WO2005066376A1 - Dispositif de trempe de pièces en acier - Google Patents

Dispositif de trempe de pièces en acier Download PDF

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WO2005066376A1
WO2005066376A1 PCT/FR2003/050215 FR0350215W WO2005066376A1 WO 2005066376 A1 WO2005066376 A1 WO 2005066376A1 FR 0350215 W FR0350215 W FR 0350215W WO 2005066376 A1 WO2005066376 A1 WO 2005066376A1
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carbon dioxide
pressure tank
quenching
low pressure
inert gas
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Laurent Pelissier
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Etudes Et Constructions Mecaniques
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    • C21D2241/00—Treatments in a special environment
    • C21D2241/01—Treatments in a special environment under pressure

Definitions

  • the present invention relates to a device for quenching steel parts, and more particularly to a device for quenching steel parts having undergone a thermochemical treatment, for example a carburizing treatment consisting in introducing carbon into the surface of the parts in order to improve hardness.
  • the quenching corresponds to a sudden cooling of a heated part beyond a temperature of modification of the structure of the part towards a specific phase having advantageous physical properties.
  • the quenching makes it possible to maintain the specific phase at room temperature which is normally stable only at high temperature.
  • the specific hot phase is austenite which is sought in particular for remarkable hardness properties.
  • the previously heated part is, for example, placed in a quenching tank filled with a quenching liquid, for example oil, stirred during cooling.
  • Quenching can also be carried out by passing a quenching gas around the part to be cooled, for example under a controlled atmosphere.
  • a quenching gas is carbon dioxide (CO2), possibly mixed with an inert gas such as helium (He).
  • CO2 carbon dioxide
  • He inert gas
  • Such quenching gas is advantageous because it has a relatively low manufacturing cost and makes it possible to obtain efficient cooling of the quenched parts comparable to the cooling obtained by quenching with oil.
  • Carbon dioxide quenching is generally carried out by placing the parts to be quenched in a quenching chamber and by circulating in the enclosure quenching gas contained in a tank at a high pressure. Once the quenching has been carried out, the quenching gas is evacuated from the quenching chamber and discharged. This results in a direct loss of the quenching gas injected into the enclosure.
  • the present invention aims to obtain a quenching process with carbon dioxide, optionally mixed with an inert gas, making it possible to avoid, at least in part, the rejection of the quenching gas present in the quenching chamber after a quenching operation. .
  • the present invention also relates to a quenching device making it possible to reduce the external supply of quenching gas to the high pressure tank.
  • the present invention provides a carbon dioxide quenching device, comprising an enclosure containing parts to be quenched; a high tank pressure containing carbon dioxide; and means for circulating carbon dioxide from the high pressure tank to the enclosure for carrying out a quenching operation, further comprising a recovery system for circulating at least a portion of the carbon dioxide present in the 'enclosure after a quenching operation towards the high pressure tank.
  • the recovery system comprises a low pressure tank; means for circulating the part of carbon dioxide present in the enclosure after a quenching operation towards the low pressure tank; and means for circulating carbon dioxide present in the low pressure tank to the high pressure tank.
  • the means for circulating carbon dioxide from the low pressure tank to the high pressure tank comprises a compressor.
  • the low pressure tank contains an inert gas mixed with carbon dioxide and is connected to a means for supplying carbon dioxide and inert gas to compensate for the losses of carbon dioxide and inert gas from the device.
  • the supply means comprises a mixer connected to the low pressure tank, the mixer comprising a tank containing a mixture of carbon dioxide and inert gas in substantially constant concentrations connected to a supply line of carbon dioxide and an inert gas supply line, the supply means further comprising means for controlling the flow rate of the mixture of carbon dioxide and inert gas supplied by the mixer to the low pressure tank.
  • the supply means comprises a pipe for supplying carbon dioxide connected to the low pressure tank and a pipe for supply of inert gas connected to the low pressure tank and means for controlling the flow rate of the carbon dioxide supply line and the flow rate of the inert gas supply line.
  • the control means is connected to a sensor arranged in the low pressure tank and adapted to supply a signal representative of the concentrations of carbon dioxide and / or inert gas in the low pressure tank.
  • the recovery system further comprises means for circulating an additional part of the carbon dioxide remaining in the enclosure, after the circulation of the part of carbon dioxide present in the 'enclosure after a quenching operation to the low pressure tank, directly to the high pressure tank.
  • the recovery system further comprises a vacuum pump for circulating an additional part of carbon dioxide contained in the enclosure to the high pressure tank.
  • the quenching gas is a mixture of carbon dioxide (CO2) and helium (He).
  • the gas mixture comprises 60% carbon by volume and 40% helium by volume.
  • the device 10 comprises a buffer tank 14 containing the high-pressure quenching gas connected to the quenching chamber 12 by a supply line 16.
  • a control valve 18 is provided on the supply line 16.
  • the enclosure quench 12 is connected to a low pressure buffer tank 20 via a discharge line 22.
  • a control valve 24 is disposed on the discharge line 22.
  • the low pressure buffer tank 20 is connected to the tank high pressure buffer 14 by a main recovery line 26.
  • a compressor 28 is arranged on the main recovery line 26. Control valves 29, 30 are provided, on the main recovery line 26, upstream and downstream of the compressor 28.
  • a secondary recovery line 31 is connected to the discharge line 22, between the quenching chamber 12 and the control valve 24, and is connected to the recovery line main ration 26, between the control valve 29 and the compressor 28.
  • a control valve 32 is provided on the secondary recovery line 31.
  • a vacuum line 34 is connected to the discharge line 22, between the quenching chamber 12 and the control valve 24, and is connected to the main recovery line 26, between the control valve 29 and the compressor 28.
  • a vacuum pump 36 is disposed on the vacuum line 34.
  • control valves 38, 40 are arranged on the vacuum line 34 upstream and downstream of the vacuum pump 36. The control valves 18, 24, 29, 30, 32, 38, 40 are controlled by a module supervision not shown.
  • a helium supply line 42 and a carbon dioxide supply line 44 are connected to the low pressure buffer tank 20.
  • Control valves 46, 48 are respectively disposed on the helium and carbon dioxide supply lines 42, 44.
  • the low-pressure buffer tank 20 comprises a sensor 50 adapted to supply, to a processing module 52, signals representative of the concentrations of carbon dioxide and of the helium in the quenching gas contained in the low-pressure buffer tank 20.
  • the sensor 50 can be a catarometer. This is, for example, the Polytron product marketed by the company Dr brieflyr.
  • the processing module 52 can correspond to the previously mentioned supervision module.
  • the processing module 52 separately controls the adjustable valve 46 and the adjustable valve 48 as a function of the signals emitted by the catarometer 50.
  • the high pressure buffer tank 14 is initially filled with the quenching gas composed of a mixture of carbon dioxide and helium in appropriate concentrations.
  • the pressure in the high pressure buffer tank 14 is, for example, initially of the order of 30 bars.
  • a partial vacuum is produced in the quenching chamber 12, for example, of the order of 5 millibars.
  • the parts placed in the quenching chamber 12 may have undergone a case hardening treatment comprising successive stages of diffusion and case hardening under a controlled atmosphere.
  • the pressure in the low-pressure buffer tank 20 is for example initially greater than 1.2 bars.
  • the control valves 18, 24, 29, 30, 32, 38, 40, 46 and 48 are closed.
  • the regulating valve 18 is open, causing the quenching gas to flow from the high pressure buffer tank 14 to the quenching chamber 12.
  • the pressures in the quenching chamber 12 and the high pressure buffer tank 14 balance each other, for example at 20 bars.
  • the control valve 18 is closed.
  • a setting in motion of the quenching gas is possibly provided in the quenching chamber 12 by a suitable system (not shown) to optimize the cooling of the treated parts.
  • the control valve 24 is open, causing the quenching gas to flow from the quenching chamber 12 to the low pressure buffer tank 20. The pressure in the quenching chamber 12 then decreases to stabilize.
  • the control valve 24 is then closed.
  • the compressor 28 is then started.
  • the control valve 32 is open causing a circulation of quenching gas from the quenching chamber 12 to the high pressure buffer tank 14 via the secondary recovery line 31 and the main recovery line 26.
  • the pressure in the quenching chamber 12 further decreases to a pressure of up to about 1.3 bars.
  • the control valve 32 is then closed.
  • the rest of the quenching gas contained in the quenching chamber 12 is then discharged from the quenching chamber 12 to obtain a partial vacuum in the quenching chamber 12 necessary for the removal of the parts present in the quenching chamber 12
  • the pressure in the quenching chamber 12 then decreases from the low pressure, for example around 1.3 bars, to an extreme low pressure corresponding to a partial vacuum, for example of the order of 5 millibars. This is achieved for example by means of the vacuum pump 46 which then rejects the gas remaining in the quenching chamber 12 into the atmosphere.
  • the parts which have been quenched are then removed from the quenching chamber 12. Before the quenching of new parts in the quenching chamber 12, part of the quenching gas is circulated from the low pressure buffer tank 20 to the high-pressure buffer tank 14.
  • the quenching gas recovery stage consists in opening the control valves 29, 30 and actuating the compressor 28 which drives part of the gas quench contained in the low pressure buffer tank 20 to the high pressure buffer tank 14.
  • the pressure of the high pressure buffer tank 14 then increases to the initial pressure, for example of about 30 bars.
  • the pressure in the low-pressure buffer tank 20 decreases to the initial pressure, for example around 1.5 bars.
  • Such a method makes it possible to lose approximately only the volume of quenching gas present in the quenching chamber 12 at a pressure of approximately 1.3 bars. It may be desirable to recover a larger part of the quenching gas used in the quenching chamber 12.
  • the control valves 30, 38, 40 are open, the control valves 24, 29, 32 being closed.
  • the vacuum pump 36 and the compressor 28 are then actuated causing a circulation of quenching gas from the quenching chamber 12 to the high pressure buffer tank 14 via the vacuum line 34 and the main recovery line 26.
  • the pressure in the quenching chamber 12 then decreases from the low pressure, for example around 1.3 bars, to an extreme low pressure corresponding to a partial vacuum, for example of the order of 5 millibars.
  • carbon dioxide and helium must be regularly added to the low pressure buffer tank 20 via the helium and carbon dioxide supply lines 42, 44.
  • helium leaks are greater than carbon dioxide leaks due of the lower molar mass of helium.
  • the catarometer 50 provides signals representative of the evolution of the concentrations of helium and carbon dioxide in the low-pressure buffer tank 20.
  • the processing module 52 detects whether the concentration of carbon dioxide and / or the concentration of helium have decreased below respective thresholds determined. If this is the case, the processing module 52 then controls the control valves 46, 48 to supply the low-pressure buffer tank 20 with the missing quantity of carbon dioxide and / or helium to obtain concentrations of carbon dioxide and adequate helium.
  • the sensor 50 provides only a signal representative of the concentration of one of the two components forming the quenching gas.
  • the processing module 52 determines, at the same stage of the quenching cycle, whether the concentration of the component whose concentration is measured decreases below a determined threshold. If so, the processing module 52 controls the regulation valve 46, 48 of the supply line 42, 44 associated with the component whose concentration is measured to supply the missing quantity of the component, and controls the regulation valve 46, 48 of the supply line 42, 44 of the component whose concentration is not measured to supply a missing quantity determined from a pre-memorized table which corresponds to concentration values of the component whose concentration is measured, the quantities to be supplied of the component whose concentration is not measured.
  • the device 10 does not include a sensor 50 in the low pressure buffer tank 20.
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of the quenching device 10 according to the present invention in which the elements common to the first exemplary embodiment are indicated by the same references.
  • the low-pressure buffer tank 20 is connected to a mixer 56 by an intermediate pipe 58 on which is disposed a control valve 60 controlled by the treatment module 52.
  • Gas supply pipes 62, 64 each equipped with a control valve 66, 68 respectively supply helium and carbon dioxide to the mixer 56.
  • the mixer 56 consists of a reservoir and a system for disturbing the gaseous mixture contained in the reservoir for ensure its homogeneity.
  • the valves 66, 68 are actuated so that the concentrations of helium and carbon dioxide are substantially constant in the mixer 56 and correspond, for example, to the concentrations which it is desired to obtain in the low-pressure buffer tank 20.
  • the sensor 50 provides a signal representative of the quenching gas losses occurring overall at the device 10. It may be a signal representative of the concentration of one of the components of the quenching gas measured at the same stage of the quenching cycle for each quenching cycle.
  • the processing module 52 When the processing module 52 detects that the quenching gas losses are greater than a determined threshold, it controls the valve 60 to circulate a determined quantity of quenching gas from the mixer 56 to the low pressure buffer tank 20. According to a variant of the second embodiment, the device 10 does not include a sensor 50 in the low pressure buffer tank 20. The processing module 52 then automatically controls the control valve 60 to deliver to the low pressure buffer tank 20 a determined quantity of quenching gas, for example after carrying out a determined number of quenches.
  • An advantage of the second exemplary embodiment according to the invention is that it allows the use of a conventional mixer generally marketed by manufacturing companies, and gas transporters. According to a variant of the embodiments described above, the device 10 does not include a secondary recovery pipe 34.
  • the rest of the quenching gas is removed from the quenching chamber 12 by any means suitable for the next quenching operation.
  • the present invention has been described in the context of a mixture of quenching gases consisting of carbon dioxide and helium. It is clear that the present invention can also be applied in the case where the quenching gas used is only carbon dioxide.
  • the low pressure buffer tank is then connected to a carbon dioxide supply pipe equipped with a valve controlled by the treatment module 52 from signals supplied by a sensor placed in the low pressure buffer tank or automatically.
  • the present invention makes it possible to reduce the quantities of carbon dioxide released into the atmosphere by the quenching device.
  • the present invention is susceptible to various variants and modifications which will appear to those skilled in the art.
  • the quenching gas losses can be compensated for at the high-pressure buffer tank instead of the low-pressure buffer tank ⁇ , or simultaneously at the low-pressure buffer tank and at the high-pressure buffer tank, so analogous to what has been described previously in the first and second embodiments.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif (10) de trempe au dioxyde de carbone, comprenant une enceinte (12) contenant des pièces à tremper ; un réservoir haute pression (14) contenant du dioxyde de carbone ; et un moyen (16, 18) pour faire circuler du dioxyde de carbone depuis le réservoir haute pression vers l'enceinte pour la réalisation d'une opération de trempe, compre­nant en outre un système de récupération (20, 22, 28, 36) pour faire circuler au moins une partie du dioxyde de carbone présent dans l'enceinte après une opération de trempe vers le réservoir haute pression.

Description

DISPOSITIF DE TREMPE DE PIECES EN ACIER
La présente invention concerne un dispositif de trempe de pièces en acier, et plus particulièrement un dispositif de trempe de pièces en acier ayant subi un traitement thermo- chimique, par exemple un traitement de cémentation consistant à introduire du carbone dans la surface des pièces pour en améliorer la dureté. La trempe correspond à un refroidissement brutal d'une pièce chauffée au-delà d'une température de modification de la structure de la pièce vers une phase spécifique ayant des propriétés physiques avantageuses. La trempe permet de maintenir à température ambiante la phase spécifique qui n'est normalement stable qu'à haute température. Dans le cas des aciers, la phase spécifique à chaud est l'austénite qui est recherchée notamment pour des propriétés de dureté remarquables. Toutefois, il n'est généralement pas possible dans ce cas, aussi rapide que puisse être le refroidissement, de maintenir une phase d'austénite parfaite à température ambiante. On obtient en fait une phase métastable, appelée martensite, qui conserve néanmoins des propriétés physiques intéressantes . Dans le cas d'une trempe ordinaire, la pièce préalablement chauffée est, par exemple, placée dans un bac de trempe rempli d'un liquide de trempe, par exemple de l'huile, agité durant le refroidissement. La trempe peut également être réalisée par le passage d'un gaz de trempe autour de la pièce à refroidir, par exemple sous une atmosphère contrôlée. Un exemple de gaz de trempe est le dioxyde de carbone (CO2) , éventuellement mélangé à un gaz inerte tel que l'hélium (He) . Un tel gaz de trempe est avantageux car il a un coût de fabrication relativement faible et permet d'obtenir un refroidissement efficace des pièces trempées comparable au refroidissement obtenu par une trempe à l'huile. Un exemple de procédé de trempe au dioxyde de carbone est décrit dans la demande de brevet français 02/11680 déposée aux noms des sociétés Air Liquide et Etudes et Constructions Mécaniques . La trempe au dioxyde de carbone, éventuellement mélangé à un gaz inerte, est généralement réalisée en disposant des pièces à tremper dans une enceinte de trempe et en faisant circuler dans l'enceinte du gaz de trempe contenu dans un réservoir à une haute pression. Une fois la trempe réalisée, le gaz de trempe est évacué de l'enceinte de trempe et rejeté. Il en résulte une perte directe du gaz de trempe injecté dans l'enceinte. De plus, il est nécessaire de réalimenter le réservoir de gaz de trempe à haute pression sensiblement à chaque opération de trempe avec du gaz de trempe fourni par une source extérieure au réservoir haute pression, ce qui entraîne un surcoût non négligeable du traitement de trempe. La présente invention vise à obtenir un procédé de trempe au dioxyde de carbone, éventuellement mélangé à un gaz inerte, permettant d'éviter, au moins en partie, le rejet du gaz de trempe présent dans l'enceinte de trempe après une opération de trempe. La présente invention vise également un dispositif de trempe permettant de réduire l'apport extérieur de gaz de trempe au réservoir haute pression. Pour atteindre ces objets, la présente invention prévoit un dispositif de trempe au dioxyde de carbone, comprenant une enceinte contenant des pièces à tremper ; un réservoir haute pression contenant du dioxyde de carbone ; et un moyen pour faire circuler du dioxyde de carbone depuis le réservoir haute pression vers l'enceinte pour la réalisation d'une opération de trempe, comprenant en outre un système de récupération pour faire circuler au moins une partie du dioxyde de carbone présent dans l'enceinte après une opération de trempe vers le réservoir haute pression. Selon un mode de réalisation de l'invention, le système de récupération comprend un réservoir basse pression ; un moyen pour faire circuler la partie de dioxyde de carbone présent dans l'enceinte après une opération de trempe vers le réservoir basse pression ; et un moyen pour faire circuler du dioxyde de carbone présent dans le réservoir basse pression vers le réservoir haute pression. Selon un mode de réalisation de l'invention, le moyen pour faire circuler du dioxyde de carbone depuis le réservoir basse pression vers le réservoir haute pression comprend un compresseur. Selon un mode de réalisation de l'invention, le réser- voir basse pression contient un gaz inerte mélangé au dioxyde de carbone et est relié à un moyen de fourniture de dioxyde de carbone et de gaz inerte pour compenser les pertes de dioxyde de carbone et de gaz inerte du dispositif. Selon un mode de réalisation de l'invention, le moyen de fourniture comprend un mélangeur relié au réservoir basse pression, le mélangeur comportant un réservoir contenant un mélange de dioxyde de carbone et de gaz inerte dans des concentrations sensiblement constantes relié à une conduite de fourniture de dioxyde de carbone et à une conduite de fourniture de gaz inerte, le moyen de fourniture comportant en outre un moyen de commande du débit du mélange de dioxyde de carbone et de gaz inerte fourni par le mélangeur au réservoir basse pression. Selon un mode de réalisation de l'invention, le moyen de fourniture comprend une conduite de fourniture de dioxyde de carbone reliée au réservoir basse pression et une conduite de fourniture de gaz inerte reliée au réservoir basse pression et un moyen de commande du débit de la conduite de fourniture de dioxyde de carbone et du débit de la conduite de fourniture de gaz inerte. Selon un mode de réalisation de l'invention, le moyen de commande est relié à un capteur disposé dans le réservoir basse pression et adapté à fournir un signal représentatif des concentrations du dioxyde de carbone et/ou du gaz inerte dans le réservoir basse pression. Selon un mode de réalisation de l'invention, le système de récupération comprend en outre un moyen pour faire circuler une partie supplémentaire du dioxyde de carbone restant dans l'enceinte, après la mise en circulation de la partie de dioxyde de carbone présent dans l'enceinte après une opération de trempe vers le réservoir basse pression, directement vers le réservoir haute pression. Selon un mode de réalisation de l'invention, le système de récupération comprend en outre une pompe à vide pour faire circuler une partie supplémentaire de dioxyde de carbone contenue dans l'enceinte vers le réservoir haute pression. Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante d'exemples de réalisation particuliers faite à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : les figures 1 et 2 représentent respectivement des premier et second exemples de réalisation d'un dispositif de trempe selon la présente invention. La figure 1 représente un premier exemple de réali- sation d'un dispositif de trempe 10 selon la présente invention comprenant une enceinte de trempe 12 dans laquelle sont disposées des pièces ayant subi un traitement de cémentation et dans laquelle peut être mis en circulation un gaz de trempe de façon à refroidir des pièces. Selon le premier exemple de réalisation, le gaz de trempe est un mélange de dioxyde de carbone (CO2) et d'hélium (He) . A titre d'exemple, le mélange de gaz comprend 60% de carbone en volume et 40% d'hélium en volume. Le dispositif 10 comprend un réservoir tampon 14 contenant le gaz de trempe à haute pression relié à l'enceinte de trempe 12 par une conduite d'alimentation 16. Une vanne de régulation 18 est prévue sur la conduite d'alimentation 16. L'enceinte de trempe 12 est reliée a un réservoir tampon basse pression 20 par l'intermédiaire d'une conduite d'évacuation 22. Une vanne de régulation 24 est disposée sur la conduite d'évacuation 22. Le réservoir tampon basse pression 20 est relié au réservoir tampon haute pression 14 par une conduite de récupération principale 26. Un compresseur 28 est disposé sur la conduite de récupération principale 26. Des vannes de régulation 29, 30 sont prévues, sur la conduite de récupération principale 26, en amont et en aval du compresseur 28. Une conduite de récupération secondaire 31 est connectée à la conduite d'évacuation 22, entre l'enceinte de trempe 12 et la vanne de régulation 24, et est connectée à la conduite de récupération principale 26, entre la vanne de régulation 29 et le compresseur 28. Une vanne de régulation 32 est prévue sur la conduite de récupération secondaire 31. Une conduite de mise sous vide 34 est connectée à la conduite d'évacuation 22, entre l'enceinte de trempe 12 et la vanne de régulation 24, et est connectée à la conduite de récupération principale 26, entre la vanne de régulation 29 et le compresseur 28. Une pompe à vide 36 est disposée sur la conduite de mise sous vide 34. Des vannes de régulation 38, 40 sont disposées sur la conduite de mise sous vide 34 en amont et en aval de la pompe à vide 36. Les vannes de régulation 18, 24, 29, 30, 32, 38, 40 sont commandées par un module de supervision non représenté. Selon le premier exemple de réalisation, une conduite de fourniture d'hélium 42 et une conduite de fourniture de dioxyde de carbone 44 sont reliées au réservoir tampon basse pression 20. Des vannes de régulation 46, 48 sont respectivement disposées sur les conduites de fourniture d'hélium et de dioxyde de carbone 42, 44. Le réservoir tampon basse pression 20 comprend un capteur 50 adapté à fournir, à un module de traitement 52, des signaux représentatifs des concentrations du dioxyde de carbone et de l'hélium dans le gaz de trempe contenu dans le réservoir tampon basse pression 20. Le capteur 50 peut être un cataromètre. Il s'agit, par exemple, du produit Polytron commercialisé par la société Drâger. Le module de traitement 52 peut correspondre au module de supervision précédemment mentionné. Le module de traitement 52 commande séparément la vanne réglable 46 et la vanne réglable 48 en fonction des signaux émis par le cataromètre 50. Selon un exemple de fonctionnement du premier exemple de réalisation du dispositif 10, le réservoir tampon haute pression 14 est initialement rempli du gaz de trempe composé d'un mélange de dioxyde de carbone et d'hélium selon des concentrations adéquates. La pression dans le réservoir tampon haute pression 14 est, par exemple, initialement de l'ordre de 30 bars. Un vide partiel est réalisé dans l'enceinte de trempe 12, par exemple, de l'ordre de 5 millibars. Les pièces disposées dans l'enceinte de trempe 12 peuvent avoir subi un traitement de cémentation comprenant des étapes successives de diffusion et de cémentation sous une atmosphère contrôlée. La pression dans le réservoir tampon basse pression 20 est par exemple initialement supérieure à 1,2 bars. Avant le début d'une étape de trempe, les vannes de régulation 18, 24, 29, 30, 32, 38, 40, 46 et 48 sont fermées. Pour réaliser la trempe, la vanne de régulation 18 est ouverte entraînant la circulation du gaz de trempe depuis le réservoir tampon haute pression 14 vers l'enceinte de trempe 12. Les pressions dans l'enceinte de trempe 12 et le réservoir tampon haute pression 14 s'équilibrent alors, par exemple à 20 bars. A la fin de la fourniture du gaz de trempe dans l'enceinte de trempe 12, la vanne de régulation 18 est fermée. Une mise en mouvement du gaz de trempe est éventuellement prévue dans l'enceinte de trempe 12 par un système adapté (non représenté) pour optimiser le refroidissement des pièces traitées. A la fin de la trempe, la vanne de régulation 24 est ouverte entraînant une circulation du gaz de trempe depuis 1' enceinte de trempe 12 vers le réservoir tampon basse pression 20. La pression dans l'enceinte de trempe 12 diminue alors pour se stabiliser à une pression basse correspondant à un équilibre entre l'enceinte de trempe 12 et le réservoir tampon basse pression 20, par exemple entre 4 et 5 bars, qui dépend de la pression de la recette de trempe. La vanne de régulation 24 est alors fermée. Le compresseur 28 est alors mis en marche. La vanne de régulation 32 est ouverte entraînant une circulation de gaz de trempe depuis l'enceinte de trempe 12 vers le réservoir tampon haute pression 14 par l'intermédiaire de la conduite de récupération secondaire 31 et de la conduite de récupération principale 26. La pression dans l'enceinte de trempe 12 diminue encore jusqu'à une pression pouvant atteindre environ 1,3 bars. La vanne de régulation 32 est alors fermée. Le reste du gaz de trempe contenu dans l'enceinte de trempe 12 est alors évacué de l'enceinte de trempe 12 pour obtenir un vide partiel dans l'enceinte de trempe 12 nécessaire pour le retrait des pièces présentes dans l'enceinte de trempe 12. La pression dans l' enceinte de trempe 12 diminue alors depuis la pression basse, par exemple d'environ 1,3 bars, jusqu'à une pression extrême basse correspondant à un vide partiel, par exemple de l'ordre de 5 millibars. Ceci est réalisé par exemple au moyen de la pompe à vide 46 qui rejette alors le gaz restant dans l'enceinte de trempe 12 dans l'atmosphère. Les pièces ayant subi la trempe sont alors retirées de l'enceinte de trempe 12. Avant la réalisation de la trempe de nouvelles pièces dans l'enceinte de trempe 12, on fait circuler une partie du gaz de trempe du réservoir tampon basse pression 20 vers le réservoir tampon haute pression 14. L'étape de récupération du gaz de trempe consiste à ouvrir les vannes de régulation 29, 30 et à actionner le compresseur 28 qui entraîne une partie du gaz de trempe contenu dans le réservoir tampon basse pression 20 vers le réservoir tampon haute pression 14. La pression du réservoir tampon haute pression 14 augmente alors jusqu'à la pression initiale, par exemple d'environ 30 bars. La pression dans le réservoir tampon basse pression 20 diminue jusqu'à la pression initiale, par exemple d'environ 1,5 bars. Un tel procédé permet de ne perdre approximativement que le volume de gaz de trempe présent dans l'enceinte de trempe 12 à une pression d'environ 1.3 bars. II peut être souhaitable de récupérer une plus grande partie du gaz de trempe utilisé dans l'enceinte de trempe 12. Pour ce faire, après la mise en circulation de gaz de trempe entre l'enceinte de trempe 12 et le réservoir tampon basse pression 20, la mise en circulation de gaz de trempe entre l'enceinte de trempe 12 et le réservoir haute pression 14 via la conduite de récupération secondaire 31, et éventuellement la mise en circulation de gaz de trempe entre le réservoir tampon basse pression 20 et le réservoir tampon haute pression 14, les vannes de régulation 30, 38, 40 sont ouvertes, les vannes de régulation 24, 29, 32 étant fermées. La pompe à vide 36 et le compresseur 28 sont alors actionnés entraînant une circulation de gaz de trempe depuis l'enceinte de trempe 12 vers le réservoir tampon haute pression 14 via la conduite de mise sous vide 34 et la conduite de récupération principale 26. La pression dans l'enceinte de trempe 12 diminue alors depuis la pression basse, par exemple d'environ 1,3 bars, jusqu'à une pression extrême basse correspondant à un vide partiel, par exemple de l'ordre de 5 millibars. En combinant la récupération de gaz de trempe via le réservoir tampon basse pression 20, via la conduite de récupération secondaire 31 et via la pompe à vide 36, il est possible de récupérer environ 98% à 99 % du gaz de trempe présent dans l'enceinte de trempe 12. Pour compenser les pertes de gaz de trempe du dispositif de trempe 10 selon la présente invention, notamment au niveau des conduites 16, 22, 26, 31, 34, des vannes 18, 24, 29, 30, 32, 38, 40, des réservoirs 14, 20, de l'enceinte de trempe 12, de la pompe à vide 36, du compresseur 28 et des jonctions entre ces différents éléments, du dioxyde de carbone et de l'hélium doivent être régulièrement ajoutés au réservoir tampon basse pression 20 par l'intermédiaire des conduites de fourniture d'hélium et de dioxyde de carbone 42, 44. De façon générale, les fuites d'hélium sont plus importantes que les fuites de dioxyde de carbone en raison de la masse molaire plus faible de l'hélium. Le cataromètre 50 fournit des signaux représentatifs de l'évolution des concentrations d'hélium et de dioxyde de carbone dans le réservoir tampon basse pression 20. A chaque cycle de trempe, à une même étape du cycle de trempe pendant laquelle la pression dans le réservoir tampon basse pression 20 est sensiblement constante, par exemple, lorsque la pression dans le réservoir tampon basse pression 20 est maximale, le module de traitement 52 détecte si la concentration du dioxyde de carbone et/ou la concentration d'hélium ont diminué en dessous de seuils respectifs déterminés. Si tel est le cas, le module de traitement 52 commande alors les vannes de régulation 46, 48 pour fournir au réservoir tampon basse pression 20 la quantité manquante de dioxyde de carbone et/ou d'hélium pour obtenir des concentrations de dioxyde de carbone et d'hélium adéquates. Selon une variante du premier exemple de réalisation, le capteur 50 fournit seulement un signal représentatif de la concentration de l'un des deux composants formant le gaz de trempe. A chaque cycle de trempe, le module de traitement 52 détermine, à une même étape du cycle de trempe, si la concentration du composant dont la concentration est mesurée diminue en dessous d'un seuil déterminé. Dans l'affirmative, le module de traitement 52 commande la vanne de régulation 46, 48 de la conduite de fourniture 42, 44 associé au composant dont la concentration est mesurée pour fournir la quantité manquante du composant, et commande la vanne de régulation 46, 48 de la conduite de fourniture 42, 44 du composant dont la concentration n'est pas mesurée pour en fournir une quantité manquante déterminée à partir d'une table prémémorisée qui fait correspondre à des valeurs de concentrations du composant dont la concentration est mesurée, les quantités à fournir du composant dont la concentration n'est pas mesurée. Selon une autre variante du premier exemple de réalisation, le dispositif 10 ne comprend pas de capteur 50 dans le réservoir tampon basse pression 20. Les vannes de régulation 46, 48 sont alors commandées de façon automatique par le module de traitement 52 pour fournir au réservoir tampon basse pression 20, par exemple après la réalisation d'un nombre déterminé de trempes, une quantité déterminée d'hélium et une quantité déterminée de dioxyde de carbone. La figure 2 représente un second exemple de réali- sation du dispositif de trempe 10 selon la présente invention dans lequel les éléments communs au premier exemple de réalisation sont indiqués par les mêmes références. Dans le second exemple de réalisation, le réservoir tampon basse pression 20 est relié à un mélangeur 56 par une conduite intermédiaire 58 sur laquelle est disposée une vanne de régulation 60 commandée par le module de traitement 52. Des conduites de fourniture de gaz 62, 64 équipée chacune d'une vanne de régulation 66, 68 fournissent respectivement de l'hélium et du dioxyde de carbone au mélangeur 56. Le mélangeur 56 est constitué d'un réservoir et d'un système de perturbation du mélange gazeux contenu dans le réservoir pour en assurer l'homogénéité. Les vannes 66, 68 sont actionnées de façon que les concentrations d'hélium et de dioxyde de carbone soient sensiblement constantes dans le mélangeur 56 et correspondent, par exemple, aux concentrations que l'on souhaite obtenir dans le réservoir tampon basse pression 20. Le capteur 50 fournit un signal représentatif des pertes de gaz de trempe survenant globalement au niveau du dispositif 10. Il peut s'agir d'un signal représentatif de la concentration de l'un des composants du gaz de trempe mesurée à une même étape du cycle de trempe à chaque cycle de trempe. Lorsque le module de traitement 52 détecte que les pertes de gaz de trempe sont supérieures à un seuil déterminé, il commande la vanne 60 pour faire circuler une quantité déterminée de gaz de trempe depuis le mélangeur 56 vers le réservoir tampon basse pression 20. Selon une variante de réalisation du second mode de réalisation, le dispositif 10 ne comprend pas de capteur 50 dans le réservoir tampon basse pression 20. Le module de traitement 52 commande alors de façon automatique la vanne de régulation 60 pour délivrer au réservoir tampon basse pression 20 une quantité déterminée de gaz de trempe, par exemple après la réalisation d'un nombre déterminé de trempes. Un avantage du second exemple de réalisation selon l'invention est qu'il permet l'utilisation d'un mélangeur classique généralement commercialisé par des entreprises de fabrication, et de transport de gaz . Selon une variante des modes de réalisation précédemment décrits, le dispositif 10 ne comprend pas de conduite de récupération secondaire 34. Après récupération d'une partie du gaz de trempe présent dans l'enceinte de trempe 12 par l'intermédiaire du réservoir tampon basse pression 20 et de la conduite de récupération secondaire 31, le reste du gaz de trempe est évacué de l'enceinte de trempe 12 par tout moyen adapté pour la prochaine opération de trempe. La présente invention a été décrite dans le cadre d'un mélange de gaz de trempe constitué de dioxyde de carbone et d'hélium. Il est clair que la présente invention peut également s'appliquer dans le cas où le gaz de trempe utilisé est seu- lement du dioxyde de carbone. Le réservoir tampon basse pression est alors relié à une conduite de fourniture de dioxyde de carbone équipée d'une vanne commandée par le module de traitement 52 à partir de signaux fournis par un capteur disposé dans le réservoir tampon basse pression ou de façon automatique. La présente invention permet de réduire les quantités de dioxyde de carbone rejetées dans l'atmosphère par le dispositif de trempe. Ceci est particulièrement avantageux puisque le dioxyde de carbone est un gaz à effet de serre dont il convient de limiter la concentration dans l'atmosphère. Bien entendu, la présente invention est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, la compensation des pertes de gaz de trempe peut être effectuée au niveau du réservoir tampon haute pression au lieu du réservoir tampon basse pression^, ou simultanément au niveau du réservoir tampon basse pression et au niveau du réservoir tampon haute pression, de façon analogue à ce qui a été décrit précédemment dans les premier et second exemples de réalisation.

Claims

REVENDICATIONS 1. Dispositif (10) de trempe au dioxyde de carbone, comprenant : une enceinte (12) contenant des pièces à tremper ; un réservoir haute pression (14) contenant du dioxyde de carbone ; et un moyen (16, 18) pour faire circuler du dioxyde de carbone depuis le réservoir haute pression vers l'enceinte pour la réalisation d'une opération de trempe, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un système de récupération (20, 22, 28, 36) pour faire circuler au moins une partie du dioxyde de carbone présent dans l'enceinte après une opération de trempe vers le réservoir haute pression. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le système de récupération (20, 22, 28) comprend : un réservoir basse pression (20) ; un moyen (22, 24) pour faire circuler la partie de dioxyde de carbone présent dans l'enceinte (12) après une opération de trempe vers le réservoir basse pression ; et un moyen (26, 28, 29, 30) pour faire circuler du dioxyde de carbone présent dans le réservoir basse pression vers le réservoir haute pression (14) . 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel le moyen (26, 28, 29, 30) pour faire circuler du dioxyde de carbone depuis le réservoir basse pression (20) vers le réservoir haute pression (14) comprend un compresseur (28) . 4. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel le réservoir basse pression (20) contient un gaz inerte mélangé au dioxyde de carbone et est relié à un moyen de fourniture de dioxyde de carbone et de gaz inerte (42, 44, 46, 48, 50, 52, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68) pour compenser les pertes de dioxyde de carbone et de gaz inerte du dispositif. 5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel le moyen de fourniture (50, 52, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68) comprend un mélangeur (56) relié au réservoir basse pression (20) , le mélangeur comportant un réservoir contenant un mélange de dioxyde de carbone et de gaz inerte dans des concentrations sensiblement constantes relié à une conduite de fourniture (64) de dioxyde de carbone et à un conduite de fourniture (62) de gaz inerte, le moyen de fourniture comportant en outre un moyen de commande (52) du débit du mélange de dioxyde de carbone et de gaz inerte fourni par le mélangeur au réservoir basse pression. 6. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel le moyen de fourniture (42, 44, 46, 48, 50, 52) comprend une conduite de fourniture (42) de dioxyde de carbone reliée au réservoir basse pression (20) et une conduite (44) de fourniture de gaz inerte reliée au réservoir basse pression et un moyen de commande (52) du débit de la conduite de fourniture de dioxyde de carbone et du débit de la conduite de fourniture de gaz inerte . 1. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, dans lequel le moyen de commande (52) est relié à un capteur (50) disposé dans le réservoir basse pression (20) et adapté à fournir un signal représentatif des concentrations du dioxyde de carbone et/ou du gaz inerte dans le réservoir basse pression. 8. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel le système de récupération comprend en outre un moyen (22, 24, 28, 30) pour faire circuler une partie supplémentaire du dioxyde de carbone restant dans l'enceinte (12), après la mise en circulation de la partie de dioxyde de carbone présent dans l'enceinte (12) après une opération de trempe vers le réservoir basse pression (20) , directement vers le réservoir haute pression (14). 9. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel le système de récupération comprend en outre une pompe à vide (36) pour faire circuler une partie supplémentaire de dioxyde de carbone contenue dans l'enceinte (12) vers le réservoir haute pression (14) .
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