FR2498205A1

FR2498205A1 - Installation de traitement thermique de pieces metalliques comportant une chambre pouvant etre mise sous vide

Info

Publication number: FR2498205A1
Application number: FR8200594A
Authority: FR
Inventors: Wolfgang Rembtes; Jan Gerhard Elwart
Original assignee: Kloeckner Ionon GmbH
Current assignee: Kloeckner Ionon GmbH
Priority date: 1981-01-17
Filing date: 1982-01-15
Publication date: 1982-07-23
Also published as: JPS57152418A; US4395024A; GB2091398A; FR2498205B1; DE3101351C2; GB2091398B; DE3101351A1

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UNE INSTALLATION DE TREMPE DE PIECES METALLIQUES COMPORTANT UNE CHAMBRE POUVANT ETRE MISE SOUS VIDE ET DANS LAQUELLE SONT PREVUS DIFFERENTS POSTES RELIES PAR UN DISPOSITIF TRANSPORTEUR COMPORTANT UNE PARTIE PORTANTE SUR LAQUELLE REPOSE LA PIECE A TRAITER 34. L'INSTALLATION EST CARACTERISEE PAR LE FAIT QUE LA PARTIE PORTANTE 32, 33 EST ISOLEE ELECTRIQUEMENT DES AUTRES PARTIES METALLIQUES, NOTAMMENT DES AUTRES PARTIES PAR EXEMPLE 29, 30 DU DISPOSITIF TRANSPORTEUR 31 QUI SONT SITUEES A L'EXTERIEUR DU FOUR 20; LA PARTIE PORTANTE EST RELIEE A UN CONDUCTEUR D'ALIMENTATION 27, 39 D'UNE ELECTRODE 26 DE PREFERENCE LA CATHODE.

Description

-1-

249820!

La présente invention concerne une installation de trempe de pièces métalliques, comportant une chambre pouvant être mise sous vide, dans laquelle il est prévu, en plus d'un poste d'entrée et de sortie et, le cas échéant, d'autres postes (comme par exemple un bail d'huile), un dispositif de traitement par décharge, notamment pour une carburation par plasma, qui est logé dans un four et dont les électrodes sont reliées à un conducteur d'alimentation pénétrant à l'intérieur du four et isolé électriquement des autres parties de l'installation, et un dispositif transporteur permettant le transport de la pièce à traiter dans la chambre entre les différents postes

et le four du poste de traitement par décharge, ce dispositif trans-

porteur comportant une partie portante sur laquelle repose la pièce

à traiter.

Dans cette installation connue proposée par la Société Ulvac, la pièce à traiter est introduite dans un récipient ou chambr( ventilé par l'intermédiaire d'une porte étanche au vide. A cet effet, la pièce est placée sur une partie portante qui est transportée à partir du poste d'entrée, au cours du traitement, initialement dans le four à l'aide du dispositif transporteur. Le four, qui est situé,

complètement à l'intérieur du récipient, comporte une porte par la-

quelle il peut être chargé. A l'aide du dispositif transporteur, la

partie portante, et par conséquent la pièce à traiter, sont transpor-

tées dans le four et sont déposées sur un conducteur d'alimentation

d'électrode. Les autres parties du dispositif transporteur sont en-

suite à nouveau sorties du four. La porte du four est alors fermée.

Sous vide, la pièce et la partie portante située en dessous sont chat fées dans le four jusqu'à la température de traitement désirée et, ensuite, un traitement par décharge, par exemple une carburation

ionique, une nitruration ionique ou un processus semblable, est réa-

lisé dans le four proprement dit. La pièce encore chaude est ulté-

rieurement prise en charge en même temps que la partie portante à nouveau par les autres parties du dispositif transporteur. La pièce est introduite, dans des conditions opératoires prédéterminées, dans un bain d'huile et elle peut ensuite être évacuée par l'intermédiairE

du poste d'entrée, agissant également comme un poste d'évacuation.

La technique de carburation ionique est connue depuis long-

temps et elle a par exemple été décrite déjà dans le brevet allemand n' 668.639. Pour être assuré d'une décharge stable pour ce traitement dans un four, les deux électrodes (anode et cathode) sont isolées électriquement des parties restantes de l'installation. Cela nécessil

-2- 2498205

cependant de séparer, pendant le traitement par décharge, la partie

portante des autres parties du dispositif transporteur. Dans l'ins-

tallation connue du type défini ci-dessus, ce but est atteint, en plaçant à l'aide du dispositif transporteur la partie portante ainsi que la pièce située sur celle-ci sur un plateau de chargement, le dispositif transporteur étant ensuite déplacé en retrait jusqu'à ce

que la porte du four soit fermée, ce qui permet ensuite le déroule-

ment normal du processus de traitement par décharge. Après achèvement du traitement par plasma, le dispositif transporteur prend en charge à nouveau la partie portante et il transporte ainsi la pièce située

sur cette partie portante jusqu'à un autre poste de l'installation.

Ces différentes phases de fonctionnement du dispositif transporteur nécessitent un appareillage compliqué de commande et de régulation. Les mouvements prennent beaucoup de temps. Le mouvement de dépose de la partie portante et le mouvement ultérieur de reprise doivent être effectués de telle sorte qu'une intervention manuelle -qui nécessite toujours de longues périodes d'arrêt- ne soit pas obligatoire

même dans des cas ex';êmes. Du fait que tous les mouvements du dispo-

sitif transporteur se déroulent sous vide, il faut s'efforcer d'obte-

nir une sécurité de marche aussi grande que possible pour le disposi-

tif transporteur. Cela conduit à une construction coûteuse. Le dispo-

sitif transporteur comporte, pour pouvoir exécuter les différents mou-

vements, des parties mobiles relativement nombreuses qui effectuent des mouvements indépendants les uns des autres. Enfin, on ne peut effectuer que d'une façon limitée un refroidissement rapide de la

pièce après ouverture du four.

L'invention a pour but de remédier aux inconvénients des réalisations connues et d'améliorer l'installation de trempe du type

défini ci-dessus de manière qu'elle puisse avoir une structure non-

compliquée sur le plan mécanique et permettant une simplification

de déroulement des mouvements.

Ce but est atteint par le fait que la partie portante est isolée électriquement des autres parties métalliques, notamment des

autres parties du dispositif transporteur qui sont situées à l'ex-

térieur du four.

Cette installation présente l'avantage que la partie

portante du dispositif transporteur peut rester dans le four, pen-

dant le traitement par décharge, sans qu'il se produise des effets perturbateurs pour ledit traitement. Au total, le déroulement des

mouvements du dispositif transporteur est considérablement simplifié.

En outre, on supprime toutes les sources de défaillances qui peuvent résulter de difficultés rencontrées lors du mouvement de dépose et d'éloignement du dispositif transporteur et des opérations inverses

lors de la reprise des pièces.

Conformément à une caractéristique avantageuse de l'inven-

tion, la partie portante n'est reliée à aucun conducteur d'alimenta-

tion, ni pour une électrode, ni pour les éléments chauffants. La lia:

son électrique de la pièce avec une électrode est réalisée en ména-

geant dans la partie portante des ouvertures dans lesquelles, lorsque la partie portante se trouve dans le four, le plateau d'un dispositif de levage peut être guidé sans contact de manière à soulever la pièce par rapport à la partie portante. Le plateau de levage est, dans ce

cas, relié au conducteur d'alimentation d'une électrode, de préféren-

ce la cathode.

Avantageusement, la partie portante de ce mode de réalisa-

tion comporte une palette métallique sur laquelle est déposée la pis à traiter et qui peut être soulevée de la partie portante à l'aide

du dispositif élévateur.

Dans un autre mode avantageux de réalisation de l'invention la partie portante située dans le four est reliée à un conducteur

d'alimentation d'une électrode, de préférence la cathode. Un dispo-

sitif élévateur n'est pas nécessaire dans ce cas.

Avantageusement, toutes les parties du dispositif transpor-

teur qui sont situées à l'intérieur du four sont reliées électrique-

ment à la partie portante et sont isolées électriquement, en même temps que cette partie, des autres parties du dispositif transporteur à l'aide de corps isolants. Bien que l'anode et la cathode soient isolées par rapport à ces parties, il peut cependant se former sur de telles pièces métalliques des zones de transition qui altèrent

la stabilité de la décharge de traitement.

Les corps isolants sont de préférence placés dans la zone

de la paroi du four et ils dépassent extérieurement de celle-ci.

Ainsi, la séparation électrique correspond également à la séparation thermique, les parties des corps isolants qui dépassent à l'extérieur

ne sont plus soumises à la température maximale du four et elles pos-

sèdent par conséquent des propriétés d'isolation suffisamment bonnes.

En outre, grâce à ces corps isolants, on empêche une transmission métallique de la chaleur de l'intérieur du four à l'extérieur et

les isolateurs assurent ainsi une séparation thermique.

-4-

Conformément à un mode avantageux de réalisation de l'inven-

tion, le dispositif transporteur comporte des rails qui sont situés latéralement à l'extérieur du four et sur lesquels roule un chariot

dont le côté supérieur est agencé pour former la partie portante.

Dans ce mode de réalisation, les rails donnent une très bonne tenue

à la partie d'appui et transmettent avantageusement le poids de piè-

ces, même lourdes, au dispositif. Avec un tel chariot mobile sur des rails, l'établissement d'une liaison électrique entre le conducteur d'alimentation de l'électrode associée, dans la plupart des cas la cathode, et la partie d'appui, est particulièrement simple car, du

fait du guidage par rail, la position du chariot est exactement défi-

nie. Egalement, avec ce mode de réalisation, on obtient des avantages pour l'installation selon l'invention munie d'un dispositif de levage car la position des trous peut être réglée avec précision par rapport

au dispositif de levage.

Dans l'installation selon l'invention équipée d'un disposi-

tif de levage, la liaison électrique de la pièce avec un conducteur d'alimentation d'une électrode peut être réalisée sans difficulté car le plateau élévateur peut être relié constamment au conducteur

d'alimentation. Dans le cas d'une partie portante connectée cathodi-

quement (ou anodiquement), la liaison est établie avantageusement par l'intermédiaire d'un contact qui se ferme automatiquement lors d'un engagement complet de la partie portante dans le four. Dans le cas d'un dispositif transporteur à chariot, il est avantageux de prévoir sur le chariot un biseau d'entrée et un plateau placé à la suite, et coopérant avec un bras de contact articulé, chargé par un contrepoids

et relié constamment au conducteur d'alimentation de la cathode.

Dans une variante, la partie portante est agencée en forme de fourche. Dans ce mode de réalisation le dispositif transporteur

présente une certaine similitude avec un chariot élévateur à fourches.

Conformément à la présente invention, la pièce à traiter peut rester sur les branches d'une telle fourche également pendant le traitement

par décharge, sans qu'il soit nécessaire de mettre en oeuvre un mou-

vement de dépose et de reprise. Dans la porte du four, il est prévu des évidements agencés de telle sorte que le mouvement de fermeture

de la porte ne soit pas entravé par le dispositif transporteur.

Dans des installations de trempe du type défini ci-dessus, il est prévu fréquemment à l'intérieur du récipient des bains d'huile

dans lesquels la pièce encore chaude provenant du four est introduite.

Dans ce cas, cependant, le vide régnant à l'intérieur du récipient -5-

est diminué. Selon l'invention, il est par conséquent proposé d'as-

socier au four un tuyau d'aspiration propre de manière que la pres-

sion dans le four puisse être maintenue à une valeur plus faible que le vide régnant à l'intérieur du récipient. Cette mesure permet un fonctionnement continu car il est possible de traiter une pièce

dans le four et, simultanément, d'en refroidir une autre.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention

seront mis en évidence, dans la suite de la description, donnée à

titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé dans lequel:

La figure 1 est une coupe longitudinale d'un four dans le-

quel est disposée une partie d'appui en forme de fourche, la coupe étant faite selon I-I de la figure 2, La figure 2 est une coupe selon II-II de l'exemple de réalisation de la figure 1, La figure 3 est une vue latérale d'un second exemple de réalisation comportant une partie d'appui agencée sous la forme du côté supérieur d'un chariot et représentée en partie en coupe, La figure 4 est une coupe selon IV-IV de la figure 3, La figure 5 est une représentation correspondant à la figu:

1, d'une installation selon l'invention munie d'un dispositif de le-

vage additionnel, et La figure 6 est une représentation correspondant à la figu:

2 pour le mode de réalisation de la figure 5.

Sur les figures, on a représenté, de l'installation de trempe connue, seulement le poste de traitement par décharge, y

compris une partie du dispositif transporteur. L'agencement des au-

tres postes, la réalisation du récipient, etc., correspondent à des

structures conventionnelles.

Dans l'exemple de réalisation des figures 1 et 2, il est prévu un four 20 dont le volume intérieur est accessible par l'inter médiaire d'une porte 21 placée à gauche sur la figure 1. Cette porte de four est réalisée, comme le montre la figure 1, sous la forme d'une trappe, qui est articulée en haut par l'intermédiaire d'une charnière 22 sur le corps 23 du four 20. Une flèche met en évidence

le mouvement de pivotement de la porte de four 21.

Dans l'enceinte du four 20, il est prévu, d'une manière

connue, des éléments chauffants 24 qui sont reliés, par l'intermé-

diaire de conducteurs isolés d'alimentation 25, à une source de ten-

sion (non représentée). Ainsi, la différence de tension entre les

-6- 2498205

éléments chauffants 24, les électrodes et la paroi du four reste in-

férieure à la tension d'amorçage de la décharge de traitement.

A l'intérieur du volume délimité par les éléments chauf-

fants 24, il est prévu une anode 26 en forme de pot, qui est ouverte vers la gauche, du côté de la porte de four 21. Elle est reliée à droite à un conducteur d'alimentation 27 traversant de façon isolée

la paroi arrière du corps de four 23, mais elle n'est pas reliée élec-

triquement aux autres parties de l'installation.

Dans la porte de four 21 sont ménagées deux fentes 28 ou-

vertes vers le bas et dans lesquelles s'accrochent deux parties trian-

gulaires 29, 30 du châssis d'un dispositif transporteur 31, non re-

présenté en détail sur les figures. Les parties de châssis 29, 30 sont prolongées vers la droite (figure 1) par deux branches 32

qui sont reliées entre elles par deux traverses 33 de manière à cons-

tituer une grille. Sur cette grille 32, 33 est déposée une pièce 34 à traiter. La grille 32, 33 est isolée électriquement des parties

de châssis 29, 30 par des corps isolants 35 qui sont placés à proxi-

mité de la paroi de la porte de four 21 dans la condition de fermeture de cette dernière. Ces corps isolants 35 sont constitués par des douilles en céramique qui sont engagées dans des trous correspondants

des parties de châssis 29, 30 et qui reçoivent les prolongements in-

térieurs, en forme de tourillons, des branches 32. Ce mode de réali-

sation des corps isolants 35 garantit une bonne tenue mécanique ega-

lement lorsque les corps isolants 35 sont rompus. La structure est

agencée, dans la zone des corps isolants 35 -comme également les au-

tres parties du four 20 et du dispositif transporteur associé 31-

de manière à tenir compte de la dilatation thermique résultant de

la température du four.

Les fentes 28 sont recouvertes intérieurement par des boucliers 36 en matière isolante de façon à réduire les pertes de

température par rayonnement.

L'extrémité avant d'une branche 32 est agencée sous la forme d'une rampe 37. Elle coopère avec un bras articulé 38 sollicité par un contrepoids et qui est relié à un conducteur d'alimentation 39 de la cathode. Lors de l'engagement des branches 32 à l'aide du dispositif transporteur 31 dans le four 20, la rampe 37 soulève le contrepoids du bras articulé 38 vers le haut et, sous l'action de ce contrepoids, une certaine pression d'application est établie de façon à permettre l'établissement sûr d'un contact entre la grille 32, 33 servant de partie portante et le bras articulé 38. En conséquence, -7- conformément à la présente invention, la partie portante 32, 33 est branchée en cathode. Comme le montre la figure 1, le conducteur d'alimentation 39 de la cathode est également isolé électriquement

par rapport aux autres parties de l'installation.

Le second exemple de réalisation représenté sur les figures 3 et 4 se différencie du premier exemple des figures 1 et 2 par un autre agencement du dispositif transporteur 31. Celui-ci comporte deux rails fixes 40, 41, qui sont disposés sur le côté du four 20 à peu près à la hauteur du fond du four et sur lesquels roulent des

roues 42. Des roues 42 placées l'une en regard de l'autre sont res-

pectivement reliées entre elles par un essieu 43. Les quatre essieux représentés au total dans l'exemple considéré supportent une partie

portante 44 en forme de plateau sur laquelle est placée une pièce 34.

Conformément à la présente invention, il est prévu des corps isolants 35 à l'intérieur des essieux 43 et dans la zone de la paroi du four 3( Dans ce cas également, les corps isolants sont agencés sous la forme de douilles allongées, qui sont entourées extérieurement par des appendices de forme tubulaire qui sont respectivement reliés à une roue 42. Intérieurement, il est prévu dans le corps isolant 35 en forme de douille, une barre de minceur correspondante qui traverse perpendiculairement le volume du four et qui établit la liaison entre les roues 42 ainsi maintenues. Comme dans l'exemple de réalisation des figures 1 et 2, les parties du dispositif transporteur 31 qui

sont situées à l'intérieur du four 20 sont ainsi isolées électrique-

ment des autres parties de ce dispositif transporteur 31. Ainsi, con-

formément à l'invention, la partie du dispositif 31 qui est située dans le four, notamment la partie portante 44, peut être branchée

en cathode. Les parties électriques situées dans le four sont sou-

mises, soit à la tension de chauffage (comme les éléments chauffants

24) soit à un potentiel anodique (anode 2), soit à un potentiel ca-

thodique, ce qui concerne notamment la partie portante 44 et la pièce

34 située sur celle-ci.

Le troisième exemple de réalisation représenté sur les figures 5 et 6 se différencie du premier exemple par le fait qu'il est prévu un dispositif de levage additionnel 45 muni d'un plateau élévateur 46. En outre, il n'est pas prévu de contact, comme dans le premier exemple de réalisation entre la partie portante 32, 33 et le conducteur d'alimentation 39. La partie portante 32, 33 reste sans connexion extérieure et la liaison de la pièce 34 avec le conducteur d'alimentation 39 de la cathode est effectuée par l'intermédiaire du

-8- 2498205

dispositif élévateur 45. Celui-ci est placé, après avoir été intro-

duit, en dessous de la partie portante 32, 33, de sorte que celle-ci

peut être introduite dans le four 20 et sortie de celui-ci sans dif-

ficulté. Le dispositif de levage 45 est placé par rapport à la partie portante (située dans le four 20) de manière qu'il puisse passer au

travers d'une ouverture 47 de la partie portante 32, 33 et qu'il puis-

se ainsi soulever la pièce 34 par rapport à ladite partie portante 32, 33 sans entrer en contact avec cette dernière. Le dispositif de levage 45 est relié au conducteur d'alimentation 39 de la cathode et, lors du levage, la pièce 34 entre simultanément en contact avec ce conducteur d'alimentation 39 qui applique à la pièce le potentiel

cathodique. A la différence du mode d'agencement du conducteur d'ali-

mentation 39 de la figure 5, il est également possible de disposer

le conducteur d'alimentation parallèlement au dispositif de levage.

-9 --

249820'

Claims

REVENDICATIONS

1. Installation de trempe de pièces métalliques, comportar une chambre pouvant être mise sous vide, dans laquelle il est prévu en plus d'un poste d'entrée et de sortie et, le cas échéant, d'autrE postes (comme par exemple un bain d'huile), un dispositif de traiten par décharge, notamment pour une carburation par plasma, qui est loc dans un four et dont les électrodes sont reliées à un conducteur d'ô mentation pénétrant à l'intérieur du four et isolé électriquement dE

autres parties de l'installation, et un dispositif transporteur per-

mettant le transport de la pièce à traiter dans la chambre entre les différents postes et le four du poste de traitement par décharge, ce dispositif transporteur comportant une partie portante sur laque] repose la pièce à traiter, installation caractérisée par le fait que la partie portante (32, 33, 44) est isolée électriquement des autres parties métalliques, notamment des autres parties (par exempi 29, 30, 41, 42) du dispositif transporteur (31) qui sont situées

à l'extérieur du four (20).

2. Installation selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la partie portante (32, 33, 44) située dans le four (20) est reliée à un conducteur d'alimentation (27, 39) d'une électrode

(par exemple 26), de préférence la cathode.

3. Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la partie portante (32, 33, 44) comporte des ouverte (47) qui sont situées, lorsque la partie portante (32, 33, 44) se trouve dans le four (20), au-dessus d'un dispositif de levage dont le plateau élévateur est relié au conducteur d'alimentation (27, 39)

d'une électrode, de préférence la cathode.

4. Installation selon la revendication 3, caractérisée pax le fait que le plateau élévateur (46) est isolé électriquement des autres parties du dispositif de levage, de préférence celles qui sor

situées à l'extérieur du four (20).

5. Installation selon l'une quelconque des revendications

1 à 4, caractérisée par le fait que la partie portante comporte une palette métallique sur laquelle peut être déposée la pièce à traitez

6. Installation selon l'une quelconque des revendications

1 à 5, caractérisée par le fait que la partie portante (32, 33, 44) est reliée électriquement avec les autres parties du dispositif trai porteur (31) (par exemple les essieux 43), situées le cas échéant

dans le four (20).

-10- 2498205

7. Installation selon l'une quelconque des revendications

1 à 6, caractérisée par le fait que les corps isolants (35) séparant la partie portante (32, 33, 44) des autres parties (par exemple 29, , 40, 41, 42), situées à l'extérieur du four (20), du dispositif transporteur (31) sont disposés à l'extérieur du volume intérieur du

four, de préférence dans la zone de la paroi de four.

8. Installation selon l'une quelconque des revendications

1 à 7, caractérisée par le fait que le dispositif transporteur (31) comporte des rails (40, 41) qui sont placés à l'extérieur du four (20) et sur lesquels peut se déplacer un chariot (42-44) dont le côté

supérieur est agencé en partie portante (44).

9. Installation selon l'une quelconque des revendications

1 à 7, caractérisée par le fait que la partie portante est agencée

sous la forme d'une grille (32, 33), qui est maintenue dans sa po-

sition dans le four (20) à l'aide de parties de châssis (29, 30) traversant la paroi de four, de préférence la porte de four (21), et est séparé de ces parties de châssis (29, 30) par l'intermédiaire

de corps isolants (35).

10. Installation selon l'une quelconque des revendications

2 à 9, caractérisée par le fait que le conducteur d'alimentation

(39) de la cathode se termine par un contact sollicité par un contre-

poids ou un ressort (bras articulé 38), qui s'applique contre la partie portante (44) lorsque le chariot (42-44) se trouve dans le

four (20).

11. Installation selon la revendication 10, caractérisée par le fait qu'une extrémité libre d'une branche (32) comporte une rampe (37) qui se prolonge par un plateau et qui coopère avec le

bras articulé (38).

12. Installation selon l'une quelconque des revendications

1 à 11, caractérisée par le fait qu'un tuyau d'aspiration relié à

une pompe à vide débouche dans le four (20).

13. Installation selon l'une quelconque des revendications

1 à 12, caractérisée par le fait qu'un tuyau d'alimentation en gaz

de traitement débouche dans le four (20).

14. Installation selon l'une quelconque des revendications

1 à 13, caractérisée par le fait que l'anode (26) est agencée sous la forme d'une cage de Faraday et entoure en majeure partie les éléments

branchés cathodiquement.