FR2606790A1 - PROCESS FOR THERMALLY PROCESSING SMALL METAL PARTS AND INSTALLATION FOR ITS IMPLEMENTATION - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION A TRAIT AU TRAITEMENT THERMIQUE DE PETITES PIECES METALLIQUES. LE PROCEDE SELON L'INVENTION, DANS LEQUEL ON TRAITE LES PIECES EN ATMOSPHERE PROTECTRICE 1 PUIS ON LES PLONGE DANS UN BAIN D'HUILE 5 OU ELLES SONT TREMPEES, EST ESSENTIELLEMENT CARACTERISE EN CE QU'ON ASPIRE L'ATMOSPHERE POLLUEE AU-DESSUS 13 DU BAIN, QU'ON EN SEPARE L'HUILE 11 QUE L'ON RENVOIE DANS LE BAIN, ET QU'ON RENVOIE L'ATMOSPHERE EPUREE DANS L'ENCEINTE 1 DE TRAITEMENT THERMIQUE. APPLICATION A LA CEMENTATION ET A LA TREMPE DE PETITES PIECES METALLIQUES.THE INVENTION RELATES TO THE HEAT TREATMENT OF SMALL METAL PARTS. THE PROCESS ACCORDING TO THE INVENTION, IN WHICH THE PARTS ARE TREATED IN A PROTECTIVE ATMOSPHERE 1 THEN IMMERSED IN AN OIL BATH 5 WHERE THEY ARE SOAKED, IS ESSENTIALLY CHARACTERIZED IN THAT THE POLLUTED ATMOSPHERE IS SUCKED ABOVE 13 FROM THE BATH, SEPARATE THE OIL 11 AND RETURN TO THE BATH, AND RETURN THE CLEANED ATMOSPHERE INTO THE HEAT-TREATMENT ENCLOSURE 1. APPLICATION TO CEMENTATION AND TEMPERING OF SMALL METAL PARTS.
Description
La présente invention concerne un procédé de trai-The present invention relates to a method of treating
tement thermique de petites pièces ou petits articles, dans lequel ces derniers sont traités en atmosphère de gaz protecteur, puis sont plongés dans un bain d'huile o ils sont refroidis brusquement et trempés. L'invention couvre également une installation pour la mise en oeuvre Thermal treatment of small parts or small items, in which the latter are treated in a protective gas atmosphere, then are immersed in an oil bath where they are quenched and quenched. The invention also covers an installation for the implementation
du procédé ci-dessus.of the above process.
Les fours de traitement thermique de petites Small heat treatment furnaces
pièces métalliques sont connus. Il s'y produit une cémen- metal parts are known. It produces a cemen-
tation de ces pièces dans une atmosphère de gaz protec- these parts in a protected gas atmosphere.
teur ou inerte. Les pièces sont ensuite traitées dans une chambre suivante de trempe à l'huile, contenant un inert or inert. The parts are then processed in a subsequent oil quench chamber, containing a
bain d'huile dans lequel les pièces cémentées sont plon- oil bath in which the cemented parts are plunged
gées et donc trempées. A cet effet, le four peut fonc- and soaked. For this purpose, the oven can
tionner en continu et comporter une cuve de trempe à l'air libre ou bien fonctionner par charges successives et comporter une chambre de trempe incorporée. Dans les deux cas, le traitement est fait en atmosphère de gaz protecteur. Un inconvénient des installations et procédés continuously and have a quench tank in the open air or operate by successive charges and include a tempering chamber incorporated. In both cases, the treatment is done in a protective gas atmosphere. A disadvantage of the installations and processes
connus de traitement thermique de petites pièces métal- known heat treatment of small metal parts-
liques réside dans le fait que les vapeurs d'huile déga- It is the fact that the oil vapors
gées par le bain dans la chambre de trempe diffusent dans by the bath in the quench chamber diffuse into
la chambre de traitement thermique. Lorsque, en particu- the heat treatment chamber. Where, in particular
lier, les pièces chaudes sont plongées dans l'huile, il se dégage de grandes quantités de vapeur d'huile. Ces vapeurs polluent l'atmosphère gazeuse de la chambre de traitement et polluent de plus les pièces à traiter, du to bind, the hot parts are immersed in the oil, it releases large quantities of oil vapor. These vapors pollute the gaseous atmosphere of the treatment chamber and pollute moreover the parts to be treated, from
fait du dépôt de gouttelettes d'huile, ce qui nuit au résultat des opérations. deposition of oil droplets, which is detrimental to the outcome of operations.
Pour traiter les vapeurs d'huile et les maintenir à l'écart de l'enceinte du four, le gaz protecteur est To treat the oil vapors and keep them away from the oven enclosure, the protective gas is
jusqu'à présent refoulé en grande quantité dans les cham- until now repressed in large quantities
bres, de façon que le courant de gaz maintienne les vapeurs qui se dégagent dans la chambre de trempe à l'écart de l'enceinte de traitement en permettant de les brûler. Du fait que le gaz inerte est également utilisé bers, so that the gas stream maintains the vapors that emerge in the quench chamber away from the treatment chamber by allowing them to burn. Because the inert gas is also used
comme gaz de balayage, il en faut constamment une quanti- as a flushing gas, a constant amount of
té plus grande que nécessaire pour le traitement thermi- larger than necessary for the heat treatment
que proprement dit, ce qui entraîne des coûts élevés. as such, resulting in high costs.
Par ailleurs, comme l'huile évaporée est brûlée, il faut Moreover, since the evaporated oil is burned, it is necessary to
en amener au bain de nouvelles quantités. bring in bath new quantities.
A partir de ces constatations, l'invention vise donc un procédé et une installation permettant d'éliminer From these observations, the invention therefore aims at a method and an installation for eliminating
les vapeurs d'huile de manière simple et économique. oil vapors in a simple and economical way.
Conformément au procédé selon l'invention, on aspire, au-dessus du bain d'huile, l'atmosphère de gaz protecteur enrichie de vapeurs d'huile, puis on en sépare cette huile que l'on renvoie dans le bain et l'on retourne également le gaz épuré et débarrassé des vapeurs According to the process according to the invention, the atmosphere of protective gas enriched with oil vapors is sucked above the oil bath, and this oil is then separated and returned to the bath and the oil. we also return the purified gas and rid of vapors
d'huile à l'enceinte de traitement thermique. of oil to the heat treatment chamber.
On obtient ainsi cet avantage que l'atmosphère This gives the advantage that the atmosphere
de gaz protecteur et l'huile suivent des circuits dis- of protective gas and oil follow
tincts, le gaz épuré étant renvoyé à l'enceinte de trai- the purified gas being returned to the processing chamber.
tement thermique et l'huile séparée étant également ren- thermal insulation and the separated oil is also
voyée dans le bain d'huile. Il se crée de cette manière une circulation du gaz empêchant les vapeurs d'huile qui seen in the oil bath. This creates a circulation of gas preventing the oil vapors
se dégagent du bain de parvenir à l'enceinte de traite- get off the bath to get to the milking parlor
ment, puisqu'elles sont immédiatement aspirées. Par ailleurs, du fait que le gaz est recyclé, il n'en est consommé qu'une faible quantité. De même, le recyclage because they are immediately sucked up. In addition, because the gas is recycled, only a small amount is consumed. Similarly, recycling
de l'huile diminue sa consommation. On obtient un condi- oil decreases its consumption. We obtain a condition
tionnement rapide du gaz protecteur. quick release of the protective gas.
On crée avantageusement l'aspiration avant l'ins- Aspiration is advantageously created before the insertion
tant o les petites pièces sont plongées dans le bain d'huile, car c'est notamment quand ces pièces chaudes sont plongées dans ce bain qu'il se dégage des quantités as the small parts are immersed in the oil bath, because it is especially when these hot parts are immersed in this bath that it emerges quantities
considérables de vapeurs d'huile qui polluent le gaz pro- considerable amounts of oil vapors which pollute the gas
tecteur. Selon une autre caractéristique du procédé, on contrôle et l'on corrige le cas échéant la composition detector. According to another characteristic of the process, the composition is checked and corrected if necessary.
de l'atmosphère protectrice recyclée. Il est ainsi pos- of the recycled protective atmosphere. It is thus pos-
sible de contrôler continuellement et de manière simple l'atmosphère dans l'enceinte de traitement thermique, sans avoir besoin de conduites spéciales de prélèvement sible to continuously and simply monitor the atmosphere in the heat treatment enclosure, without the need for special sampling lines
et de réalimentation.and replenishment.
A partir d'une installation qui comprend une enceinte de traitement thermique sous atmosphère de gaz protecteur, suivie d'une chambre de trempe à l'huile contenant un bain d'huile, une porte étant éventuellement disposée entre ces chambres, un agencement destiné à la mise en oeuvre du procédé comprend, sur la chambre de trempe, un moyen d'aspiration du gaz pollué par les vapeurs d'huile dégagées du bain, un séparateur de From an installation which comprises a heat treatment chamber under a protective gas atmosphere, followed by an oil quench chamber containing an oil bath, a door possibly being disposed between these chambers, an arrangement intended for the implementation of the method comprises, on the quenching chamber, a suction means of the gas polluted by the oil vapors released from the bath, a separator of
l'huile contenue dans ce gaz aspiré, ainsi que des con- the oil contained in this sucked gas, as well as
duites de retour partant dudit séparateur, d'une part vers l'enceinte de traitement thermique pour le gaz épuré et d'autre part vers la chambre de trempe pour l'huile récupérée. Le moyen d'aspiration est avantageusement une pompe de circulation qui, conformément à une autre caractéristique de l'invention, est disposée dans le return flow leaving said separator, firstly to the heat treatment chamber for the purified gas and secondly to the quenching chamber for the recovered oil. The suction means is advantageously a circulation pump which, according to another characteristic of the invention, is arranged in the
conduit de retour vers l'enceinte de traitement thermique. led back to the heat treatment chamber.
Au moyen de cette pompe, il est techniquement aisé d'aspirer dans la chambre de trempe, le gaz enrichi de By means of this pump, it is technically easy to suck in the quenching chamber, the gas enriched with
vapeurs d'huile. Le fait de disposer la pompe de circula- oil vapors. Having the circulating pump
tion dans le conduit de retour à l'enceinte de traitement in the return duct to the treatment enclosure
l'empêche d'être polluée par l'huile. prevents it from being polluted by the oil.
Dans une forme de réalisation avantageuse, le dis- In an advantageous embodiment, the dis-
positif séparateur comporte des serpentins refroidisseurs parcourus par un fluide de refroidissement, l'eau par positive separator comprises cooling coils traversed by a cooling fluid, the water by
exemple, sur lesquels on fait passer l'atmosphère aspirée. example, on which the aspirated atmosphere is passed.
Un appareil refroidisseur à serpentins de ce genre est très facilement réalisable et fonctionne par ailleurs Such a coiled cooler is very easily achievable and otherwise works
de manière très fiable.very reliably.
Dans le cas o il existe une porte entre l'en- In the case where there is a door between
ceinte de traitement thermique et la chambre de trempe, son ouverture est couplée avec la mise en marche du moyen d'aspiration, ce qui permet de profiter de cet avantage que, lorsque la porte est fermée, les vapeurs d'huile ne peuvent diffuser de la chambre de trempe à l'enceinte de traitement thermique, si bien qu'il n'y a pas risque de pollution et qu'il n'y a donc pas besoin d'aspirer pour épurer. Ce n'est que lorsque la porte est ouverte que les vapeurs d'huile risquent de passer de la chambre de trempe à l'enceinte de traitement. Ce risque est particulièrement grand si les pièces sont plongées dans le bain d'huile immédiatement après l'ouverture, en dégageant du fait de leur température une grande quantité heat treatment belt and the quenching chamber, its opening is coupled with the start of the suction means, which allows to take advantage of the advantage that, when the door is closed, the oil vapors can not diffuse the quenching chamber to the heat treatment chamber, so that there is no risk of pollution and so there is no need to vacuum to purify. Only when the door is open can oil vapors pass from the quench chamber to the treatment chamber. This risk is particularly great if the parts are immersed in the oil bath immediately after opening, releasing a large amount of heat because of their temperature.
de vapeurs d'huile qui peuvent alors parvenir très aisé- oil vapors which can then be very easily
ment à l'enceinte de traitement. Cependant, du fait que la mise en route du moyen d'aspiration est couplée avec l'ouverture de la porte, les vapeurs d'huile dégagées at the treatment chamber. However, because the startup of the suction means is coupled with the opening of the door, the oil vapors released
sont aspirées immédiatement.are sucked immediately.
Selon une autre caractéristique de l'invention, pour faciliter l'aspiration et l'écoulement, un cône convergent est disposé dans la zone d'aspiration de la According to another characteristic of the invention, to facilitate aspiration and flow, a convergent cone is arranged in the suction zone of the
chambre de trempe.quenching chamber.
Enfin, conformément à encore une autre caractéris- Finally, according to yet another characteristic
tique, un dispositif de contrôle et de correction de la composition de l'atmosphère protectrice est monté dans le conduit de retour vers l'enceinte de traitement ou a device for controlling and correcting the composition of the protective atmosphere is mounted in the return duct towards the treatment enclosure or
dans cette enceinte. Il permet de contrôler et éventuel- in this chamber. It allows to control and possibly
lement de corriger la composition de cette atmosphère to correct the composition of this atmosphere
sans avoir besoin de branchements auxiliaires. Comme - without the need for auxiliary connections. As -
l'aspiration fait circuler le gaz en continu, il est possible d'effecteur en permanence ce contrôle ou cette correction, de façon que le traitement thermique des the suction circulates the gas continuously, it is possible to continuously perform this control or correction, so that the heat treatment of
pièces reste uniforme sur une longue période. parts remains uniform over a long period.
L'invention va être décrite maintenant de manière détaillée en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif, représentant une vue schématique en élévation d'une installation,comportant une enceinte de traitement thermique et une chambre de trempe à l'huile,destinée au traitement thermique de petites The invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawing by way of non-limiting example, showing a schematic elevational view of an installation, comprising a heat treatment chamber and an oil quench chamber, intended for the heat treatment of small
pièces métalliques.metal parts.
Une enceinte 1 de traitement thermique comporte (à gauche sur la figure) une porte 2 par laquelle les A heat treatment chamber 1 comprises (on the left in the figure) a door 2 through which the
pièces sont introduites pour être soumises au traitement. parts are introduced for treatment.
Celui-ci est effectué en atmosphère de gaz protecteur, l'enceinte de traitement comportant en haut un conduit 3 d'arrivée de ce gaz. Des flèches symbolisent le sens This is carried out in a protective gas atmosphere, the treatment chamber comprising at the top a conduit 3 for the arrival of this gas. Arrows symbolize the meaning
de l'écoulement du gaz dans l'enceinte 1. the flow of gas in the chamber 1.
Une chambre 4 de trempe à l'huile, contenant un bain d'huile 5, fait suite, à droite de la figure, à l'enceinte de traitement 1. Une porte 6 sépare l'enceinte 1 de la chambre 4. Les pièces sont retirées de la chambre An oil quench chamber 4, containing an oil bath 5, follows, to the right of the figure, to the treatment chamber 1. A door 6 separates the chamber 1 from the chamber 4. The parts are removed from the room
4 par une autre porte 7. Les pièces métalliques cémen- 4 by another door 7. The cemen-
tées subissent dans le bain 5 un traitement complémen- In the bath, the bathers undergo a complementary treatment.
taire qui consiste en une trempe.which consists of a quench.
La chambre de trempe 4 comporte à sa partie supé- The quenching chamber 4 has in its upper part
rieure un dispositif 8 de brûlage de l'huile. a device 8 for burning the oil.
Cette chambre 4 comporte par ailleurs un moyen This room 4 has a private bathroom.
d'aspiration et un séparateur de l'huile, qui sont des- suction and an oil separator, which are
tinés à aspirer l'atmosphère de gaz enrichie et polluée de vapeurs d'huile dégagées par le bain 5 et à en séparer cette huile. A cet effet, une pompe de circulation 9 aspire par un conduit ce gaz pollué de la chambre 4 et l'entraîne dans un séparateur 11. Celui-ci peut comporter par exemple des serpentins parcourus par un fluide refroidisseur tel que l'eau, sur lesquels passe le gaz aspiré et se dépose l'huile entraînée. Cette huile déposée est renvoyée dans le bain 5 de la chambre de trempe 4 par une conduite de retour 12. Pour améliorer l'introduction de l'atmosphère designed to suck the enriched and polluted gas atmosphere of oil vapors released by the bath 5 and to separate this oil. For this purpose, a circulation pump 9 draws through a conduit this polluted gas from the chamber 4 and drives it into a separator 11. This may comprise, for example, coils traversed by a cooling fluid such as water, on which passes the sucked gas and deposits the oil entrained. This deposited oil is returned to the bath 5 of the quenching chamber 4 by a return pipe 12. To improve the introduction of the atmosphere
polluée qui se trouve au-dessus du bain 5, dans la con- polluted which is above the bath 5, in the
duite 10, celle-ci est raccordée à la chambre 4 par 10, it is connected to the chamber 4 by
l'intermédiaire d'un cône convergent 13. through a convergent cone 13.
L'atmosphère polluée entraînée par aspiration étant débarrassée des vapeurs d'huile dans le séparateur The polluted atmosphere driven by suction being freed from oil vapors in the separator
11 et donc épurée, elle est ramenée à l'enceinte de trai- 11 and thus purified, it is brought back to the
tement thermique 1 par un conduit 14, dans lequel est 1 by a conduit 14, in which is
également disposée la pompe 9.also arranged the pump 9.
Le fonctionnement de la pompe 9 peut être couplé avec la manoeuvre de la porte 6 située entre l'enceinte de traitement 1 et la chambre de trempe 4; c'est-à-dire que ladite pompe 9 est mise en marche lorsqu'on ouvre cette porte 6 pour faire passer une charge de pièces cémentées de cette enceinte de traitement 1 à cette The operation of the pump 9 can be coupled with the operation of the door 6 located between the treatment chamber 1 and the quenching chamber 4; that is to say that said pump 9 is turned on when this door 6 is opened to pass a load of cemented parts of this treatment chamber 1 to this
chambre de trempe 4.quenching chamber 4.
Par ailleurs, un dispositif de contrôle et de correction de la composition du gaz épuré peut être monté dans le conduit de retour 14, entre le séparateur 11 et Furthermore, a device for controlling and correcting the composition of the purified gas can be mounted in the return duct 14, between the separator 11 and
l'enceinte de traitement 1. Ce contrôle et cette correc- treatment enclosure 1. This control and correction
tion peuvent être effectués par l'équipement de régula- may be carried out by the regulating equipment
tion du four.oven.
L'agencement décrit crée pour l'atmosphère protec- The described arrangement creates for the protective atmosphere
trice un circuit formé par l'enceinte 1 de traitement ther- a circuit formed by the heat treatment chamber 1
mique, la chambre 4 de trempe à l'huile, la conduite 10, le séparateur 11, le conduit de retour 14 et la pompe 9, ce qui empêche les vapeurs d'huile qui se dégagent du bain 5 de parvenir à ladite enceinte de traitement, de polluer son atmosphère et de souiller les pièces qui s'y trouvent. Ces vapeurs sont éliminées immédiatement the oil quench chamber 4, the pipe 10, the separator 11, the return pipe 14 and the pump 9, which prevents the oil vapors that emerge from the bath 5 from reaching said enclosure. treatment, to pollute the atmosphere and to contaminate the parts in it. These vapors are eliminated immediately
grâce au circuit d'aspiration.thanks to the suction circuit.
Il va de soi qu'il est possible d'apporter diver- It goes without saying that it is possible to bring diversity
ses modifications au procédé et à l'installation de trai- its modifications to the process and the installation of
tement thermique de petites pièces métalliques, repré- thermal insulation of small metal parts,
sentés et décrits, sans s'écarter du domaine de l'inven- described and described without departing from the realm of
tion.tion.
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