FR2617953A2 - Four a sole tournante pour le traitement thermique, thermochimique ou electrothermique de metaux sous atmosphere rarefiee ou controlee - Google Patents
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Abstract
Le four selon l'invention comprend une enceinte étanche 1, des moyens pour réaliser à l'intérieur de l'enceinte 1 un vide relatif, un chemin de roulement circulaire, un tunnel annulaire thermiquement isolant ouvert dans le bas au-dessus du chemin de roulement, et une sole tournante 22 mobile sur le chemin de roulement. Le tunnel est divisé en une succession de cellules de traitement C1 -C6 à l'aide d'une pluralité de portes radiales escamotables P1 -P8 . Chacune de ces cellules est équipée de moyens de traitement autonomes 43, 37. Une chambre de traitement supplémentaire 32 extérieure au tunnel peut être prévue pour effectuer des dépôts de matière. Ce four peut effectuer des cycles de traitement du type cémentation, cémentation + dépôt, cémentation + dépôt + diffusion, avec ou sans trempe.
Description
FOUR A SOLE TOURNANTE POUR LE TRAITEMENT THERMIQUE, THERMO
CHIMIQUE OU ELECTROTHERMIQUE DE METAUX SOUS ATMOSPHERE RAREFIEE OU CONTROLEE.
CHIMIQUE OU ELECTROTHERMIQUE DE METAUX SOUS ATMOSPHERE RAREFIEE OU CONTROLEE.
La présente invention concerne des perfectionnements à un four de traitement thermique ou thermochimique à atmosphère raréfiée, du type comprenant, comme décrit dans le brevet principal - une enceinte métallique étanche présentant, de préféren
ce, une forme de section horizontale circulaire, cette
enceinte pouvant comprendre une double paroi avec interpo
sition d'une couche de refroidissement (water jacket) - des moyens permettant de réaliser à l'intérieur de
l'enceinte une atmosphère de traitement à pression rédui
te - un chemin de roulement circulaire, situé dans la partie
inférieure d'une zone périphérique interne de l'encein
te - un tunnel annulaire, en un matériau thermiquement isolant,
ouvert dans sa partie inférieure et situé au-dessus du
chemin de roulement, ce tunnel renfermant des moyens de
traitement thermique, thermochimique ou électrothermi
que ;; - une sole tournante consistant en une couronne réalisée en
matière thermiquement isolante, mobile sur le chemin de
roulement et s'étendant dans l'ouverture de la partie
inférieure du tunnel, de manière à assurer la continuité
de l'isolation thermique du tunnel, au niveau de sa face
inférieure - des moyens pour entraver la sole tournante en rotation,
pas à pas, à partir d'un moteur situé de préférence à
l'extérieur de l'enceinte - des éléments de support des pièces uniformément répartis
sur la sole tournante - une cellule de trempe comprenant, d'une part, une chambre
formant un sas, communiquant avec le volume interne du
tunnel par une première porte et/ou une cloison mobile et
avec l'extérieur, par une deuxième porte de manière à
permettre l'accès et la sortie des pièces à l'intérieur du
tunnel et, d'autre part, un bac de trempe situé en dessous
de ladite chambre, cette cellule de trempe comportant des
moyens de manutention, pour déposer ou extraire les pièces
de la sole tournante et pour les plonger en fin de traite
ment dans le bac de trempe.
ce, une forme de section horizontale circulaire, cette
enceinte pouvant comprendre une double paroi avec interpo
sition d'une couche de refroidissement (water jacket) - des moyens permettant de réaliser à l'intérieur de
l'enceinte une atmosphère de traitement à pression rédui
te - un chemin de roulement circulaire, situé dans la partie
inférieure d'une zone périphérique interne de l'encein
te - un tunnel annulaire, en un matériau thermiquement isolant,
ouvert dans sa partie inférieure et situé au-dessus du
chemin de roulement, ce tunnel renfermant des moyens de
traitement thermique, thermochimique ou électrothermi
que ;; - une sole tournante consistant en une couronne réalisée en
matière thermiquement isolante, mobile sur le chemin de
roulement et s'étendant dans l'ouverture de la partie
inférieure du tunnel, de manière à assurer la continuité
de l'isolation thermique du tunnel, au niveau de sa face
inférieure - des moyens pour entraver la sole tournante en rotation,
pas à pas, à partir d'un moteur situé de préférence à
l'extérieur de l'enceinte - des éléments de support des pièces uniformément répartis
sur la sole tournante - une cellule de trempe comprenant, d'une part, une chambre
formant un sas, communiquant avec le volume interne du
tunnel par une première porte et/ou une cloison mobile et
avec l'extérieur, par une deuxième porte de manière à
permettre l'accès et la sortie des pièces à l'intérieur du
tunnel et, d'autre part, un bac de trempe situé en dessous
de ladite chambre, cette cellule de trempe comportant des
moyens de manutention, pour déposer ou extraire les pièces
de la sole tournante et pour les plonger en fin de traite
ment dans le bac de trempe.
Dans ce four, le susdit tunnel annulaire est interrompu selon un secteur de longueur au moins égale à celle des éléments de support des pièces à traiter, de manière à délimiter une zone de transfert des pièces, cette zone de transfert se situant au droit de la porte intérieure du sas.
Dans ce cas, pour éviter un échauffement excessif du volume intérieur de l'enceinte, deux portes escamotables, en un matériau thermiquement isolant, sont prévues pour assurer l'obturation des deux extrémités du tunnel annulaire, de part et d'autre de la zone de transfert.
Le volume central cylindrique délimité par le tunnel annulaire est équipé de moyens de refroidissement, destinés à évacuer en permanence l'énergie calorifique dissipée à l'intérieur par le tunnel annulaire, notamment lors de l'ouverture des portes et par les pièces se trouvant dans la zone de transfert à la fin du traitement.
Les moyens de traitement équipant le tunnel annulaire peuvent comprendre une succession d'éléments autonomes commandables séparément au moyen d'un système programmable, notamment pour permettre le traitement à façon des pièces.
Ces moyens de traitement peuvent consister en des moyens de chauffage par rayonnement et/ou en des moyens de traitement par bombardement ionique. Dans ce dernier cas, on prévoit alors une série d'électrodes, à savoir au moins un élément anodique porté par le tunnel et une série de cathodes pouvant consister en les éléments de support sur lesquels sont disposées les pièces à traiter. Ces cathodes se trouvent alimentées au moyen d'un circuit électrique à joint tournant ou bien, au moyen d'une piste circulaire montée sur la sole tournante et sur laquelle viennent porter des balais.
L'invention a plus particulièrement pour objet d'accroître les performances du four précédemment décrit et d'étendre ses gammes de traitement, notamment dans le domaine des cémentations sous vide ou par bombardement ionique, éventuellement combinées avec des dépôts métalliques ou non métalliques.
A cet effet, ell propose un premier perfectionnement consistant à diviser le volume intérieur du tunnel annulaire en une succession de cellules de traitement, à l'aide d'une pluralité de portes radiales -escamotables, chacune de ces cellules présentant une longueur au moins égale à celle des éléments de support des pièces à traiter et étant équipée de moyens de traitement autonomes incluant des moyens de chauffage, des moyens de traitement par bombardement ionique, des moyens d'aspiration et des moyens d'injection de gaz de traitement.
Selon un autre perfectionnement, ce four de traitement comprend au moins une chambre de traitement supplémentaire, extérieure au tunnel et communiquant avec celui-ci par l'intermédiaire d'une porte étanche, cette chambre de traitement supplémentaire étant équipée de moyens permettant d'effectuer des dépôts de matière sur les pièces à traiter. Dans ce cas, des moyens sont prévus pour effectuer le transfert des éléments de support portant les charges à traiter, du tunnel à la chambre supplémentaire puis ensuite de cette chambre au tunnel.
De préférence, la chambre de traitement supplémentaire débouche dans l'une des cellules de traitement par l'intermédiaire d'une porte étanche. Toutefois, cette porte pourrait aussi bien déboucher sur une zone de transfert prévue entre deux cellules de traitement consécutives.
Bien entendu, l'invention ne se limite pas à un type particulier de dépôt de matière, diverses techniques pouvant être en effet envisagées telles que celles des dépôts physiques en phase vapeur PVD ("sputtering", pulvérisation cathodique, magnétron, décharge d'arc, faisceau d'électron, effet
Joule avec bombardement ' ionique), et celles des dépots chimiques en phase vapeur CVD avec ou sans bombardement ionique.
Joule avec bombardement ' ionique), et celles des dépots chimiques en phase vapeur CVD avec ou sans bombardement ionique.
I1 est clair que grâce aux perfectionnements précédemment mentionnés, le four selon l'invention permet d'effectuer en continu une multiplicité de traitements pouvant être chacun adapté à la nature et aux dimensions des pièces à traiter.
Ainsi, sans faire usage de la chambre de traitement supplémentaire, on peut effectuer en continu des borurations ou des cémentations ioniques comprenant une succession alternée de phases d'apport par exemple (de carbone ou de bore) et de phases de diffusion avant l'opération de trempe.
En outre, grâce à la chambre de traitement supplémentaire, il devient possible de réaliser en continu des traitements du type - cémentation ionique + dépôt, avec ou sans trempe, ou du
type - cémentation ionique + dépôt + diffusion.
type - cémentation ionique + dépôt + diffusion.
Un mode de réalisation du four de traitement selon l'inven- tion sera décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels
La figure 1 est une coupe médiane horizontale d'un
four à sole tournante selon l'invention
La figure 2 est une coupe axiale verticale selon l'axe
XX' du four représenté sur la figure 1 ;
La figure 3 est une demi-coupe axiale verticale selon
l'axe YY' du four représenté sur la figure 1
La figure 4 est un diagramme. représentatif de la
température en fonction du temps au cours d'un cycle
de cémentation réalisable à l'aide d'un four du type
de celui représenté sur les figures 1 à 3
Les figures 5 et 6 sont des diagrammes similaires à
celui de la figure 4 pour des cycles incorporant des
phases de cémentation et des phases de dépôt.
La figure 1 est une coupe médiane horizontale d'un
four à sole tournante selon l'invention
La figure 2 est une coupe axiale verticale selon l'axe
XX' du four représenté sur la figure 1 ;
La figure 3 est une demi-coupe axiale verticale selon
l'axe YY' du four représenté sur la figure 1
La figure 4 est un diagramme. représentatif de la
température en fonction du temps au cours d'un cycle
de cémentation réalisable à l'aide d'un four du type
de celui représenté sur les figures 1 à 3
Les figures 5 et 6 sont des diagrammes similaires à
celui de la figure 4 pour des cycles incorporant des
phases de cémentation et des phases de dépôt.
Dans l'exemple représenté sur les figures 1 à 3, le four à sole tournante comprend une enceinte étanche 1 présentant une paroi latérale verticale 2 sensiblement cylindrique ainsi qu'un dessus 3 et un fond 4 de forme bombée.
L'ensemble repose sur un socle 5 réalisé de façon classique.
Dans cet exemple, l'enceinte 1 est à double parois entre lesquelles peut circuler, de façon classique, un fluide de refroidissement.
L'accès à l'intérieur de l'enceinte 1 s'effectue au moyen d'un sas 6 monté contre la paroi verticale 2, à l'extérieur de l'enceinte 1, qui fait partie de l'installation de trempe du four.
Ce sas 6 comprend, donnant à l'extérieur, une porte pivotante classique 7 et, donnant à l'intérieur de l'enceinte 1, une porte étanche 8 escamotable latéralement. I1 communique, dans sa partie inférieure, avec un bac de trempe 9 situé en dessous du sas 6. Un moyen de transfert 10 permet le transfert des pièces de l'extérieur à l'intérieur de l'enceinte 1 et, inversement, ainsi que l'immersion des pièces en fin de traitement dans le bac de trempe 9.
L'enceinte 1 communique également, par une porte étanche 31, escamotable latéralement, avec une chambre de traitement supplémentaire 32 située à l'extérieur, en un emplacement diamétralement opposé au sas 6.
Dans la partie inférieure du volume intérieur de l'enceinte 1 est disposé un chemin de roulement circulaire 11 qui s'étend dans une région adjacente à la paroi latérale cylindrique 2.
Au-dessus de ce chemin de roulement 11 se trouve un tunnel annulaire 12, réalisé en un matériau thermiquement isolant, ouvert au niveau de sa face inférieure, face au chemin de roulement 11.
Ce tunnel 12 se trouve par ailleurs interrompu selon deux secteurs 33, 34 respectivement situés au droit de la porte du sas 6 et au droit de la porte 31 de la chambre de traitement 32, ces deux secteurs servant de zones de transfert.
Les deux tronçons de tunnel 12', 12" situés de part et d'autre de ces secteurs 33, 34 sont chacun divisé en trois cellules de traitement C1-C3, C4-C6 au moyen de quatre portes verticales radiales réalisées en un matériau thermiquement isolant P1-P4, P5-P8 et pouvant s'escamoter vertica lement au moyen d'un dispositif d'actionnement non représenté.
Deux de ces portes P1-P4, P5-P8 obturent respectivement les extrémités des deux tronçons de tunnel 12', 12", tandis que les deux autres P2-p3, P6-p7 assurent la séparation des trois cellules C1 à C3, C4 à C6.
Chacune des cellules C1 à C6 comprend des moyens de traitement autonomes pouvant être commandés séparément par exemple par un système programmable.
Ainsi, chacune de ces cellules pourra comprendre, comme représenté figure 3, des résistances électriques de chauffage 36, des électrodes pour bombardement ionique, un système de rampes 37 d'injection de gaz de traitement relié par des conduits séparés 38 à des sources de gaz de traitement 39, 40 (par l'intermédiaire d'un distributeur 41).
Avantageusement, le système de rampes d'injection pourra présenter une section en forme de U qui s'étend parallèlement à la face supérieure et aux faces latérales du tunnel, de manière à entourer partiellement la charge à traiter. Les rampes d'injection pourront alors présenter une pluralité d'orifices d'injection uniformément répartis et orientés en regard de la charge.
La partie inférieure du tunnel 12 est refermée par une sole tournante 22 qui consiste en une couronne en matériau thermiquement isolant, montée sur le chemin de roulement au moyen de galets 23 et entraînée en rotation au moyen d'un moteur non représenté et d'un système de transmission comprenant un pignon engrenant avec une couronne dentée 26 solidaire de la sole 22.
Cette sole 22 porte, uniformément répartis le long de sa circonférence, des éléments de support 27 des charges à traiter. Ces éléments de support 27 peuvent avantageusement consister en des barres radiales en matériau électriquement conducteur pouvant être portées à un potentiel cathodique grâce à un dispositif de contact glissant. Celui-ci peut faire intervenir, à chaque emplacement de charge, une rampe électriquement conductrice 39 sur laquelle peut venir s'appliquer un balai ou un patin 40 prévu dans chaque cellule de traitement et relié à un générateur électrique situé à l'extérieur du four.La liaison électrique entre le générateur et le balai peut alors être assurée au moyen d'un conducteur fixe 41 passant au travers de la paroi de l'enceinte 1 au moyen d'un passage de courant 42 et traversant la paroi du tunnel 12 en un emplacement convenablement choisi.
Une telle disposition permet d'effectuer, à l'intérieur de chacune des cellules de traitement, une phase de traitement par bombardement ionique appropriée, la paroi interne du tunnel 12 pouvant être conçue de manière à pouvoir servir d'anode.
I1 est à noter que dans le four précédemment décrit, l'ensemble de l'enceinte est porté à un vide relatif grâce à une installation de pompage commune.
En outre, chaque cellule comprend, dans sa partie inférieure, deux bouches d'aspiration 43 disposées de part et d'autre de la sole tournante 22, l'ensemble rampes d'injection 37/bouches d'aspiration 43 étant destiné à assurer la circulation sur les pièces à traiter, d'un flux de gaz de traitement aussi uniforme que possible.
Les bouches d'aspiration 43 sont connectées à un collecteur général circulaire 44, concentrique au four, par l'intermédiaire d'un conduit 45 équipé d'une vanne de réglage du débit d'aspiration 46.
Ce circuit permettra donc assurer, au moins en grande partie, l'évacuation des gaz de traitement injectés dans la cellule tout en respectant les conditions de pression nécessaires au traitement, et en particulier le niveau de vide approprié au bombardement ionique.
Dans l'exemple représenté sur les figures 1 et 2, la chambre de traitement supplémentaire est prévue pour effectuer des dépôts métalliques de type dépôt physique en phase vapeur et peut faire intervenir à cet effet - des résistances électriques de chauffage 50, - des évaporateurs 51, - un dispositif de pompage indépendant 53, - un générateur électrique 54 engendrant un potentiel catho
dique appliqué aux éléments de support de charge 55
présent à l'intérieur de la chambre 32, et un potentiel
anodique appliqué à la paroi interne de la chambre, et ce,
en vue d'engendrer un bombardement ionique des pièces en
cours de traitement, et - un générateur électrique servant à alimenter, de façon
indépendante, les évaporateurs 51.
dique appliqué aux éléments de support de charge 55
présent à l'intérieur de la chambre 32, et un potentiel
anodique appliqué à la paroi interne de la chambre, et ce,
en vue d'engendrer un bombardement ionique des pièces en
cours de traitement, et - un générateur électrique servant à alimenter, de façon
indépendante, les évaporateurs 51.
I1 est clair que l'équipement de cette chambre de traitement dépendra de la nature du traitement et du procédé utilisé.
Ainsi, dans le cas des dépôts par voie physique en phase vapeur, la vapeur métallique pourra être notamment obtenue - par évaporation thermique (effet Joule, induction, laser,
canon à faisceau d'électrons, canon à cathode creuse,
source d'arcs électriques, etc...) - par pulvérisation cathodique (type diode, triode, magné
tron ou canon à faisceau d'ions) - par évaporation en milieu réactif par canon à faisceau
d'électrons (haute intensité, basse tension), avec pola
risation des substrats - par évaporation en milieu réactif par canon à cathode
creuse (haute intensité, basse tension), avec polarisa
tion des substrats - par pulvérisation cathodique en milieu réactif par système
magnétron, avec polarisation des substrats - par évaporation en milieu réactif par arcs électriques à
haute intensité et basse tension, avec polarisation des
substrats.
canon à faisceau d'électrons, canon à cathode creuse,
source d'arcs électriques, etc...) - par pulvérisation cathodique (type diode, triode, magné
tron ou canon à faisceau d'ions) - par évaporation en milieu réactif par canon à faisceau
d'électrons (haute intensité, basse tension), avec pola
risation des substrats - par évaporation en milieu réactif par canon à cathode
creuse (haute intensité, basse tension), avec polarisa
tion des substrats - par pulvérisation cathodique en milieu réactif par système
magnétron, avec polarisation des substrats - par évaporation en milieu réactif par arcs électriques à
haute intensité et basse tension, avec polarisation des
substrats.
De même, le dépôt pourra être effectué par dépôts chimiques en phase vapeur (CVD) ou par un dépôt chimique en phase vapeur assisté par un plasma (PACVD).
I1 apparaît de la description qui précède que dans le four, seul le volume intérieur du tunnel annulaire, qui est thermiquement isolé du reste du volume de l'enceinte 1, se trouve soumis à une haute température.
En conséquence, toutes les parties mécaniques du four ainsi que les diverses canalisations se trouvent à une température relativement basse. Toutefois, en raison des déperditions calorifiques du tunnel 12, notamment lors de l'ouverture des portes P1 à P8 et lors de la présence d'une charge < à haute température) dans les zones de transfert 33, 34, l'invention prévoit en outre un système de refroidissement consistant en un serpentin 28 logé dans le volume cylindrique délimité par le tunnel 12 et raccordé à un circuit de fluide de refroidissement extérieur.
Le principe général de fonctionnement du four précédemment décrit sera exposé ci-après, en référence aux cycles de traitement représentés sur les figures 4, 5 et 6.
I1 convient tout d'abord de noter que la sole tournante 22 est animée d'un mouvement pas à pas, apte à amener les charges à traiter d'une cellule de traitement C1 à C6 à une autre ou à une zone de transfert 33, 34, les phases de rotation de la sole étant précédées par l'ouverture de la totalité des portes P1 à P8 ainsi que par l'arrêt momentané d'au moins une partie des moyens de traitement.
Au cours de chacune des phases d'arrêt de la sole 22, une charge est introduite et/ou extraite des éléments de support se trouvant dans la zone de transfert 33, par les moyens de transfert équipant le sas 6.
Parallèlement, une autre charge peut être introduite et/ou extraite des éléments de support se trouvant dans la zone de transfert 34, par les moyens de transfert affectés à la chambre de traitement supplémentaire.
En principe, la durée maximale de traitement des charges correspond au temps que met la sole tournante 22 pour effectuer un tour complet.
Le dispositif de transfert 10 qui équipe le sas 6 vient extraire la charge qui vient d'arriver dans la zone de transfert 14 et se trouve encore à la température finale de traitement, puis la plonge dans le bac de trempe 9. En fin d'opération de trempe, la charge est extraite du sas 6 et le dispositif de transfert 10 peut recevoir une nouvelle charge.
I1 convient de noter que pour des traitements ne nécessitant pas l'emploi d'une chambre de traitement supplémentaire 32, cette chambre 32 pourra être supprimée et le tunnel annulaire 12 pourra alors s'étendre dans la zone de transfert 34 en délimitant ainsi une cellule de traitement analogue aux cellules C1 à C6 et présentant les mêmes équipements.
Tel est notamment le cas lorsqu'il s'agit de n'effectuer que des traitements de cémentation ionique (ou de boruration ionique) qui présentent un cycle de traitement du type de celui représenté sur la figure 4 qui comprend - une première phase Phl de chauffage jusqu'à ce que la
charge atteigne une température de l'ordre de 500 à 6000C - une phase Ph2 de maintien de la charge à cette température
(palier de préchauffage et d'homogénéisation en tempéra
ture) - une deuxième phase Ph3 de chauffage permettant d'élever la
température de la charge jusqu'à ce qu'elle atteigne une
température de l'ordre de 850 à 9500C (palier d'austéniti
sation) - une première phase de cémentation Ph4 dans laquelle la
température de la charge est maintenue constante sur le
palier d'austénitisation et un apport de carbone est
effectué grâce à l'injection, au moyen des rampes dtinjec-
tion, d'un gaz carburant tel que, par exemple, du méthane,
de l'acétylène, du propane et du benzène - une première phase de diffusion Ph5 du carbone vers le
coeur de la pièce, la température de la charge étant
maintenue sur le palier d'austénitisation - une seconde phase de cémentation Ph6, silimaire à la
première - une nouvelle phase de diffusion Ph7, similaire à la
première ; - une phase de refroidissement Ph8 permettant de ramener la
température de la charge à une température convenant pour
la trempe - une phase de trempe Phg où la charge est amenée brutale
ment à la température ambiante.
charge atteigne une température de l'ordre de 500 à 6000C - une phase Ph2 de maintien de la charge à cette température
(palier de préchauffage et d'homogénéisation en tempéra
ture) - une deuxième phase Ph3 de chauffage permettant d'élever la
température de la charge jusqu'à ce qu'elle atteigne une
température de l'ordre de 850 à 9500C (palier d'austéniti
sation) - une première phase de cémentation Ph4 dans laquelle la
température de la charge est maintenue constante sur le
palier d'austénitisation et un apport de carbone est
effectué grâce à l'injection, au moyen des rampes dtinjec-
tion, d'un gaz carburant tel que, par exemple, du méthane,
de l'acétylène, du propane et du benzène - une première phase de diffusion Ph5 du carbone vers le
coeur de la pièce, la température de la charge étant
maintenue sur le palier d'austénitisation - une seconde phase de cémentation Ph6, silimaire à la
première - une nouvelle phase de diffusion Ph7, similaire à la
première ; - une phase de refroidissement Ph8 permettant de ramener la
température de la charge à une température convenant pour
la trempe - une phase de trempe Phg où la charge est amenée brutale
ment à la température ambiante.
Ainsi, dans un four tel que celui représenté sur les figures 1 à 3 ou un four dans lequel la zone de transfert 34 est remplacée par une cellule de traitement, chacune des phases de traitement précédemment mentionnée peut être exécutée dans une cellule de traitement différente, la première phase
Phl de chauffage s'effectuant dans la cellule C1, la phase de maintien Ph2 dans la cellule C2, la deuxième phase de chauffage Ph3 dans la cellule C3, la première phase de cémentation Ph4 dans la chambre de traitement supplémentaire 32 ou bien dans la cellule éventuellement prévue à la place de la zone de transfert 34, la première phase de diffusion
Ph5 dans la cellule C4, la deuxième phase de cémentation Ph6 dans la cellule C5, la deuxième phase de diffusion Ph7 dans la cellule C6, et les phases de refroidissement Ph8 et de trempe Phg dans le sas de trempe 6.
Phl de chauffage s'effectuant dans la cellule C1, la phase de maintien Ph2 dans la cellule C2, la deuxième phase de chauffage Ph3 dans la cellule C3, la première phase de cémentation Ph4 dans la chambre de traitement supplémentaire 32 ou bien dans la cellule éventuellement prévue à la place de la zone de transfert 34, la première phase de diffusion
Ph5 dans la cellule C4, la deuxième phase de cémentation Ph6 dans la cellule C5, la deuxième phase de diffusion Ph7 dans la cellule C6, et les phases de refroidissement Ph8 et de trempe Phg dans le sas de trempe 6.
La figure 5 montre un autre cycle de traitement avec dépôt d'un composé métallique dur, par exemple de nitrure de titane TiN ou de carbure de titane TiC.
Dans ce cas, sur le palier d'austénitisation, on effectue successivement une phase de cémentation P'h4, une phase de diffusion Plu5, puis une phase de dépôt dl de composé TiN ou
TiC avant les phases de refroidissement et de trempe. Bien entendu, dans ce cas, la phase de dépôt sera effectuée dans la chambre de traitement.
TiC avant les phases de refroidissement et de trempe. Bien entendu, dans ce cas, la phase de dépôt sera effectuée dans la chambre de traitement.
Un autre cycle de traitement pourrait également comprendre successivement sur le palier d'austénitisation - une phase de cémentation P"h4, - une phase de diffusion P" h5, - une phase dll de dépôt de métal pur, tel que du chrome Cr, - une phase de diffusion P"h6 dans laquelle le carbone
précédemment diffusé réagit avec le chrome pour donner des
composés de la forme Cr7 C3 et Cr23 C6.
précédemment diffusé réagit avec le chrome pour donner des
composés de la forme Cr7 C3 et Cr23 C6.
Bien entendu, diverses adaptations du four pourront être effectuées en vue de la réalisation de cycles de traitement particulier.
Ainsi, il sera possible de jouer sur la période de rotation de la sole 22, du nombre de cellules et de la disposition de la chambre de traitement supplémentaire.
En outre, l'invention ne se limite pas à un type de trempe particulier. Ainsi, au lieu dlun équipement de trempe à huile, il serait possible de prévoir par exemple un équipement de trempe à gaz.
Claims (9)
1. Four à sole tournante pour le traitement athermique, thermochimique ou électrothermique de métaux sous atmosphère raréfiée ou contrôlée, du type comprenant, conformément à la revendication 1 du brevet principal - une enceinte métallique étanche présentant, de préféren
ce, une forme de section horizontale circulaire, cette
enceinte pouvant comprendre une double paroi avec interpo
sition d'une couche de refroidissement (water jacket) - des moyens permettant de réaliser à l'intérieur de
l'enceinte une atmosphère de traitement à pression rédui
te - un chemin de roulement circulaire, situé dans la partie
inférieure d'une zone périphérique interne de l'encein
te - un tunnel annulaire, en un matériau thermiquement isolant,
ouvert dans sa partie inférieure et situé au-dessus du
chemin de roulement, ce tunnel renfermant des moyens de
traitement thermique, thermochimique ou électrothermi
que - une sole tournante consistant en une couronne réalisée en
matière thermiquement isolante, mobile sur le chemin de
roulement et s'étendent dans l'ouverture de la partie
inférieure du tunnel, de manière à assurer la continuité
de l'isolation thermique du tunnel, au niveau de sa face
inférieure - des moyens pour entraîner la sole tournante en rotation,
pas à pas, à partir d'un moteur situé de préférence à
l'extérieur de l'enceinte - des éléments de support des pièces uniformément répartis
sur la sole tournante - une cellule de trempe comprenant, d'une part, une chambre
formant un sas, communiquant avec le volume interne du
tunnel par une première porte et/ou une cloison mobile et
avec l'extérieur, par une deuxième porte de manière à
permettre l'accès et la sortie des pièces à l'intérieur du
tunnel et, d'autre part, un bac de trempe situé en dessous
de ladite chambre, cette cellule de trempe comportant des
moyens de manutention, pour déposer ou extraire les pièces
de la sole tournante et pour les plonger en fin de traite
ment dans le bac de trempe, caractérisé en ce que le volume intérieur du tunnel annulaire est divisé en une succession de cellules de traitement (C1-C6), à l'aide d'une pluralité de portes radiales escamotables (P1-P8), chacune de ces cellules présentant une longueur au moins égale à celle des éléments de support des pièces à traiter et étant équipée de moyens de traitement autonomes incluant des moyens de chauffage (36), des moyens de traitement par bombardement ionique (39, 40), des moyens d'aspiration (43) et des moyens d'injection de gaz de traitement (37).
2. Four selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une chambre de traitement supplémentaire (-32) extérieure au tunnel et communiquant avec celui-ci par l'intermédiaire d'une porte étanche (31), cette chambre de traitement supplémentaire (32) étant équipée de moyens permettant d'effectuer des dépôts de matière sur les pièces à traiter, des moyens étant en outre prévus pour effectuer le transfert des charges à traiter, du tunnel à la chambre supplémentaire puis ensuite de cette chambre au tunnel.
3. Four selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de traitement équipant la chambre de traitement supplémentaire comprennent - des résistances électriques de chauffage (50), - des évaporateurs (51), - un dispositif de pompage indépendant (53), - un générateur électrique (54) engendrant un potentiel
cathodique apte à être appliqué sur les pièces à traiter,
et un potentiel anodique appliqué à un élément anodique
situé à l'intérieur de la chambre, et ce, en vue d'engen
drer un bombardement ionique des pièces en cours de
traitement, et - un générateur électrique servant à alimenter, de façon
indépendante, les évaporateurs (51).
4. Four selon la revendication 3, caractérisé en ce que, dans le cas de dépôts par voie physique en phase vapeur, les susdits évaporateurs (51) sont conçus de manière à engendrer la vapeur de matière par l'une des techniques suivantes - par évaporation thermique, - par pulvérisation cathodique, - par évaporation en milieu réactif par canon à faisceau
d'électrons, avec polarisation des substrats, - par évaporation en milieu réactif par canon à cathode
creuse, avec polarisation des substrats, - par pulvérisation cathodique en milieu réactif par système
magnétron, avec polarisation des substrats, - par évaporation en milieu réactif par arcs électriques à
haute intensité et basse tension, avec polarisation des
substrats.
5. Four selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la susdite chambre supplémentaire (32) comprend des moyens permettant d'effectuer des dépôts de matière par dépôts chimiques en phase vapeur éventuellement assistés par un plasma.
6. Four selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la sole tournante (22) est animée d'un mouvement de rotation pas à pas, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens permettant de provoquer, avant chacune des phases de rotation de la sole, l'escamotage de la totalité des portes radiales escamotables (P1 à P8) ainsi que l'arrêt momentané d'au moins une partie des moyens de traitement équipant les cellules (C1 à C6).
7. Four selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les cellules de traitement du four comprennent des moyens d'aspiration (43, 44, 45) réglables indépendamment les uns des autres.
8. Four selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'injection de gaz de traitement affectés à chacune des cellules comprennent un système de rampes d'injection (37) de section en forme de U qui s'étend parallèlement à la face supérieure et aux faces latérales du tunnel (12), de manière à entourer partiellement la charge à traiter.
9. Four selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens permettant d'effectuer en continu des cycles de traitement du type - cémentation, - cémentation ionique + dépôt, avec ou sans trempe, ou - cémentation + dépôt + diffusion, avec ou sans trempe.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8709674A FR2617953B2 (fr) | 1982-04-27 | 1987-07-08 | Four a sole tournante pour le traitement thermique, thermochimique ou electrothermique de metaux sous atmosphere rarefiee ou controlee |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8207224A FR2525751A1 (fr) | 1982-04-27 | 1982-04-27 | Four a sole tournante pour le traitement thermique, thermochimique ou electrothermique de metaux sous atmosphere rarefiee |
| FR8709674A FR2617953B2 (fr) | 1982-04-27 | 1987-07-08 | Four a sole tournante pour le traitement thermique, thermochimique ou electrothermique de metaux sous atmosphere rarefiee ou controlee |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2617953A2 true FR2617953A2 (fr) | 1989-01-13 |
| FR2617953B2 FR2617953B2 (fr) | 1989-11-03 |
Family
ID=26222875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8709674A Expired FR2617953B2 (fr) | 1982-04-27 | 1987-07-08 | Four a sole tournante pour le traitement thermique, thermochimique ou electrothermique de metaux sous atmosphere rarefiee ou controlee |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2617953B2 (fr) |
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|---|---|---|---|
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