FR2640999A1 - - Google Patents

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Abstract

Installation automatique de traitement de pièces, notamment pour l'industrie mécanique du type comportant des modules de traitement tels que notamment modules de préchauffage, modules de traitement thermochimique et modules de trempe, caractérisée en ce qu'elle est appliquée à des traitements de chauffage, maintien en température et refroidissement contrôlé, en vue de maintenir ou d'améliorer l'état de surface, la stabilité dimensionnelle et la structure métallurgique ainsi que les propriétés mécaniques des pièces traitées.Automatic parts treatment plant, in particular for the mechanical industry of the type comprising treatment modules such as in particular preheating modules, thermochemical treatment modules and quenching modules, characterized in that it is applied to heating treatments, temperature maintenance and controlled cooling, in order to maintain or improve the surface condition, dimensional stability and metallurgical structure as well as the mechanical properties of the treated parts.

Description

La présente invention est relative à un système de traitement thermique deThe present invention relates to a heat treatment system for

pièces de forme quelconque, de préférence des pièces pour l'industrie  parts of any shape, preferably parts for industry

mécanique telles que notamment des pièces pour l'industrie automobile.  mechanical such as in particular parts for the automotive industry.

Le brevet français 86 01 913 déposé le 12 Février 1986 et publié sous le numéro 2 594 102 par la présente titulaire décrit une installation de traitement thermochimique de pièces notamment pour l'industrie mécanique, qui est caractérisée en ce qu'elle comporte un sas de transfert des pièces sous atmosphére contrôlée, une pluralité de modules de traitement de pièces tels que notamment modules de préchauffage, modules de traitement thermochimique, modules de trempe, tous ces modules étant connectés au sas de transfert, un sas de chargement, un sas de déchargement et un robot de manipulation des pièces disposé dans le sas de transfert pour assurer les transferts successifs des pièces à  French patent 86 01 913 filed on February 12, 1986 and published under number 2,594,102 by the present owner describes an installation for thermochemical treatment of parts, in particular for the mechanical industry, which is characterized in that it includes an airlock. transfer of parts under controlled atmosphere, a plurality of parts processing modules such as in particular preheating modules, thermochemical treatment modules, quenching modules, all these modules being connected to the transfer airlock, a loading airlock, an unloading airlock and a parts handling robot placed in the transfer airlock to ensure successive transfers of the parts to

traiter aux différents modules.deal with different modules.

Le brevet français 87 13 217 déposé le 24 Septembre 1987 par la présente titulaire décrit également une installation automatique de traitement thermochimique rapide d'une charge constituée de pièces destinées notamment à l'industrie mécanique, qui comprend une pluralité de modules de traitement tels que notamment module de préchauffage par induction, modules de traitement thermochimique, module de trempe, un moyen pour effectuer le chargement et le déchargement des pièces empilées en colonnes et un moyen de transfert desdites  French patent 87 13 217 filed on September 24, 1987 by the present holder also describes an automatic installation of fast thermochemical treatment of a load made up of parts intended in particular for the mechanical industry, which includes a plurality of treatment modules such as in particular induction preheating module, thermochemical treatment modules, quenching module, a means for loading and unloading of the pieces stacked in columns and a means of transfer of said

colonnes de pièces entre les différents modules de traitement.  columns of rooms between the different processing modules.

L'expérience a montré que le type d'installation objet des brevets mentionnés ci-dessus peut être appliqué à d'autres types de traitement que ceux  Experience has shown that the type of installation covered by the above-mentioned patents can be applied to other types of treatment than those

décrits dans ces brevets.described in these patents.

On sait que la qualité des produits faisant l'obJet d'un traitement thermique doit répondre aux exigences suivantes: - tenue d'un état de surface - maintien de la stabilité dimensionnelle des produits traités et - maintien ou amélioration ou restauration de la structure métallurgique  We know that the quality of the products subject to heat treatment must meet the following requirements: - maintenance of a surface finish - maintenance of the dimensional stability of the products treated and - maintenance or improvement or restoration of the metallurgical structure

et des propriétés mécaniques des produits traités.  and mechanical properties of the treated products.

En conséquence, la présente invention se propose d'appliquer les installations décrites ci-dessus à des traitements de pièces notamment de pièces mécaniques, en vue de l'obtention des résultats mentionnés cidessus, ces traitements étant caractérisés par les opérations suivantes: chauffage, maintien  Consequently, the present invention proposes to apply the installations described above to treatments of parts in particular of mechanical parts, with a view to obtaining the results mentioned above, these treatments being characterized by the following operations: heating, holding

en température et refroidissement contrôlé.  in temperature and controlled cooling.

On comprend que pour obtenir la qualité requise des produits traités finalement obtenus, l'invention se propose d'envisager plusieurs types de  It is understood that in order to obtain the required quality of the treated products finally obtained, the invention proposes to envisage several types of

traitement sur les installations décrites dans les brevets mentionnés cidessus.  treatment on the installations described in the patents mentioned above.

1) Traitement en vue du maintien et de l'amélioration de l'état de surface des pièces; Ce traitement peut comporter un dégazage. En effet, même si la surface du produit est exempte de dépôts, elle peut contenir des espèces gazeuses adsorbées et par élévation de la température, mise sous vide et maintien sous vide pendant un temps suffisant, il est possible de réduire de façon importante la teneur de ces espèces gazeuses dans le produit finalement obtenu; On peut également réaliser un dégraissage qui peut être opéré par l'intermédiaire d'un chauffage rapide sous un courant gazeux d'hydrogène et de  1) Treatment with a view to maintaining and improving the surface condition of the parts; This treatment may include degassing. Indeed, even if the surface of the product is free of deposits, it may contain adsorbed gaseous species and by raising the temperature, putting under vacuum and maintaining under vacuum for a sufficient time, it is possible to significantly reduce the content of these gaseous species in the product finally obtained; Degreasing can also be carried out, which can be carried out by rapid heating under a gaseous stream of hydrogen and

vapeur d'eau.water vapour.

Enfin, on peut également contribuer à l'amélioration de l'état de surface des pièces par une réduction des oxydes superficiels, réalisée par un chauffage sous courant d'hydrogène ou une restauration de carbone de pièces décarburées superficiellement, opérée par chauffage sous courants de gaz tels que CnHn ou CnHnOn.Bien entendu, les traitements concernant la tenue d'état de surface des pièces traitées peuvent comporter d'autres opérations telles que notamment bleuissage etc. 2) Traitement en vue du maintien de la stabilité dimensionnelle des  Finally, one can also contribute to the improvement of the surface condition of the parts by a reduction of surface oxides, carried out by heating under a stream of hydrogen or a carbon restoration of decarburized parts superficially, operated by heating under streams of gases such as CnHn or CnHnOn. Of course, the treatments relating to the surface condition of the treated parts can include other operations such as in particular bluing etc. 2) Processing to maintain the dimensional stability of

pièces traitées.parts processed.

On sait que les déformations des pièces lors du traitement thermique constituent un souci constant pour le producteur. L'origine de ces déformations résulte de trois causes majeures: - Les hétérogénéités de matières (ségrégation, etc.) - Les contraintes générées pendant le fermage et l'usinage  We know that the deformations of the parts during the heat treatment constitute a constant concern for the producer. The origin of these deformations results from three major causes: - The heterogeneities of materials (segregation, etc.) - The stresses generated during the leasing and machining

- Les hétérogénéités dues au traitement.  - Heterogeneities due to treatment.

L'invention se propose donc de réaliser des opérations permettant d'éviter ces inconvénients pour conserver la stabilité dimensionnelle des pièces traitées. Ces traitements peuvent être les suivants: - recuit d'homogénéisation à une température inférieure à la température à laquelle la ferrite achève de se transformer en austénite au cours du chauffage, et maintien à cette température - recuit de détente réalisé par maintien à une température de l'ordre de 650'C pendant une durée d'une heure - recuit de relaxation réalisé par chauffage à une température de l'ordre de 100 & 200'C avec maintien à cette température puis refroidissement lent et recuit de stabilisation effectué par chauffage à une température à laquelle l'austénite commence à se former, par exemple à environ 200'C, ce chauffage étant suivi d'un refroidissement rapide. 3) Traitement en vue de la conservation de la structure métallurgique et des propriétés mécaniques des pièces traitées  The invention therefore proposes to carry out operations which make it possible to avoid these drawbacks in order to maintain the dimensional stability of the parts treated. These treatments may be the following: - homogenization annealing at a temperature below the temperature at which the ferrite completes to transform into austenite during heating, and maintenance at this temperature - stress relief annealing carried out by maintaining at a temperature of around 650'C for a period of one hour - relaxation annealing performed by heating at a temperature of around 100 & 200'C with maintenance at this temperature then slow cooling and stabilization annealing performed by heating to a temperature at which austenite begins to form, for example at around 200 ° C., this heating being followed by rapid cooling. 3) Treatment with a view to preserving the metallurgical structure and the mechanical properties of the treated parts

Ce traitement comporte essentiellement un recuit d'adoucissement.  This treatment essentially involves a softening annealing.

Comme on l'a précisé ci-dessus, les différents types de traitement qui viennent d'être mentionnés pour maintenir la qualité des produits devant faire ou ayant fait l'objet d'un traitement thermique comportent essentiellement trois types d'opération: chauffage, maintien en température et refroidissement contrô61é, qui, selon l'invention, sont effectués sur une installation du type  As stated above, the different types of treatment which have just been mentioned in order to maintain the quality of the products which are to be or have undergone heat treatment essentially comprise three types of operation: heating, temperature maintenance and controlled cooling, which, according to the invention, are carried out on an installation of the type

décrit dans les demandes de brevet citées ci-dessus.  described in the patent applications cited above.

Les chauffages nécessaires aux recuits ou revenus peuvent être opérées dans les chambres de chauffage par induction prévues dans ces installations ou dans une ou des chambres de traitement dans le cas de cycles de températures particuliers. Le maintien à température peut être exécuté en fonction des cycles concernés, soit: - dans la chambre de chauffage par induction - dans les chambres de traitement thermochimique si le maintien a lieu & une température à laquelle la ferrite est transformée en austénite au cours du chauffage - dans des chambres à température adaptée, lorsque le maintien à  The heaters necessary for annealing or tempering can be carried out in the induction heating chambers provided in these installations or in one or more treatment chambers in the case of particular temperature cycles. The temperature maintenance can be carried out according to the cycles concerned, either: - in the induction heating chamber - in the thermochemical treatment chambers if the maintenance takes place & at a temperature at which the ferrite is transformed into austenite during heating - in rooms with suitable temperature, when keeping at

température a lieu à une température différente de celle indiquée cidessus.  temperature takes place at a temperature different from that indicated above.

Le refroidissement peut être opéré soit dans la chambre de trempe, soit par convection, par rayonnement seul ou à l'aide d'un gaz neutre à température  Cooling can be carried out either in the quenching chamber, or by convection, by radiation alone or using a neutral gas at temperature.

convenable ou par tout autre moyen approprié.  suitable or by any other appropriate means.

Lorsque le traitement est préliminaire ou consécutif au traitement thermochimique, il peut être effectué directement et automatiquement dans l'installation sans qu'il soit nécessaire de procéder à une sortie des pièces de celle-ci. Bien entendu, et selon l'invention, l'ensemble des traitements est effectué de façon automatique à l'aide d'un logiciel approprié, l'automate ainsi programmé gérant les cycles suivants: - la circulation des charges dans la machine, en fonction des différents cycles envisagés; - les indexations adéquates: * puissance, temps en chauffage par induction; * température en maintien * modulation en refroidissement  When the treatment is preliminary or consecutive to the thermochemical treatment, it can be carried out directly and automatically in the installation without it being necessary to carry out a removal of the parts from the latter. Of course, and according to the invention, all of the processing is carried out automatically using appropriate software, the automaton thus programmed managing the following cycles: - the circulation of charges in the machine, depending of the various cycles envisaged; - adequate indexing: * power, time in induction heating; * holding temperature * cooling modulation

Il résulte de la description qui précède que l'invention permet de  It follows from the above description that the invention allows

réaliser simultanément à l'aide d'une même installation et de façon alternative des traitements de cémentation (température et atmosphère appropriées), recuit et/ou dégraissage-dégazage, le système de gestion de l'installation gérant de  simultaneously carry out, using the same installation and alternatively case-hardening treatments (appropriate temperature and atmosphere), annealing and / or degreasing-degassing, the installation management system managing

deux ou plusieurs cycles différents.  two or more different cycles.

Il demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux exemples de mise en oeuvre décrits ici mais qu'elle en englobe toutes les variantes.  It remains to be understood that the present invention is not limited to the exemplary embodiments described here but that it encompasses all variants thereof.

2Z6409992Z640999

Claims (9)

REVENDICATIONS 1- Installation automatique de traitement de pièces, notamment pour l'industrie mécanique du type comportant des modules de traitement tels que notaent modules de préchauffage, modules de traitement thermochimique et modules de trempe, caractérisée en ce qu'elle est appliquée à des traitements de chauffage, maintien en température et refroidissement contrôlé, en vue de maintenir ou d'améliorer l'état de surface, la stabilité dimensionnelle et la  1- Automatic installation for processing parts, in particular for the mechanical industry of the type comprising processing modules such as preheating modules, thermochemical treatment modules and quenching modules, characterized in that it is applied to treatment of heating, temperature maintenance and controlled cooling, with a view to maintaining or improving the surface condition, dimensional stability and structure métallurgique ainsi que les propriétés mécaniques des pièces traitées.  metallurgical structure as well as the mechanical properties of the treated parts. 2- Installation selon la revendication 1, appliquée au traitement des pièces en vue d'en améliorer l'état de surface, caractérisée en ce que ce traitement comporte un dégazage réalisé par élévation de température et mise sous  2- Installation according to claim 1, applied to the treatment of parts in order to improve the surface condition, characterized in that this treatment includes degassing carried out by raising the temperature and placing under vide pendant un temps désiré.empty for a desired time. 3- Installation selon la revendication 1, appliquée au traitement des pièces en vue d'en améliorer l'état de surface, caractérisée en ce que ce traitement comzorte un dégraissage opéré par chauffage rapide sous courant gazeux  3- Installation according to claim 1, applied to the treatment of parts with a view to improving the surface condition, characterized in that this treatment combines degreasing effected by rapid heating under gas current d'hydrogène et de vapeur d'eau.hydrogen and water vapor. 4- Installation selon la revendication 1, appliquée au traitement des pièces en vue d'en améliorer l'état de surface, caractérisée en ce que ce traitement comoorte une réduction des oxydes superficiels opérée par chauffage sous courant d'hydrogène, ou une restauration de carbone de pièces décarburées superficiellement opérée par chauffage sous courants de gaz tels que Cu Hn ou Cn  4- Installation according to claim 1, applied to the treatment of parts with a view to improving the surface condition, characterized in that this treatment brings about a reduction in surface oxides operated by heating under a stream of hydrogen, or a restoration of carbon from decarburized parts superficially operated by heating under gas currents such as Cu Hn or Cn Hn On.Hn On. - Installation selon la revendication 1, appliquée au traitement des pièces en vue de maintenir leur stabilité dimensionnelle, caractérisée en ce que ce traitement comporte un recuit d'homogénéisation opéré à une température à laquelle la ferrite est transformée en austénite au cours du chauffage et  - Installation according to claim 1, applied to the treatment of parts in order to maintain their dimensional stability, characterized in that this treatment comprises an annealing of homogenization carried out at a temperature at which the ferrite is transformed into austenite during heating and maintien à cette température.maintain at this temperature. 6- Installation selon la revendication 1, appliquée au traitement des pièces en vue de maintenir leur stabilité dimensionnelle, caractérisée en ce que ce traitement comporte un recuit de détente opéré par un maintien à une  6- Installation according to claim 1, applied to the treatment of parts in order to maintain their dimensional stability, characterized in that this treatment comprises a stress relief annealing operated by maintaining at a température de l'ordre de 650'C pendant une heure.  temperature of the order of 650 ° C. for one hour. 7- Installation selon la revendication 1, appliquée au traitement des pièces en vue de maintenir leur stabilité dimensionnelle, caractérisée en ce que ce traitement comporte un recuit de relaxation opére par chauffage à une  7- Installation according to claim 1, applied to the treatment of parts in order to maintain their dimensional stability, characterized in that this treatment comprises a relaxation annealing operated by heating to a température de l'ordre de 100 à 200'C avec maintien et refroidissement lent.  temperature of the order of 100 to 200 ° C. with maintenance and slow cooling. 8- Installation selon la revendication 1, appliquée au traitement des pièces en vue de maintenir leur stabilité dimensionnelle, caractérisée en ce que ce traitement comporte un recuit de stabilisation réalisé par un chauffage à une température inférieure à la température à laquelle l'austénite commence à se former au cours du chauffage et un refroidissement rapide. 9- Installation selon la revendication 1 appliquée au traitement des pièces en vue du maintien de leur structure métallurgique et de leurs propriétés mécaniques, caractérisée en ce que ce traitement consiste en un recuit d'adoucissement. 10- Installation selon l'une quelconque des revendication précédentes, caractérisée en ce que les chauffages nécessaires aux opérations de recuit et de revenu sont opérées dans les chambres de chauffage par induction de l'installation.  8- Installation according to claim 1, applied to the treatment of parts in order to maintain their dimensional stability, characterized in that this treatment comprises a stabilization annealing performed by heating at a temperature below the temperature at which the austenite begins to form during rapid heating and cooling. 9- Installation according to claim 1 applied to the treatment of parts in order to maintain their metallurgical structure and their mechanical properties, characterized in that this treatment consists of a softening annealing. 10- Installation according to any one of the preceding claims, characterized in that the heating necessary for annealing and tempering operations are carried out in the induction heating chambers of the installation. 11- Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes,  11- Installation according to any one of the preceding claims, caractérisée en ce que le maintien à température est réalisé en fonction des cycles concernés, soit dans la chambre de chauffage par induction, soit dans les chambres de traitement thermochimiques lorsque le maintien a lieu à une température supérieure a celle à laquelle la phase alpha achève de se transformer en austenite au cours du chauffage, soit dans des chambres à température adaptee, si ce maintien à température a lieu à une température différente.  characterized in that the temperature maintenance is carried out according to the cycles concerned, either in the induction heating chamber, or in the thermochemical treatment chambers when the maintenance takes place at a temperature higher than that at which the alpha phase completes transform into austenite during heating, either in rooms with suitable temperature, if this temperature maintenance takes place at a different temperature. 12- Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes,  12- Installation according to any one of the preceding claims, caractérisée en ce que le refroidissement est opéré dans la chambre de trempe, soit par convection, par rayonnement seul ou à l'aide d'un gaz neutre à  characterized in that the cooling takes place in the quenching chamber, either by convection, by radiation alone or using a neutral gas at température appropriée.appropriate temperature.
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