplémentaire de glissement dans le sens contraire de celui du glissement dû à l'effort produisant la déformation plastique superficielle.

Une telle solution permet de durcir les organes de machines comportant des saillies de grande longueur, avec un grand bras d'application de l'effort de flexion, l'état de contrainte de la pièce ntétant alors pas altéré car les charges compensatrices permettent d'obtenir entièrement les avantages de la déformation plastique massique par flexion.

Il est avantageux que, simultanément avec la déformation des saillies, la base de la pièce adjacente à la zone de la section dangereuse soit soumise à une torsion.

Une telle solution permet de réaliser le durcissement en créant au sein de la pièce un champ de contraintes résiduelles de profondeur et de direction requises-. De plus, elle accroît la capacité de charge de la pièce sous des charges de types variés, ce qui,à son tour, permet d'accroître la longévité, par exemple dans le cas de durcissement de pièces du type roues dentées, arbres, ailettes de turbines.

La déformation de la pièce par torsion fait apparaître dans sa saillie une anisotropie plastique du matériau se conjuguant bien aux possibilités de la déformation directionnelle par flexion.

Il est avantageux d'effectuer la mise en charge avec un effort uniformément réparti sur la surface des saillies, en faisant agir un fluide sous pression sur la surface des saillies successives formant un creux et sur leurs surfaces frontales.

Une telle solution permet de réaliser des conditions de mise en charge rigoureusement identiques pour toutes les saillies de la pièce, en contribuant à l'obtention d'une haute stabilité des régimes de durcissement. Elle réduit au minimum les pertes d'effort de traitement et abaisse l'usure en améliorant la qualité des produits et en augmentant la longévité de l'équipement utili sé.

L'invention consiste également en un dispositif pour réaliser le procédé de durcissement d'organes de machines à saillies, réalisé sous la forme d'une molette à surface active profilée, ayant dans sa section la forme d'une saillie dont la tête est pro filée par les ccurbes de raccordement de deux saillies successives de la roue dentée à traiter, et dont le pied est profilé pdr des courbes correspondant au profil des têtes des saillies de la roue dentée à traiter. Dans ce dispositif, conformément à l'invention, le pied de la saillie dans la section est réalisé en forme de coin, l'angle de ce coin étant égal à l'angle entre les tangentes au profil modifié de deux saillies successives de la roue dentée à traiter.

Une telle solution permet de soumettre les saillies de la pièce à une déformation plastique massique par flexion, simulta- nément avec une déformation plastique des surfaces des saillies dans la zone de leur section dangereuse, ce qui élève les propriétés de résistance du matériau de la pièce.

Les fortes pressions unitaires apparaissant aux contacts entre la molette et les sommets des saillies à durcir provoquent une modification du profil de la tête de ces saillies.

Il est avantageux que la molette ait un support sur lequel sont fixées des plaques internes latérales de fermeture, ces plaques internes étant réalisées sous la forme d'éléments élastiques et montées avec un certain jeu l'une par rapport à l'autre et par rapport au support. Les plaques latérales de fermeture sont montées en contact avec les plaques internes et profilées en accord avec la surface des saillies successives de la pièce à durcir, qui peut être, par exemple, une roue dentée.

Une telle solution permet d'exécuter toutes les opérations pour la déformation plastique massique par flexion et, en même temps, elle donne la possibilité d'accroitre supplémentairement l'effet de durcissement, grâce à l'exploitation des propriétés d'adaptation tant du dispositif lui-même que du matériau à durcir de la pièce. L'emploi de plaques internes, ayant des caractéristiques analogues à celles d'éléments élastiques, permet d'àppli- quer les charges de traitement avec toute précision prédéterminée lors du durcissement et d'exploiter les propriétés d'amortissement du dispositif, en tenant compte des caractéristiques de la pièce à durcir, telles que le fluage, la précision de fabrication du profil, la dureté de la surface.Un système ainsi conçu, onforme à l'invention, réagit avec une grand sensibilité aux variations des paramètres sus-indiqués, en exploitant les propriétés d'adaptation du dispositif lui-même.

Il est avantageux que, pour le durcissement d'organes de
tchines à saillies doués de propriétés d'adaptation et de flua- ge différents, les plaques latérales du dispositif soient réalisées, sous la forme de coupelles élastiques.

Une telle solution permet d'élargir le champ d'application du dispositif, grâce au changement des caractéristiques de compression de ses éléments et à la mise en jeu de la non-linéarité des indices de raideur.

Il est avantageux aussi que le support soit réalisé avec des trous pour l'amenée d'un lubrifiant aux portées recevant les plaques internes.

Une telle solution permet d'amener divers genres de lubrifiants aux surfaces de contact des plaques, et de changer ainsi d'ue manière notable le coefficient de frottement et, par celamême, les propriétés d'adaptation de tout le dispositif. Il devient alors possible de régler ces propriétés dans une plage étendue, selon les prescriptions présentées au régime de durcissement.

En définitive, la stabilité du processus de durcissement s'accroît.

Ci-après on donnera des exemples concrets de régimes et paramètres pour le procédé selon l'invention de durcissement d'organes de machines à saillies, ainsi que pour certains modes opératoires.

Exemple 1
Cet exemple concerne une application du procédé selon l'invention à une pièce à saillie isolée (figure 1).

La pièce à durcir est l'arbre du réducteur d'une installation pour le pressage d'aliments composés. Cet arbre présente
uné saillie 1 de hauteur H = 100 mm et d'épaisseur S = 22 mm, avec un concentrateur géométrique sous la forme d'un arc de cercle à rayon de 40 mm. Cette pièce est réalisée en acier chrome-nickel ayant la composition chimique suivante: C = 0,45%; Si = 0,18%; Mn = 0,60%; Ni = 1,15%; P 4 0,035%; S 4 0,035%; la limite elas- tique est de 58 kg/mm2.L'arbre est soumis à une déformation plastique massique sous un effort P1 = 70 kg/mm au côté "ab" du profil, faisant apparaître dans la zone de la section dangereuse "ac" ces contraintes supérieures à la limite élastique du matériau, et, simultanément, à l'action d'un effort réparti dans la zone de la section dangereuse "ac", appliqué par une étampe 2, cet effort de valeur P2 = 80 kg/mm créant un effort normal, allant jusqu'à
2 30 kg/mm , qui provoque un état de contrainte tri-axiale à la ur- face de la pièce, l'action d'une pression hydrostatique, et l'élé- vation des propriétés plastiques de la pièce dans la zone où règne la pression de l'étampe et leur abaissement au côté opposé de la saillie.

Il s'ensuit l'apparition d'une anisotropie spéciale des propriétés plastiques de la pièce lors de la déformation massique, ce qui permet d'obtenir une épure à trois couches des contraintes résiduelles Lo et des contraintes résiduelles importantes négatives dans les zones périphériques de la section dangereuse.

Après cessation l'action de la force P1 et de l'étampe 2, on soumet la saillie 1 de la pièce à une déformation plastique massique sous un effort P'1 = 80 kg/mm au côté "cd" du profil, faisant apparaître dans la zone de la section dangereuse "ac" des contraintes supérieures à la limite élastique du matériau, et, simultanément, à l'action d'un effort réparti dans la zone de la section dangereuse "ac",appliqué par une étampe 2, cet effort étant
P'2 = 80 kg/mm. Il en résulte que la déformation plastique massique ne s'effectue qu'au côté "cd", ce qui intensifie l'épure à trois couches de contraintes résiduelles obtenue auparavant, les contraintes étant maintenant) L'épure montre que la zone des portions périphériques de la section dangereuse est le siège de contraintes de compression importantes.

Le procédé est réalisé en utilisant un équipement du type presses hydrauliques ou mécanique et des outillages de formage.

Ce traitement par un procédé conforme à l'invention s'est traduit par un accroissement de la capacité de charge de l'arbre en flexion de plus de 1,5 fois.

Exemple 2
Cet exemple concerne l'application du procédé selon l'invention à une pièce de faille épaisseur avec des surfaces frontales (figure 2).

La pièce est un axe de réducteur d'une installation pour le pressage d'aliments composés, en acier à limite élastique de 58 kg/mm2. Sa saillie 1, d'une hauteur H = 158 mm d'une épaisseur
S = 34 mm et d'une longueur L = 100 mm, est chargée par un effort de flexion P1 = 80 kg/mm, provoquant des déformations plastiques du matériau dans la zone du concentrateur géométrique (arc de cercle d'un rayon de 20 mm). Simultanément le matériau soumis à la déformation plastique subit l'action d'une étampe 2 exerçant un effort P2 = 300 kg/mm sur le côté tendu de la saillie 1, et l'action d'étampes 3 exerçant un effort P3 = 120 kg/mm sur les surfaces frontales et créant une pression dans les zones de déformation plastique.

Pour réaliser le procédé, on utilise divers dispositifs, par exemple des machines à moleter avec des molettes de diamètreà peu près égal à la moitié de la largeur de la pièce à traiter et dotées de butées tournantes disposées coaxialement avec elles, etc.

De la sorte, lors du durcissement de pièces de ce genre, leurs surfaces frontales ne sont pas mises dans un état de contrainte bi-axiale (à la surface ne subissant pas l'action de charges extérieure à la contrainte normale 8 N est nulle et la contrainte tangentielle ST aussi), ce qui pourrait provoquer la rupture fragile de pièces trempées à une haute dureté, ou bien la formation de bourrelets de métal aux surfaces frontales (et, en définitive, l'abaissement des contraintes résiduelles et l'affaiblissement de la pièce dans cette zone) de pièces de basse dureté.

Ce traitement par le procédé conforme à l'invention a permis d'obtenir un accroissement de la longévité de l'axe de réducteur de 2,2 fois.

Exemple 3
Cet exemple concerne l'application du procédé selon l'invention à une pièce à saillies et creux alternés (figure 3).

Cette pièce est la roue dentée menée 4 de la transmission de traction d'une locomotive Diesel. Les paramètres de cette roue sont: module m = 10 mm, nombre de dents Z = 75, largeur de denture b = 140 mm, coefficient de départ du tracé de référence
X = 0,437, tracé de référence à angle de pression i = 200, coefficients du rayon des arrondis du tracé de l'outil et de la haï- teur de sa tête 0,40 et 1,25 respectivement. La roue est en acier à limite élastique de 58 kg/mm. Elle a subi une trempe sectora- le des dents par induction à haute fréquence, avec d scontinutté de la couche trempée.

Les saillies (dents) successives 5, 6 de la roue 4 sont soumises à l'action simultanée des efforts suivants, à partir de leur creux commun: efforts de flexion P1 = 300 kg/mm et pression d'une étampe 2 avec un effort radial P2, engendrant dans la zone de 1 section dangereuse (située près de l'origine u profil actif) des efforts répartis d'une valeur de 30 kg/mm, et, dans la zone des contraintes maximales de traction (située près de la base de la
dent), des efforts répartis d'une valeur de 75 kg/mm.

Ensuite, on traite de la même manière les saillies successives 5 et 7, formant le creux suivant, avec l'étampe 2, les valeurs des efforts P1 et P2 appliqués à partir du creux commun étant les mêmes que celles indiqués précédemment.

Ce traitement par le procédé conforme à l'invention a permis d'accroître la capacité de charge des saillies successives jusqu'à un niveau non inférieur aux valeurs atteintes pour des saillies isolées; l'accroissement obtenu est de 50%.

Exemple 4
Cet exemple concerne l'application du procédé selon l'invention à une pièce de profil complexe (figure 14).

Cette pièce est la roue cylindrique 4 à denture droite de la transmission de traction d'une locomotive Diesel. La roue est en acier à limite élastique de 58 kg/mm2. Elle est taillée d'après un tracé de référence à angle de pression o(= 200. Le module est m = 10 mm, le nombre de dents Z = 75, le départ du tracé de S iC rence X = 0,437; les coefficients du rayon des arrondis de la dent du tracé de référence de l'outil et de la hauteur de sa tête sont de 0,4 et 1,25 respectivement.

Le dispositif de mise en charge 8, réalisé sous la forme d'un coin à angle de profil g = 100 pour les portions actives, est tiré dans le creux le long des dents qui sont lubrifiées avec une huile pour engrenages hypoides,de telle façon que ses flancs contactent la roue au sommet des dents successives, à leurs zones de raccordement et au fond du creux, en appliquant un effort normal P4 = 600 kg/mm réparti le long des dents, une charge normale répartie de 60 kg/mm2, et des efforts tangentiels aux surface contactées des dents de la roue de 460 kg/mm et de 100 kg/mm respectivement.

Dans le cas d'une telle mise en charge, il n'y a pas d'effort tangentiels dans la direction radiale, aussi l'effort de compression P5 abaissant l'effet produit par l'effort de flexion P1 n'aug- mente-t-il pas, ce qui améliore l'état de contrainte des dent lors de leur durcissement.

Les calculs montrent que le traitement conforme à l'invention donne un accroissement des contraintes résiduelles de con.-- pression et de la zone où règnent ces contraintes, cet accroicne- ment étant principalement déterminé par l'angle de profil dans la zone du concentrateur géométrique et par les propriétés de dé formation du matériau. Ainsi, pour les dents à profil de pied modifié, dans lesquelles cet angle diminue encore plus, l'image qualitative du durcissement par déformation se trouve radicalement changée, grâce à la mise en oeuvre d'un effort tangentiel suivant la longueur de la dent.

Exemple 5
Dans cet exemple, illustré figure 6, la pièce traité par un procédé conforme à l'invention est une crémaillère de module m = 10 mm, en acier à limite élastique de 58 kg/mm, avec des sail- lies (dents) 1. Elle est pressée par des étampes 3, appliquant une force de 1000 kg/mm au parois en bout de la crémaillère, d'une hauteur H = 25 mm, dans le sens des flêches tracées sur la figure 6. En même temps, une étampe 2 est chargée avec une force P4 qui fait apparaître un effort de flexion P1 = 40 kg/mm aux saii- lies et des efforts de 30 kg/mm2 répartis sur les portions actives "cd" et "ef" des profils des saillies 1. Les saillies 1 se trouvent sur une base comprimée, aussi les contraintes maximales de traction régnant dans la zone du concentrateur "de" s'abaissentelles de 20 kg/mm2 et l'on peut augmenter l'effort de flexion P1.

Les contraintes de flexion seront aonc plus fortes dans la zone des profils actifs et l'effet de durcissement des profils des dents de la crémaillère s'accroîtra.

Ce traitement par un procédé conforme à l'invention permet d'obtenir un effet technique se traduisant par une augmentation de la longévité des pièces d'environ 3 fois.

Exemple 6
Cet exemple concerne l'application du procédé conforme à l'invention au cas d'une charge répartie (figure 5).

La roue dentée 4 est montée fixe et chargée du côté "ab" du profil de la dent 5 par un effort de flexion P1, provoquant une contrainte & à la surface de la dent 5 et une déformation plastique à la portion de raccordement "ac" dans la zone du concentrateur géométrique. Simultanément, la surface active de la dent 5 (à la portion active du profil) est soumise supplémentaire- ment à l'action d'un effort réparti sur le profil, de façon à zaïre apparaître dans les dents de la roue, conjointement avec l'ef > ort de flexion, des contraintes dépassant la limite de proportionnalité du matériau. Avant le traitement, les surfaces actives des dents sont recouvertes d'une couche de bisulfure de molybdène.

Ce traitement par le procédé conforme à l'invention permet d'obtenir un accroissement notable de la résistance aux actions de contact et de la capacité de charge totale des roues dentées.

L'efficacité technico-économique est déterminée dans ce cas par l'augmentation de la longévité des roues, qui est accrue de plusieurs fois, et par un abaissement de l'encombrement de 10 à 20%.

Exemple 7
Cet exemple concerne l'application du procédé selon l'invention à des pièces à jante mince (figures 7, 8, 9). La pièce est la roue 9 du train épicycloldal du réducteur de roue motrice d'une moissonneuse-batteuse. Les paramètres de la roue sont les suivants: module m = 4; nombre dents Z = 69; largeur de denture b = L'O mm; épaisseur de jante 14,6 mm; diamètre d'emmanchement 315 +0,305 La roue est en acier normalisé de dureté HB = 210, +0,205 dont la composition chimique est: C = 0,18%; En = 0,85%;
Cr = 1,1%; Ti = 0,1%.

Les dents de la roue sont déformées par des dispositifs de mise en charge 8 (figure 8) dont le profil ("abc") est montré en figure 9. La valeur de l'écartement de la ligne de modification "bc" auprès du sommet de la dent 5 est de 0,2 mm.

Selon ce procédé conforme à l'invention, la roue 9 de train épicycloldal est rétrelnte à la surface d'emmanchement par un effort de 80 t ( 14,1 kg/mm2), ce qui confère au cylindre d'emman chement une forme correcte dans la marge de tolérance #315+ 0,100 +0,000.

La rétreinte de la surface d'emmanchement produite par l'effort indiqué simule l'état contraint-déformé de la jante correspondant à l'emmanchement à ajustement pressé de la roue 9 dans le carter du réducteur.

Les dispositifs de mise en charge 8, engagés dans trois creux équidistants de la roue 9 avec un serrage d'environ 0,07 mm, sont déplacés le long du creux; ils provoquent une déformation plastique des dents 5 par flexion, sous l'effet d'une force égale à 10 t, avec application simultanée à la roue 9 d'un effort q = 30 à 35 kg/mm2, réparti sur les portions à traiter dans la zone de la section dangereuse (courbes de raccordement "ab") et aux flancs des dents 5. La déformation des dents 5 est exécutée sur toute leur longeur, jusqu'à la position correspondant au profil modifié "bc".

Le processus est répété successivement pour les autres creux, ce qui ramène les dents 5 à leur position initiale. Une fois toutes les dents traitées, on écarte les dispositifs de mise en charge 8 et on enlève l'effort réparti sur la surface d'emmanchement.

Lors du traitement de pièces à jante mince, par exemple de couronnes dentées, par le procédé conforme à l'invention, la rigidité de la pièce est accrue et l'état contraint-déformé obtenu correspond à l'état établi dans les conditions réelles d'utilisation. De la sorte, après emmanchement de la couronne dentée durcie dans la pièce porteuse, les paramètres géométriques et de ré- sistance prescrits de la couronne dentée sont exactement reproduits. La capacité de-charge de la roue du train épicycloldal du réducteur de roue motrice d'une moi-s-sonneuse-batteuse s'accroît de plus de 1,8 fois, et l'erreur cinématique est réduite au minimum.

Exemple 8
Dans cet exemple d'application du procédé conforme à l'invention (figure 10) la pièce est un axe de réducteur d'une installation pour le pressage d'aliments composés, cette pièce étant réalisée en acier. Sa saillie 1 de grande longueur, ayant une hauteur H = 158 mm et une largeur à la base S = 34 mm, est chargée avec un effort de flexion P1 = 300 kg/mm près du sommet de la saillie 1, ainsi que, simultanément, avec un effort q = 30 kg/mm2 réparti dans la zone du concentrateur géométrique "cd" au côté tendu de la saillie, et avec un effort de 660 kg/mm appliqué au côté opposé de la saillie, au-dessus de la zone du concentrateur géométrique "ef", cet effort compensant le glissement supplémentaire à la section dangereuse "ab", sous l'effet de l'effort réparti q.

De la sorte, l'état de contrainte n'est pas altéré par le glissement supplémentaire et les avantages du durcissement par flexion sont réalisés.

L'effet technique de l'application du procédé conforme à l'invention consiste en l'accroissement de l'effet de durcissement et, en définitive, en l'augmentation de la longévité des pièces sollicitées par un effort de flexion sur un bras, cette augmenta- tion étant d'environ 1,3 fois.

Exemple 9
Cet exemple concerne une application du procédé conforme à l'invention, dans laquelle la déformation est produite par flexior et torsion simultanées (figure 11).

La pièce traitée est la roue menée 4 de la transmission de traction d'une locomotive Diesel, réalisée à partir d'une ébauche forgée en acier et ayant subi une normalisation et une amélioration thermique. Les caractéristiques de résistance de la roue sont: dureté HB = 255 à 311; charge de rupture B = 105 kg/mm2.

Les caractéristiques géométriques de la roue sont: nombre de dents Z = 75; module m = 10 mm; largeur de denture b = 140 mm.

Le traitement par déformation plastique massique en flexion avec action simultanée d'un effort réparti dans la zone des surfaces de raccordement des dents est exécuté par un outil à molettes de 120 mm de diamètre, avec un effort de traitement de 20 x 103 kg, et déformation simultanée par torsion de la denture de la roue sous l'effet de deux couples contraires, M = 220 m. kg, produits par un organe moteur hydraulique.

Ce traitement par le procédé conforme à l'invention produit un effet technique consistant en ce que la capacité de charge de la pièce s'accroît de 1,2 à 1,3 fois, comparativement aux procédés ne mettant en oeuvre que la déformation par flexion. La longévité de la pièce s'accroît de 6 à 10 fois et le champ d'application s'étend à des pièces de types divers.

Exemple 10
Cet exemple concerne l'application du procédé selon l'iaven- tion au durcissement d'une roue dentée (figures 12, 13).

La roue 4 est montée fixe et la cavité constituée par le creux entre deux dents 5, 6 est rendue étanche, de telle façor que les surfaces "abc" et "cde" des dents 5 et 6 (figure 12) du creux, ainsi que les surfaces frontales "fce" (figure 13) & - près des zones de concentratiqn de contraintes (zone de la courbe de raccordement), restent libres. Dans la cavité close ainsi forme on admet un fluide, par exemple un liquide, mis sous une pression hydrostatique déterminée par les paramètres de résistance et géométriques de la pièce à durcir. Le fluide sous pression agit sur les surfaces libres de la pièce en leur appliquant une charge répartie.Outre la charge superficielle, la pression du fluide provoque une déformation plastique des dents 5 et 6 par flexion, grâce à la composante de flexion de l'effort résultait unilatéral que produit sur chaque dent la pression uniforme du fluide.

Le fluide peut contenir des substances actives en zdsor?bi- lité, par exemple du bisulfure de molybdène.

Ainsi, on a soumis au durcissement des éprouvettes à deux dents de 64 x 47 x 28 mm, découpées dans la roue cylindrique à denture droite de la transmission d'une locomotive Diesel, roue de module m = 11, à nombre de dents Z = 68, en acier traité thermiquement jusqu'à une dureté HB = 311 à 255.

Les éprouvettes ont été fraisées aux portées d'assemblage et les surfaces frontales ont été rectifiées supplémentairement à la cote 28-0,05.

Le durcissement a été effectué dans une installation, réalisée sur la base d'une presse d'une force de 50 t; la mise en charge des éprouvettes a été effectuée par un effort normal uniforme ment réparti sur la surface des dents côté du creux et sur les surfaces frontales auprès de la zone de concentration des contraintes (zone des courbes de raccordement), effort produit par un fluide sous pression. La pression du plastique fluide, utilisé en tant que fluide sous pression, était dans ce cas de 3,3 kbar, ce qui a produit des déplacements résiduels des dents au sommet de 0,45 mm, ainsi que l'écrasement du matériau dans la zone des courbes de raccordement de ces dents à une profondeur allant jusqu'à 0,35 mm.

Ce traitement par un procédé conforme à l'-r-zention a permis d'obtenir un effet technique consistant en l'accroissement des propriétés de résistance de la pièce, y compris sa résistance aux actions de contact, à la flexion et aux grippages, de pair avec un accroissement total de la capacité de charge de 35 à 408, u:e simplification de la méthode de durcissement des pièces et une extension de leur nomenclature. La possibilité de dosage précis des efforts de traitement se trouve améliorée, ce qui eontrlbu; à une haute stabilisation du durcissement.

En outre, l'utilisation d'un liquide doué d'activité en adsorbabilité permet de créer des couches superficielles protectrices ou antifriction sur les pièces et, de la sorte, d'accroitre leurs propriétés en service.

Les exemples venant d'être donnés témoignent du fait que le durcissement des organes de machines à saillies par le procédé faisant l'objet de l'invention procure une série d'avantages comparativement aux modes principaux, largement répandus à l'heure actuelle, de durcissement superficiel des pièces par traitement thermique ou par déformation plastique superficielle, ainsi que par diverses combinaisons de ces deux traitements.

Le procédé faisant l'objet de l'invention ne présente pas les inconvénients propres aux méthodes thermiques: toxicité, grandes dépenses de main d'oeuvre, grand encombrement.

Pour expliquer encore l'essentiel de l'invention, on va donner des exemples concrets de réalisation du durcissement d'organes de machines à saillies, travaillant notamment sous une charge réversible, avec indication du dispositif mis en oeuvre pour les réaliser.

On se réfèrera à ce sujet au groupe de figures 14 à 17 dans lequel:
la figure 14 représente le schéma d'une installation dans laquelle est utilisé le dispositif de durcissement conforme à l'invention;
la figure 15 représente la section-profil du dispositif en position de travail;
la figure 16 représente l'une des variantes possibles du dispositif en position de travail, en coupe;
la figure 17 enfin, représente la même variante en position de repos.

La figure 14 représente schématiquement un exemple d'une installation dans laquelle le dispositif conforme à l'invention est utilisé pour le durcissement des dents sur des roues dents.

Dans un bâti moulé 1G est monté verticalement un vérin hy- draulique Il à mouvement rectiligne alternatif, sur la partie su prieure duquel est fixé un mandrin 12 recevant la roue dentée 14 (montrée sur la figure en traits interrompus) à traiter, qui est bloquée sur le vérin 11 au moyen d'une plaque de serrage 13 et d'un écrou 14. La tige 15 du vérin 11, fixée au fond du bâti 10, est constituée par deux tubes coaxiaux 16 et 17, dont l'un est mis en communication avec la chambre supérieure du vérin 11 et l'autre avec sa chambre inférieure.Un tel montage permet au vérin 11, au mandrin 12 et à la roue à traiter 4, d'exécuter un mouvement rectiligne alternatif, ainsi que de tourner autour de la tige 15 dans le sens de la flêche M tracée sur le dessin.

Sur la partie supérieure du bâti 10, des supports 18 portent de part et d'autre de la roue 4 des vérins hydrauliques 19 pour le serrage de molettes déformantes 20. Les molettes 20 sont montées folles sur des axes transversaux à l'intérieur de boîtiers cylindriques 21. Chacun des boltiers 21 est monté dans des guidages à billes 22 et accouplé au piston 23 du vérin 19 de serrage, par l'intermédiaire d'une butée 24, ce qui lui permet de tourner et de se déplacer en translation.

Le dispositif représenté par la figure 15 est constitué par une molette 20 (vue suivant la flêche A sur la figure 14) ayant en section un profil en forme saillie dont le pied constitue un coin 25 raccordé à une tête 26. Les flancs "cd" et "c'd" du coin 25 ont un profil correspondant au profil modifié à obtenir sur les têtes des deux dents successives 5, 6 et déterminé par les paramètres h, b d et 2d M h étant la hauteur du profil modifié de la tête de la saillie et 2o(M l'angle de coin égal à l'angle entre les tangentes au profil modifié des têtes des dents 5 et 6. Les portions actives "ab" et "a'b"' de la tête 26, profilées par les courbes de raccordement des profils des dents 5 et 6, sont raccordées aux portions "dc" "d'c"' du coin 25 par des tronçons de courbe "bc" et "b'c"' enveloppant le profil de ces dents.

Une autre variante du dispositif de durcissement d'organes de machines à saillies (figures 16, 17) consiste en une structure comportant un jeu de plaques: des plaques internes de force 27 constituées sous la forme d'éléments élastiques de compression montés sur un support commun 28 et présentant l'une par rapport à l'autre un jeu garanti K; des plaques déformantes latérales externes 29 et une plaque de fermeture 30 profilées d'après la surface des dents 5 et 6 de la roue à traiter 4 et s'appuyant sur les plaques internes 27.

Pour l'assemblage du jeu de plaques sur le support commun 28, on peut adopter des dispositifs de retenue de type connu quelconque, ces dispositifs devant limiter les déplacements axiaux desdites plaques à vide.

Pendant le durcissement, le jeu "K" peut varier dans la plage O t K 4 Kmax > Kmax étant le jeu à l'état non chargé (à vide) et la valeur O correspondant à la position extrême de l'élémer.t élastique, quand celui-ci est comprimé au maximum et déplacé aous l'effet des charges internes maximales.

Connaissant la caractéristique de compression de l'élément élastique, on détermine le jeu "K" par calcul, par exemple suivant les méthodes classiques de calcul des ressorts.

Dans le cas d'utilisation de molettes à caractéristique de déformation non linéaire, on peut utiliser des plaques déformables réalisées sous la forme de coupelles élastiques.

Dans les portées du support 28 sur lesquelles viennent se placer les plaques internes 27, on perce des trous 31 pour amener un lubrifiant.

L'installation (figure 14) fonctionne de la façon suivante.

La roue dentée 4 à traiter est fixée sur le mandrin 12 à l'aide de la plaque de serrage 13 et de l'écrou 14.

La molette 20 (figures 15, 16) est engagée dans le creux entre les deux dents successives 5, 6 de la roue 4 et l'effort prescrit lui est appliqué, ce qui provoque une déformation de flexion et une déformation plastique de compression.

Au cours du durcissement, la roue 4 à traiter exécute avec le vérin 11 un mouvement rectiligne alternatif. Simultanément, les vérins 19 de serrage appliquent aux molettes 20 un certain effort déterminé par les conditions de déformation des dents 5, 6. Les molettes 20 se déplacent ainsi le long des creux dè la roue dentée 4 en déformant les dents 5, 6 constituant ces creux jusqu'au degré de durcissement requis. A la fin de chaque course aller-retour, dont la valeur dépasse la largeur de la denture, la roue 4 est tournée, par exemple d'un pas angulaire, après quoi la paire suivante de dents subit la déformation, et ainsi de suite.

Une fois le traitement de durcissement exécuté sur toutes les dents de la roue 4, on arrête l'actionneur des organes de tra vail du dispositif et on enlève la roue traitée.

Les avantages procurés par le procédé faisant l'objet de l'invention et par les dispositifs permettant en oeuvre sont les suivants:
- accroissement de la longévité;
- accroissement de la capacité de charge et, par conséquent, de la puissance et de la force des machines;
- diminution de la quantité de métal à mettre en oeuvre et de l'encombrement des machines, à robustesse égale;
- réduction des frais périodiques de réparations.

Le procédé s'intègre bien dans diverses-séquences d'usinage des organes de machines et permet d'utiliser un équipement uni- versel; la simplicité de sa mise en oeuvre rend possible l'automatisation complète et un contrôle efficace du processus de fabrication.

Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes.

Claims (14)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour le durcissement d'organes de machines à saillies, notamment d'organes travaillant sous une charge de travail réversible, comprenant une déformation plastique par flexion et un traitement de la couche superficielle de la saillie dans la zone de sa section dangereuse du côté où est appliqué l'effort de flexion, le susdit procédé étant caractérisé en ce que ledit traitement de la couche superficielle est exécuté en appliquant à cette couche un effort réparti qui produit une déformation r:as- tique du matériau dans la zone de la section dangereuse de la saillie, simultanément avec Se déformation plastique par flexion.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, en plus de la charge principale, on applique un effort réparti aux surfaces frontales de la saillie le long de la zone de sa section dangereuse.

3. Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que les saillies successives de la pièce formant un creux commun subissent une déformation plastique massique par application simulta- née d'efforts de sens contraires à partir de leur creux commun.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on applique simultanément, sur la partie chargée de la surface de la pièce à durcir, un effort supplémentaire dirigé le long du flanc de la saillie.

5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces actives des saillies subissent, simultanément avec l'application de l'effort principal de flexion, l'action d'un effort supplémentaire appliqué au même côté du profil et réparti sur ce profil de façon à engendrer dans ia illie,conjointement avec la flexion, une contrainte supérieure à la limite élastique du matériau, le traitement étant exécuté dans un milieu lubrifiant.

6. Procédé selon l'ensemble des revendications 1 etc5, caractérisé en ce que, simultanément avec la déformation plastique des saillies, la base de la pièce adjacente à la zone de la section dangereuse de la saillie est soumise à un effort de compression dans un plan parallèle à la section dangereuse.

7. Procédé selon l'ensemble des revendications 1, 5 et 6, pour le traitement de pièces à jante mince, caractérisé en ce que, au moment de la déformation des saillies, les pièces à jante mince sont rétreintes par un effort réparti sur la surface de ia base ou la portée d'emmanchement, jusqu'à obtention de la forme et e l'état contraint-déformé voulu de la jante, simulant l'influence de l'emmanchement dans la pièce montée.

8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, au cours du traitement, l'on applique à la saillie de la pièce, dans la zone de durcissement, un effort supplémentaire de glissement dans le sens contraire à celui du glissement dû à l'effort produisant la déformation plastique superficielle.

9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, simultanément avec la déformation des saillies, la base de la pièce adjacente à la zone de la section dangereuse est soumise à une torsion.

10. Procédé selon l'ensemble des revendications 1, 2 et 5, caractérisé en ce que la mise en charge s'effectue avec un effort uniformément réparti sur la surface des saillies, en faisant agir un fluide sous pression sur la surface des saillies successives formant un creux et sur leurs surfaces frontales.

11. Dispositif pour le durcissement de pièces à saillies, par exemple de dents sur des roues dentées, par un procédé faisant l'objet de l'une quelconque des revendications 1 à 10, réalisé sous la forme d'une molette à surface active profilée, ayant dans sa section la forme d'une saillie dont la tête est profilée par les courbes de raccordement de deux saillies successives de la roue dentée à traiter, et dont le pied est profilé par des courbes correspondant au profil des têtes des saillies de la roue dentée à traiter, le susdit dispositif étant caractérisé en ce que le pied de la saillie présente une section en forme de coin, l'angle de ce coin étant égal à l'angle entre les tangentes au profil modifié des deux saillies successives de la roue dentée à traiter.

12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que la molette comporte un support sur lequel sont fixés des plaques internes, latérales et de fermeture, les plaques internes étant réalisées sous la forme d'éléments élastiques et montées avec un certain jeu l'une par rapport à l'autre ét par rapport au support, et les plaques latérales et de fermeture étant montées en contact avec les plaques internes et profilées en accord avec la surface des saillies successives de la roue dentée à traiter.

13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que les plaques latérales sont des coupelles élastiques.

14. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que le support présente des trous pour amener un lubrifiant aux portées recevant les plaques internes.