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'PERFECTIONNEMENTS A LA TREMPE EN SURFACE DE PIECES'.
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La présente invention est relative à la trempe en sur- face de pièces en chauffant la pièce pendant un certain temps et en la refroidissant ensuite rapidement avant qu'une quan- tité appréciable de chaleur ait eu le temps de passer dans le corps eu noyau de la pièce,en vue d'éviter toute perturbation dans les caractéristiques physiques de ce corps ou noyau.
L'invention a particulièrement trait aux procédés de trempe en surface dans lesquels la pièce est chauffée inductivement par des inducteurs reliés par l'intermédiaire d'un trans- formateur, à une souce de courant de haute fréquence,inducteurs
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qui peuvent comporter des chemises perforées à travers lesquel- les un liquide de refroidissement peut être distribué sur la pièce à l'achèvement de la période de chauffage.
Etant donné qu'une production rapide et économique est essentielle et qu'une variation notable-entre des pièces succes- sives de la même ooulée est préjudiciable., le procédé et l'ap- pareil de trempe en surface doivent être automatiques autant qu'il est possible, exempts de variations ou d'erreurs dues à l'opérateur, et, en outre, ils doivent permettre de produire d'une manière répétée des pièces sensiblement identiques*
Les Demandeurs ont trouvé qu'il est important que la durée de la période de chauffage et la période de refroidissement soient maintenues dans des limites très précises, avec des écarts de l'ordre de un dixième de seconde, afin d'assurer une bonne quali- té et une grande uniformité des pièces trempées obtenues.
En général, les Demandeurs ont trouvé que les meilleurs résul- tats sont obtenus en chauffant la zone à tremper à la vitesse ma- ximum possible. La zone trempée est de ce fait maintenue à une épaisseur minimum, la quantité de chaleur à éliminer par re- froidissement est maintenue à un minimum ,et la transmission de chaleur aux parties de la pièce autres que la zone à tremper est maintenue à un minimum.
En outre, on a trouvé que l'analyse de l'acier ou autre ma- tière dont est composée la pièce à traiter par la chaleur, a une influence importante sur les résultats obtenus et, par conséquent- en passant d'une matière à une autre,le changement doit être ef- fectué d'une manière déterminée et suivant la matière employée.
En effectuant les réglages voulus dans le contrôle de la du- rée des opérations de l'appareil décrit ci-après, afin qu'ils correspondent à l'analyse particulière, aux conditions de la ma- tière constituant la pièce et à la forme de la pièce à traiter par la chaleur, on peut obtenir des résultats très précis et uni- formes au point de vue des propriétés physiques de la pièce ainsi
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traitée thermiquement.
L'invention a principalement pour objet un procédé et un appareil pour la trempe en surface, qui permettront d'obtenir des pièces identiques, assureront la production rapide d'une série de pièces semblables ayant toutes une grande uniformité et qui ne dépendront pas entièrement de l'appréciation personnelle d'un opérateur pour obtenir des résultats précis.
Suivant l'invention, un procédé pour la trempe en sur- face d'une pièce consiste à chauffer la pièce pendant un temps prédéterminé sous le contrôle d'un dispositif chronométrique, et à refroidir la dite pièce. Le refroidissement peut également être effectué pendant un temps prédéterminé sous le contrôle d'un dis- positif chronométrique, ce refroidissement étant réalisé, en prin- cipe, en même temps que s'achève la période de chauffage.
M'invention consiste également en un appareil pour la trempe en surface de pièces, cet appareil comprenant des moyens pour chauffer la surface d'une pièce, un dispositif chronométrique automatique pour contrôler la durée de la période de chauffage, et des moyens de refroidissement. L'appareil peut comprendre un dispositif chromométrique automatique qui contrôle le commen- cement et la durée du refroidissement. Ce dispositif peut agir pour effec tuer le refroidissement immédiatement après achève- ment de la période de chauffage.
Avantageusement, la pièce est chauffée par un inducteur alimenté, par l'intermédiaire d'un transformateur, par une source de courant de haute fréquence, et le dispositif chronométrique agit pour connecter la dite source à l'inducteur et l'en déconnec- ter au commencement et à. la fin de la période de chauffage, res- pectivement.Le dispositif chronométrique peut actionner un dis- positif électromagnétique pour effectuer le refroidissement, en principe en même temps que la source de courant est déconnectée de l'inducteur. Un seul dispositif chromométrique peut servir à contrôler la durée du chauffage et le commencement et la durée du refroidissement.
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On peut employer un dispositif chronométrique rotatif actionné par un moteur électrique et coopérant avec des con- tacts pour commander des moyens qui déterminent le commencement et l'achèvement des périodes de chauffage et de refroidissement.
Dans le dessin annexé:
La fig.-I est une vue schématique représentant principalement les circuits électriques employés pour la mise en oeuvre de l'in- vent ion.
La fig.3 est une vue à plua grande échelle des inducteurs de chauffage en position active sur la -pièce à traiter.
La fig.3 est une vue longitudinale, partie en coupe suivant la ligne 3-3 de la fig.3.
La fig.4 est une vue partielle partie en coupe suivant la ligne 4-4 de la fig.2.
La fig.5 est une vue partielle analogue à la fige.3, mais montrant une variante en ce qui concerne la forme d'un des indue- teurs.
La fi g.6 représente une autre variante de l'invention.
En se reportant maintenant à l'appareil tel qu'il est re- présenté principalement fig.,la pièce 10 à traiter par la cha- leur est représentée comme étant entourée par des inducteurs 11 et 12 qui sont en contact en 13 pour le passage du courant et reçoivent du courant du secondaire 14 d'un transformateur,secon- daire auquel ces inducteurs sont fixés directement. Un des en- roulements d'extrémité 16 du primaire 15 de ce transformateur est attaché à une barre omnibus 17, et un enroulement intermédiaire 18 est attaché à. une barre omnibus 19. Ce transformateur est de préférence un transformateur à air et le primaire et le secon- daire sont de préférence tubulaires et à refroidissement d'eau.
Le primaire comporte généralement environ quarante spires, et le secondaire est composé d'une seule spire généralement faite de plusieurs conducteurs parallèles reliés ensemble. L'autre bobi- ne d'extrémité 20 du primaire est attachée à une barre omnibus 21.
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La génératrioe ou source de courant alternatif 22 fournit du cou- rant aux barres omnibus 17 et 19 généralement sous une tension d'environ 800 volte. Il est prévu un Interrupteur approprié 23 pour connecter le primaire 15 aux barres omnibus 17,19 et SI* Afin de compenser l'inductance du circuit, il est prévu des condensa- teurs 34 et 25 qui sont attaohés aux barres omnibus 17 et 21.
Le condensateur 34 est choisi pour fournir la capacité minimum re- quise pour toute série donnée d'opérations, et le condensateur 25 est réglable pour fournir la capacité variable requise au-des- sus du minimum pour toute série donnée d'opérations. Généralement les réglages du condensateur variable sont effectués,non pas en faisant varier la capacité d 'un seul condensateur, mais en inter- calant dais le circuit ou en éliminant du circuit de petits con- densateurs individuels ou des éléments de condensateur. Par l'ef- fet de larésonnance résultant de la présence de l'inductance et des condensateurs, ces circuits peuvent être accordés de façon qu'une quantité beaucoup plus grande de courant puisse être ame- née au primaire du transformateur que celle fournie par la géné- ratrice.
Ainsi, les barres omnibus 17 et 21 portent beaucoup plus de courant que la barre omnibus 19 et doivent avoir des dimensions plus grandes correspondantes.
La génératrice est pourvue d'une excitatrice 26 pour son enroulement inducteur 37,une résistance amovible 28 et un rhéostat 29, facilement réglable, étant intercalés dans le circuit induc- teur pour le réglage du courant fourni par la génératrice. Pour les autres réglages du circuit inducteur, un rhéostat 30, interca- lé dans le circuit de l'enroulement inducteur 31 de l'excitateur, est prévu. En manipulant convenablement les deux rhéostats 39 et 30 ,il est évident que le courant débité par la génératrice 22 peut être contrôlé très exactement et très facilement.
Pour le bon fonctionnement de ce dispositif-', une fréquence donnée du courant débité par la génératrice étant déterminée, plusieurs réglages précis sont nécessaires et les opérations doivent
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être effectuées dans l'ordre voulu. Après que les inducteurs 11 et 12 ont été disposés de façon entourer la pièce 10 a traiter par la chaleur,et que le contact en 13 a été assuré par un dispo- sitif approprié tel qu'un élément de serrage 63, le condensateur 25 est réglé pour satisfaire à la capacité requise et le rhéostat 29 est réglé pour fournir le courant initial nécessiaire.L'interrup- teur 23 est fermé,ce qui connecte l'enroulement primaire 15 du transformateur aux barres omnibus 17,19 et 21.
Etant donné qu'une durée très précise de la période de chauffa- ge est nécessaire,comme indiqué,ci-dessus,un moyen doit être prévu pour mesurer cette période de chauffage,moyen qui ne dépend pas de l'appréciation de l'opérateur.Ce moyen est constitué par un moteur 33,qui est de préférence du type à: vitesse constante et offre une très faible résistanoe au démarrage,de façon à atteindre sa pleine vitesse en un temps minimum et sensiblement constant.
Un moteur syn- chrone à démarrage automatique satisfait parfaitement à ces exigen- ces.Ce moteur,par l'intermédiaire d'un mécanisme d'engrenage appro- prié,entraine un disque de contrôle du temps'indiqué en 34.Après a- voir effectué tous les réglages préliminaires dans les circuits des condensateurs,les circuits inducteurs et les contacts d'interrupteur entre les barres omnibus et le transformateur, des interrupteurs 35 et 36,connectés ensemble,sont fermés en principe simultanément,le premier connectent la génératrice 22 aux barres omnibus 17 et 19,et le second fermant le circuit du moteur 33,1'énergie pour le moteur 33 étant fournie par les conducteurs 37 et 38,comme représenté.Cette énergie peut être de toute nature appropriée,
mais est généralement un courant de basse fréquenoe à la tension ordinaire.Le disque 34 commence à tourner à une vitesse sensiblement uniforme lors de l'ap- plication de courant au primaire 15 du transformateur par la ferme- ture de l'interrupteur 35,et on doit tenir compte du retard au démar- rage,la correction pour ce têtard étant effectuée en réglait la position d'un bras de contact 39 sur le disque 34. Le mouvement angulaire du bras deoontaot sur le disque 34, à partir de son point de départ,détermine un intervalle de temps,la vitesse du
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disque étant connue.Dès que cet intervalle de temps s'est écou- lé, ce bras de contact ferme un circuit alimenté par une source d'énergie indiquée en 40.
Toutefois, le courant fourni par les conducteurs 37 et 38 est généralement employ é au lieu de la bat- terie indiquée. La fermeture successive des circuits qui compor- tent des contacteurs avec lesquels le bras 39 vient en prise, ac- lionne des relais ou solénoïdes qui sont utilisés pour amorcer ou terminer avec précision les fonctions qui peuvent être requises dans le cycle d'opérations. Dans l'appareil relativement simple représenté, les interrupteurs 23, 35 et 36 sont fermés à la main, et les réglages du condensateur 25 et du rhéostat 29 sont égale- ment effectués à la main.
Pour le traitement thermique d'un cer- tain nombre de pièces identiques, qui sont représentées dans le présent cas par l'arbre 10, les réglages du rhéostat 39 et du condensateur 25 sont déterminés par l'expérience précédemment ob- tenue avec des pièces analogues et par essais, l'analyse de la matière dont la pièce est constituée ainsi que la forme et les dimensions de cette pièce ayant une influence importante sur les réglages à effectuer.
Dans l'utilisation de l'appareil décrit ci-dessus, l'opé- rateur procède comme suit: Les réglages du condensateur 35 et du rhéostat 29 ayant été déterminés au préalable, les inducteurs 11 et 12 sont amenés dans la position voulue par rapport à l'arbre 10 de façon à l'entourer, mais tout en étant espacés de ce der- nier, et ils sont assujettis par l'élément de serrage 32, de fa- çon qu'on obtienne un boa contact électrique en 13*Le condensa- teur 25 et le rhéostat 29 sont alors réglés et l'interrupteur 23 est fermé, fermeture immédiatement suivie par la fermeture de l'in- terrupteur 35, l'interrupteur 36 étant fermé car le mouvement de termeture de l'interrupteur 25.
La génératrice de courant de haute fréquence 22 transmet, par l'intermédiaire des barres omnibus 17 et 19, un courant de chauffage à l'enroulement primaire 15 du trans formateur. L'enroulement secondaire 14 détermine le passage dans les inducteurs 11 et 12 d'un courant de grande densité et généra-- lement de faible tension. Le courant dans ces inducteurs induit
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un courant de grande densité dans les surfaces de la pièce 10, et, par suite de l'effet d'hystérésis et de la résistance chimique de la pièce, les dites surfaces sont portées à une température élevée en quelques secondes.
Dès la fermeture de l'interrupteur 35 et dès le commencement de la période de chauffage, le rhéostat 29 est réglé pour fournir l'énergie requise au transformateur; il est fréquemment nécessaire de continuer à manipuler le rhéostat pendant la plus grande par- tie de la période de chauffage, par suite de changements dans la perméabilité de la pièce que l'on chauffe, de changements dans sa résistance par suite de sa température qui augmente, ou d'autres changements dans le circuit, ou par suite de @esoins variables en énergie, besoins rendus nécessaires pour toute autre raison*
Etant donné que l'interrupteur 36 est fermé en même temps que l'interrupteur 35, le disque de oontrôle du temps 34 commence à tourner au commencement de la période de chauffage et continue à tourner jusqu'à ce qu'il ait effectué une révolution complète(.
La rotation commençant au point A et le bras 39 se déplaçant dans le sens des aiguilles d'une montre, comme représenté, l'extrémité de ce bras établit des contacts momentanés aux points B,C,D,E et F. Le bras constitue une partie du circuit conducteur pour ame- ner le courant de la source 40. Dans la position de départ du disque, l'extrémité extérieure de contact du bras 39, qui est le point zéro sur le disque et est indiqué par A, est légèrement au-delà du point F dana le sens des aiguilles d'une montre.
Au mo- ment de la fermeture de l'interrupteur 35, le courant de chauffage est appliqué au circuit de chauffage, et au même moment le dis- que de contrôle du temps 34 commence µ. se déplacer dans le sens des aiguilles d'une montre à, partir de sa position zéro A un peu au-delà du contact F et le courant de chauffage continue à passer pendant la durée du déplacement du bras de contact 39 du point de dénart !'au point de contact C.
Au moment d'atteindre le point 0, le courant passe de la batterie 40, par le bras ;39,dans le
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contact 0, excitant ainsi le solénöide 41 qui agit pour ouvrir l'interrupteur 35, interrompant ainsi le passade du courant de chauffage dans le circuit.Au même instant, l'enroulement de solé- nome 42 (qui est en parallèle avec le solénoïde 41) est excité ce qui.détermine l'ouverture d'une soupape 43 pour permettre un fluide de refroidissement de venir en contrct avec les zones ou surfaces chauffées de la pièce 10.
la soupape 43 reste ouverte pendant le passage du bras de contact 39 du point de contact C au point de contact E, moment où le courant passant du bras 39 dans le contact E excite le solénoïde 34 qui détermine la fermeture de la soupape 43, inter- rompant ainsi l'écoulement du fluide de refroidissement. Le dis- que 34 continue à tourner dans le sens des aiguilles d'une montre jusqu'à, ce qu'un contact soit établi en F, moment où le solénoïde 45 est excité, ouvrant l'interrupteur 35, provoquant de ce fait l'arrêt du moteur du dispositif de contrôle du temps,le disque ayant atteint sa position d'arrêt au contact F et étant en- traîné par son moment un peu au-delà jusqu'au point de départ A.
Etant donné qu'il est préjudiciable d'ouvrir l'interrup- teur 35 intercalé dans le circuit principal au moment où un courant d'une valeur élevée passe, il est prévu un moyen pour lé- duire le courant juste avant l'ouverture de cet interrupteur 35, et cela de la manière suivante: Juste avant que le bras de contact 39 atteigne le contact C, il vient en prise avec le contact B, excitant ainsi un solénöide 46 qui ouvre le contact de mise en court-circuit en 47, intercalant ainsi la résistance 28 en série avec les circuits inducteurs de la génératrice.
La résistance 28, lorsqu'elle est intercalée dans le circuit inducteur de la géné- -ratrice juste avant que l'interrupteur du circuit principal s'ou- vre, réduit le courant passant par l'interrupteur, au moment de l'ouverture, suffisamment pour empêcher que cet interrupteur soit sérieusement endommagé. Il est nécessaire que la résistance 28 soit retirée du circuit inducteur de la génératriceavant que cette
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dernière soit à noueau connectée au circuit de chauffage, et ceci est effectué par le contact D qui excite le solénofde 48, amenant la pièce 47 en position pour mettre à nouveau en court-circuit les bornes de la résistance 28.
On remarquera diaprés ce qui précède que l'appareil requis es@ simple, que son fonctionnement n'exige aucune adresse ou habileté spéciale et qu'il assure un degré de précision pour l'obtention de pièces exactement semblables.
Les figs.3,3 et 4 représentent, à une échelle un peu plus grande, les inducteurs de la fig.I, ainsi que les éléments qui y sont associés, et ces figures montrent une application spécifique à un maneton d'arbre vilebrequin qui doit être trempé. Dans ces figures, les inducteurs 11. et 12 comportent des chemises 49 et 49' fixé es à l'aide de vis 50 et 50'. Ces chemises sont reliées ensemble par un tuyau 76, raccordé à un tuyau d'amenée d'eau 77 , dans lequel est montée la soupape à fluide de refroidissement 43; les dits inducteurs 11, 12 prés entent,dans leurs parois, des ori- fices ou passages 78 dirigés vers la pièce en cours de traitement, de façon que, lorsque la soupape 43 est ouverte, le fluide de refroidissement soit distribué, par les dits orifices, sur la pièce chauffée.
Une garniture isolante appropriée 51, faite de caoutchouc ou autre matière élastique et disposée entre les chemises 49, 49' et les inducteurs, dert de moyen pour empêcher la perte de fluide de refroidissement et pour que le courant passe uniquement dans les inducteurs 11 et 18, adjacents à l'arbre traité .L'inducteur inférieur 13 est fixé, à l'aide de boulons 52, à un prolongement 53 qui est supporté par une broche 54, et l'inducteur supérieur 11 est fixé ,au moyen de boulons 56, à une pièce d'articulation 55.
Cette pièce d'articulation 55 est destinée à tourner autour d'une broche 57 portée par une pièce d'articulation fixe 58, Le prolon- gement 53 et la pièce d'articulation fixe 58 sont fixés, par des boulons 61 et 62, à des barres omnibus 59 et 60,respectivement, ces barres omnibus étant de préférence assujetties par fusion aux extrémités du secondaire à spire unique 14 du transformateur. Les
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Spires du primaire, indiquées partiellement en 63 ,sont isolées l'une de l'autre et du secondaire par des moyens convenables.
Pour soulager les barres omnibus 59 et 60 des efforts qui se pro- duiraient lors de la manipulation des inducteurs,les extrémités des deux broches 54 et µ2 sont supportées dans le bâti portant les bo- bines et autres éléments associés, ce bâti n'étant pas représen- té.
En appliquaxt les inducteurs sur la portée ou fusée 10 de l'arbre vilebrequin, un espace d'isolement 64 est réservé entre ces inducteurs et leurs supports. Cet espace est généralement main- tenu à un minimum et, ordinairement, il est de l'ordre de I m/m 5.
Sur l'autre coté de la fusée,.ces inducteurs sont placés en 13 de manière à assurer un bon contact, afin de fermer le circuit autour de l'arbre vilebrequin. Généralement-la tension est faible et la densité du courant.est très élevée en ce point de contact, de façon qu'une très légère différence dans la résistance au cont- tact en différents points de la zone de contact déterminera une variation importante de la densité du courant d'un côté à l'autre des inducteurs. Ceci détermine une variation correspondante et préjudiciable daas la vitesse de chauffage en différentes sections ou parties de la zone à traiter.
Pour assurer un bon contact con- ducteur uniforme, on fixe généralement des bandes decontact en argent 63' et 64' aux faces des inducteurs en 13.Dans certains cas, il est bon de supprimer ces bandes de contact en argent et d'uti- liser à la place une toile métallique à fines mailles, formée de cuivre ou de bronze et enduiteou imprégnée d'un amalgame contenant de l'étain, du zinc,- du cuivre ou autre métal approprié.
D'une manière générale ,des résultats satisfaisants peuvent être obtenus en disposant la surface de l'inducteur parallèlement à lasurface à chauffer. Toutefois, dans certains cas, avec cette dis position parallèle, le chauffage est plus rapide en regard de la partie centrale de l'inducteur, de sorte qu'on obtient une zone trempée de plus forte épaisseur dans la partie centrale de la lar- geur de la portée. Pour corriger cet état de choses, de facon à rendre l'épaisseur de la zone trempée sensiblement uniforme sur la largeur de la portée, on évide fréquemment la face de l'indue- @
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teur en l'éloignant ainsi de la surface à chauffet à l'endroit où un inducteur parallèle aurait tendance à créer une zone trem- pée d'une épaisseur excessive ou préjudiciable.
Cet évidement est indiqué en 67 sur la fig.3. On obtient ainsi une zone trempée d'une épaisseur sensiblement uniforme lorsque les autres condi- tions sont favorables. Toutefois, il arrive fréquemment que des éléments voisins peuvent provoquer des perturbations dans la répartiti-on désirée du flux magnétique, tels par exemple que les bras ou flasques 68 et 69 de l'arbre vilebrequin. Afin d'éliminer les effets dus à la présence de ces éléments, la fusée ou tou- rillon 10 est placé dans une position excentrique par rapport aux inducteurs.
Pour obtenir les résultats les plus satisfaisants, on a trouvé que pour des tourillons ayant en diamètre d'environ 65 millimètres, le jeu ou espace réservé en 70 doit être de l'ordre de 2 millimètres, en 71 il doit être de 1 millimètre, et en 72 et 73 de I m/m5. Des organes d'espacement, formés de lave ou autre ma- tière isolante, sont généralement insérés pour assurer l'écarte- ment désiré.
Il est fréquemment désirable ou nécessaire d'apporter d'au- tres modifications la forme des inducteurs afin de répartir con- venablement la chaleur et à la forme résultant de la zone trempée.
A cet effet, l'inducteur peut affecter la forme montrée fig.5, dans laquelle cet inducteur présente des nervures et des rainures alternantes ayant la largeur voulue pour obtenir le résultat dési- ré. Le courant, en majeure partie, suit les nervures, et les rai- nures constituent un moyen efficace pour la répartiti.on du fluide de refroidissement. La dimension des nervures, au point de vue de la largeur et de la profondeur, détermine la capacité de transport de courant de ces conducteurs en principe indépendants, et ces dimensions, ainsi que l'écartement entre les nervures , contrôlent la répartition et l'interisé des courants de chauffage créés dans la pièce traitée.
Le contour général de la. face de l'in- ducteur peut affecter diverses formes pour satisfaire aux résultats désirés,mais, généralement il affecte la forme générale représentée, les faces des nervures centrales, telles que 74, ayant des diamè- / ,
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tres plus grands que les nervures 75 adjacentes aux côtés, l'es- pace entre l'arbre et l'induoteur affectant de ce fait une forme générale courbe transversalement à la largeur de la portée.
Dans la variante représentée fig.6, la pièce 10 est chauffée par un inducteur 11 comportant une chemise à fluide de refroidis- sement 49 d'alimenté en courant de haute fréquence, par l'in- termédiaire d'un transformateur 14,15 par des conducteurs d'ali- mentation 17,19. Un moteur synchrone 33 actionne deux dispositifs chronométriques rotatifs 39,39' connectés à une source de courant 40.
Le dispositif chronométrique 39 coopère avec un contact 102 connecté à un dispositif électromagnétique 41 commandant un in- terrupteur 45 intercalé dans le circuit du primaire 15 du transformateur, tandis que le dispositif chronométrique 39' coopère avec un contact 103 connecté à un dispositif électroma- gnétique 42 commandant une soupape 77 qui admet un fluide de refroidissement dans la chemise 49. Le dispositif 39 vient tout d'abord en prise avec le contact 102 pour déterminer la fer- meture de l'interrupteur 35 et amorcer la période de chauffage.
Lorsque le dit dispositif abandonne le contact 102, le chauffage est terminé, et le dispositif 39' vient immédiatement en prise avec le contact 103 pout déterminer l'ouverture de la soupape 77' pour admettre'le fluide de refroidissement qui continue à, être admis jusqu'à ce que le dit dispositif s'écarte du contact 103.
Bien que l'appareil et le procédé décrits ci-dessus soient applicables à des arbres et à de nombreuses autres pièces, ainsi qu'à une grande variété de matières dont ces µ lèces sont composées, ils sont particulièrement avantageux pour la trempe en surfaces d'arbres faits de pièces forgées en acier au carbone, en acier au chrome et au molybdène, et en acier au chrome, au carbone et au molybdène. Les aciers au carbone doivent'de préférence avoir la composition chimique suivante:
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Carbone 0.45 à 0.55
Manganèse 0.70 à 1.0
Phosphore 0.040 au maximum
Soufre 0.040 au maximum
Chrome 0.20 à 0.30
Lorsque de meilleures propriétés sont requises dans le noyau ou autre partie non trempée de l'arbre ou autre pièce à traiter thermiquement, l'analyse suivante a donné des résultats excellents:
Carbone 0.40 à 0. 45
Manganèse 0. 70 à 0. 90
Phosphore 0.040 au maximum
Soufre 0. 040 au maximum
Chrome 0.80 à 1.10 Molybdène 0.15 à 0.25
Dans la trempe en surface de fusées d'arbres vilebrequins ou de tourillons par le présent procédé, le tourillon est préa- lablement traité thermiquement sensiblement de la manière usuel- le pour lui donnerbles caractéristiques de ténacité et de ductili- té désirées pour obtenir un arbre résistant. De petits arbres dont les sections ont un diamètre de 50 millimètres ou moins, sont généralement normalisés seulement par chauffage à une température de 930 C et en les refroidissant lentement à l'air, auoua. re- froidissement par un fluide de refroidissement n'étant nécessaire.
Avec des arbres plus grande, le refroidissement à l'air est trop lent pour éviter une structure à, gros grains, et on a recours à un refroidissement au moyen d'un fluide de refroidissement.
Avant de tremper en surface un arbre en acier au carbone ainsi préalablement traité thermiquement, l'arbre est préalable- ment chauffé à'une température d'environ II5 C. Ce chauffage préa- lable avant la trempe en surfacé est nécessaire pour obtenir une uniformité plus grande. Il est généralement désirable de maintenir cette température de chauffage préalable à une valeur qui ne soit pas inférieure à 6600,pendant le procédé de trempe en surface.
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Le présent procédé est, ordinairement, suffisamment rapide pour empêcher cette chute de température de 115 C à au-dessous de 66 C a- vant que la trempe de toutes les portées d'un arbre vilebrequin donné soit terminée, Après le chauffage préalable, le tourillon devant être trempé en surface est renfermé dans les inducteurs re- présentés en 11 et 12 sur la fig.2, et un courant, généralement de la forme maximum pouvant être pratiquement utilisée pour l'article particulier traité, est appliqué pendant la période de temps né- cessaire, à l'achèvement de laquelle le chauffage est interrompu et le refroidissement est effectué en projetant un fluide de refroidissement, à travers les orifices formés dans les faces des inducteurs,
sur la fusée ou tourillon ainsi chauffé .Pour des fu- sées ou tourillons ayant un diamètre allant jusqu'à 75 milli- mètres, la période de chauffage est généralement comprise entre 2 . et 7 secondes .Lorsque de l'eau est utilisée comme agent de refroi- dissement, cette eau est de préférence à des températures compri- ses entre 21 C et 3200,et à une pression suffisamment élevée que l'on a trouvé être d'environ 4 kg.900 par centimètre carré dans la conduite d'alimentation.
Bien que la pression de l'eau requise dans le système de refroidissement variera naturellement suivant le refroidisse- ment à effectuer, la dimension et la. forme de la pièce, le genre et la forme des inducteurs de chauffage et autres conditions exis tant dans le système à eau de refroidissement, les Demandeurs ont trouvé qu'une pression d'environ 4 kg*200 par centimètre carré dans la chambre communiquant avec les orifices forcés dans l'induc- teur assurera un refroidissement convenable de la pièce lors-- que les orifices ont un diamètre d'environ 2 m/m 35 et sont au nombre d'environ 2 ou 3 par centimètre carré sur la face de l'in- ducteur.
En projetant le liquide de refroidissement à travers ces orifices sous une pression suffisanle, toutes les vésicules naissantes ou bulles de vapeur ou de gaz qui ont tendance à se former sur la surface chaude de l'arbre sont délogées et leur ef- fet préjudiciable retardant le refroidissement, par alite de leurs
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qualités isolantes, est évité. pour des fusées ou tourillons ayant un diamètre allant jusqu'à 75 millimètres, ce refroidis- rement est généralement effectué pendant une durée de cinq à sept secondes suivant la dimension de l'arbre et la quantité de chaleur qui, y a été appliquée.
Toutefois, l'épaisseur de la zone chauffée varie quelque peu suivant un certain nombre de conditions, et influence ,ainsi, à un degré notable, la quantité de chaleur qui doit être absorbée par le fluide de refroidissement et, par conséquent, la quantité de fluide de refroidissement qui doit être distribuée et la durée de la période de refroidissement.Il est fréquemment désirable d'interrompre l'action de refroidissement en un certain point, en bénéficiant ainsi de l'avantage de l'ac- tion de :recuit obtenue si toute la chaleur n'est pas immédiatement éliminée. Des qualités physiques très améliarées sont ainsi fré- quemment obtenues.
Les personnes au courant de la technique.du traitement ther- mique comprendront que le procédé et les éléments de l'appareil décrits ici seront facilement applicables au chauffage par d'au- ties moyens, par exemple par combustion,.ou par d'autres réactions chimiques.
REVENDICATIONS
1) Prooédé de trempe en surface d'une pièce, consistant à. chauffer la dite pièce pendant une durée prédéterminée sous le contrôle d'un dispositif chronométrique ou de contrôle du temps, et à refroidir cette pièce.
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'IMPROVEMENTS IN TEMPERING ON THE SURFACE OF PARTS'.
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The present invention relates to the surface quenching of workpieces by heating the workpiece for a period of time and then rapidly cooling it before an appreciable amount of heat has had time to pass through the body in the core of the workpiece. the part, in order to avoid any disturbance in the physical characteristics of this body or nucleus.
The invention relates particularly to surface hardening processes in which the part is inductively heated by inductors connected via a transformer, to a source of high frequency current, inductors.
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which may have perforated jackets through which coolant can be distributed to the room upon completion of the heating period.
Since rapid and economical production is essential, and significant variation between successive pieces of the same flow is detrimental., The surface hardening process and apparatus must be as automatic as it is. it is possible, free from variations or errors due to the operator, and, in addition, they must allow to repeatedly produce substantially identical parts *
The Applicants have found that it is important that the duration of the heating period and the cooling period be kept within very precise limits, with deviations of the order of a tenth of a second, in order to ensure good quality. - tee and great uniformity of the hardened parts obtained.
In general, Applicants have found that the best results are obtained by heating the area to be quenched at the maximum possible speed. The quenched area is thereby kept to a minimum thickness, the amount of heat to be removed by cooling is kept to a minimum, and the heat transmission to parts of the work other than the area to be quenched is kept to a minimum. .
In addition, it has been found that the analysis of the steel or other material of which the part to be heat-treated is made has an important influence on the results obtained and, consequently, on passing from one material to another. another, the change must be effected in a specific way and according to the material used.
By making the desired settings in the control of the duration of operations of the apparatus described below, so that they correspond to the particular analysis, to the conditions of the material constituting the part and to the shape of the part to be heat treated, very precise and uniform results can be obtained from the point of view of the physical properties of the part as well
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heat treated.
The main object of the invention is a method and an apparatus for surface hardening, which will make it possible to obtain identical parts, will ensure the rapid production of a series of similar parts all having a high uniformity and which will not depend entirely on the personal appreciation of an operator to obtain precise results.
According to the invention, a process for surface hardening of a part consists in heating the part for a predetermined time under the control of a chronometric device, and in cooling said part. The cooling can also be carried out for a predetermined time under the control of a chronometric device, this cooling being carried out, in principle, at the same time as the heating period ends.
The invention also consists of an apparatus for surface hardening of parts, this apparatus comprising means for heating the surface of a part, an automatic chronometric device for controlling the duration of the heating period, and cooling means. The apparatus may include an automatic chromometric device which controls the onset and duration of cooling. This device can act to effect cooling immediately after the end of the heating period.
Advantageously, the part is heated by an inductor supplied, via a transformer, by a high frequency current source, and the chronometric device acts to connect said source to the inductor and to disconnect it from it. at the beginning and at. the end of the heating period, respectively. The timing device can actuate an electromagnetic device to effect the cooling, in principle at the same time as the current source is disconnected from the inductor. A single chromometric device can be used to control the duration of heating and the onset and duration of cooling.
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A rotary chronometer actuated by an electric motor and cooperating with contacts can be employed to control means which determine the start and end of the heating and cooling periods.
In the attached drawing:
Fig.-I is a schematic view mainly showing the electrical circuits employed for carrying out the invention.
FIG. 3 is a view on a larger scale of the heating inductors in the active position on the -pièce to be treated.
Fig.3 is a longitudinal view, partly in section on line 3-3 of Fig.3.
Fig.4 is a partial view partly in section taken on line 4-4 of Fig.2.
Fig. 5 is a partial view similar to fig. 3, but showing a variant with regard to the shape of one of the inductors.
The fi g.6 represents another variant of the invention.
Referring now to the apparatus as shown mainly in FIG., The part 10 to be treated with heat is shown as being surrounded by inductors 11 and 12 which are in contact at 13 for the passage. current and receive current from the secondary 14 of a secondary transformer to which these inductors are directly attached. One of the end windings 16 of the primary 15 of this transformer is attached to a bus bar 17, and an intermediate winding 18 is attached to. a bus bar 19. This transformer is preferably an air transformer and the primary and the secondary are preferably tubular and water cooled.
The primary generally has about forty turns, and the secondary is composed of a single turn generally made of several parallel conductors connected together. The other end coil 20 of the primary is attached to a bus bar 21.
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The alternating current generator or source 22 supplies current to the bus bars 17 and 19 generally at a voltage of about 800 volts. A suitable switch 23 is provided to connect the primary 15 to the bus bars 17,19 and SI * In order to compensate for the inductance of the circuit, capacitors 34 and 25 are provided which are attached to the bus bars 17 and 21.
Capacitor 34 is chosen to provide the minimum capacity required for any given series of operations, and capacitor 25 is adjustable to provide the variable capacity required above the minimum for any given series of operations. Usually the adjustments of the variable capacitor are made, not by varying the capacitance of a single capacitor, but by interposing the circuit or removing individual small capacitors or capacitor elements from the circuit. By the effect of the resonance resulting from the presence of the inductor and the capacitors, these circuits can be tuned so that a much larger amount of current can be supplied to the primary of the transformer than that supplied by the transformer. generator.
Thus, the bus bars 17 and 21 carry much more current than the bus bar 19 and must have corresponding larger dimensions.
The generator is provided with an exciter 26 for its inductor winding 37, a removable resistor 28 and a rheostat 29, easily adjustable, being interposed in the inductor circuit for the adjustment of the current supplied by the generator. For the other settings of the inductor circuit, a rheostat 30, interposed in the circuit of the inductor winding 31 of the exciter, is provided. By properly handling the two rheostats 39 and 30, it is obvious that the current delivered by the generator 22 can be controlled very precisely and very easily.
For the proper functioning of this device, a given frequency of the current delivered by the generator being determined, several precise adjustments are necessary and the operations must
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be performed in the desired order. After the inductors 11 and 12 have been arranged to surround the workpiece 10 to be heat treated, and the contact at 13 has been made by a suitable device such as a clamp 63, the capacitor 25 is set to meet the required capacity and rheostat 29 is set to provide the required initial current. Switch 23 is closed, which connects the primary winding 15 of the transformer to the busbars 17,19 and 21.
Since a very precise duration of the heating period is necessary, as indicated above, a means must be provided for measuring this heating period, which means is not dependent on the judgment of the operator. This means is constituted by a motor 33, which is preferably of the type at: constant speed and offers a very low starting resistance, so as to reach its full speed in a minimum and substantially constant time.
A synchronous motor with automatic start fulfills these requirements perfectly. This motor, by means of a suitable gear mechanism, drives a time control disc indicated at 34. carried out all the preliminary adjustments in the circuits of the capacitors, the inductor circuits and the switch contacts between the bus bars and the transformer, switches 35 and 36, connected together, are closed in principle simultaneously, the former connect the generator 22 to the bus bars 17 and 19, and the second closing the circuit of the motor 33.1, the energy for the motor 33 being supplied by the conductors 37 and 38, as shown. This energy can be of any suitable nature,
but is generally a low frequency current at ordinary voltage. The disc 34 begins to rotate at a substantially uniform speed upon the application of current to the primary 15 of the transformer by the closing of the switch 35, and the delay in starting must be taken into account, the correction for this tadpole being effected by adjusting the position of a contact arm 39 on the disc 34. The angular movement of the deoontaot arm on the disc 34, from its point start, determine a time interval, the speed of the
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disc being known. As soon as this time interval has elapsed, this contact arm closes a circuit supplied by an energy source indicated at 40.
However, the current supplied by conductors 37 and 38 is generally used instead of the indicated battery. Successive closing of the circuits which include contactors with which the arm 39 engages actuates relays or solenoids which are used to initiate or terminate with precision the functions which may be required in the cycle of operations. In the relatively simple apparatus shown, switches 23, 35 and 36 are turned on by hand, and adjustments of capacitor 25 and rheostat 29 are also made by hand.
For the heat treatment of a number of identical parts, which in this case are represented by the shaft 10, the settings of the rheostat 39 and of the capacitor 25 are determined by the experience previously obtained with the parts. analogues and by tests, the analysis of the material of which the part is made as well as the shape and dimensions of this part having a significant influence on the adjustments to be made.
In using the apparatus described above, the operator proceeds as follows: The settings of the capacitor 35 and of the rheostat 29 having been determined beforehand, the inductors 11 and 12 are brought into the desired position with respect to to the shaft 10 so as to surround it, but while being spaced therefrom, and they are secured by the clamping element 32, so that an electrical contact boa is obtained at 13 * The capacitor 25 and the rheostat 29 are then adjusted and the switch 23 is closed, closing immediately followed by the closing of the switch 35, the switch 36 being closed because the closing movement of the switch 25 .
The high frequency current generator 22 transmits, through the bus bars 17 and 19, a heating current to the primary winding 15 of the transformer. The secondary winding 14 determines the passage through the inductors 11 and 12 of a current of high density and generally of low voltage. The current in these inductors induces
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a high density current in the surfaces of the part 10, and, as a result of the hysteresis effect and the chemical resistance of the part, said surfaces are brought to a high temperature in a few seconds.
As soon as switch 35 is closed and the heating period begins, rheostat 29 is set to supply the required energy to the transformer; it is frequently necessary to continue to operate the rheostat during the greater part of the heating period, due to changes in the permeability of the part being heated, changes in its resistance due to its temperature which increases, or other changes in the circuit, or as a result of varying energy needs, needs made necessary for any other reason *
Since switch 36 is closed together with switch 35, time control disc 34 begins to rotate at the start of the heating period and continues to rotate until it has completed one revolution. complete (.
With rotation starting at point A and arm 39 moving clockwise, as shown, the end of this arm makes momentary contacts at points B, C, D, E, and F. The arm constitutes part of the conductive circuit for carrying current from source 40. In the starting position of the disc, the outer contact end of arm 39, which is the zero point on the disc and is indicated by A, is slightly clockwise beyond point F.
When the switch 35 is closed, the heating current is applied to the heating circuit, and at the same time the time control disc 34 starts µ. move clockwise from its zero position A a little beyond contact F and the heating current continues to flow for the duration of the movement of contact arm 39 from the starting point! 'at contact point C.
When reaching point 0, the current passes from the battery 40, through the arm; 39, into the
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contact 0, thus energizing solenoid 41 which acts to open switch 35, thus interrupting the flow of heating current in the circuit. At the same time, solenoid winding 42 (which is in parallel with solenoid 41 ) is energized which determines the opening of a valve 43 to allow coolant to come into contact with the heated areas or surfaces of the room 10.
the valve 43 remains open during the passage of the contact arm 39 from the point of contact C to the point of contact E, when the current flowing from the arm 39 in the contact E excites the solenoid 34 which determines the closing of the valve 43, inter - thus interrupting the flow of coolant. Disc 34 continues to rotate clockwise until contact is made at F, when solenoid 45 is energized, opening switch 35, thereby causing contact to be made. stopping the engine of the time control device, the disc having reached its stop position at contact F and being dragged by its moment a little beyond to the starting point A.
Since it is detrimental to open the switch 35 interposed in the main circuit when a current of a high value is flowing, a means is provided to reduce the current just before the opening of the circuit. this switch 35, and this in the following way: Just before the contact arm 39 reaches the contact C, it engages with the contact B, thus energizing a solenoid 46 which opens the short-circuiting contact at 47 , thus interposing resistor 28 in series with the inductor circuits of the generator.
Resistor 28, when interposed in the inductor circuit of the generator just before the main circuit switch opens, reduces the current flowing through the switch at the time of opening, enough to prevent this switch from being seriously damaged. It is necessary that the resistor 28 be removed from the inductor circuit of the generator before this
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last is again connected to the heating circuit, and this is done by contact D which energizes solenoid 48, bringing part 47 into position to again short-circuit the terminals of resistor 28.
It will be appreciated from the foregoing that the required apparatus is simple, that its operation does not require any special skill or skill and that it ensures a degree of precision for obtaining exactly similar parts.
Figs. 3,3 and 4 represent, on a slightly larger scale, the inductors of fig. I, as well as the elements which are associated with them, and these figures show a specific application to a crankshaft crank pin which must be soaked. In these figures, the inductors 11 and 12 comprise sleeves 49 and 49 'fixed by means of screws 50 and 50'. These liners are connected together by a pipe 76, connected to a water supply pipe 77, in which is mounted the coolant valve 43; said inductors 11, 12 have, in their walls, orifices or passages 78 directed towards the part being treated, so that, when valve 43 is open, the cooling fluid is distributed, by said orifices, on the heated part.
A suitable insulating gasket 51, made of rubber or other resilient material and disposed between the liners 49, 49 'and the inductors, serves as a means to prevent loss of coolant and for current to pass only through inductors 11 and 18. , adjacent to the treated shaft. The lower inductor 13 is fixed, by means of bolts 52, to an extension 53 which is supported by a pin 54, and the upper inductor 11 is fixed, by means of bolts 56 , to a hinge piece 55.
This articulation piece 55 is intended to rotate around a pin 57 carried by a fixed articulation piece 58, The extension 53 and the fixed articulation piece 58 are fixed, by bolts 61 and 62, to bus bars 59 and 60, respectively, these bus bars preferably being fused to the ends of the single turn secondary 14 of the transformer. The
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Primary turns, partially indicated at 63, are isolated from each other and from the secondary by suitable means.
To relieve the bus bars 59 and 60 of the stresses that would occur when handling the inductors, the ends of the two pins 54 and µ2 are supported in the frame carrying the coils and other associated elements, this frame not being not shown.
By applying the inductors to the bearing or rocket 10 of the crankshaft, an isolation space 64 is reserved between these inductors and their supports. This space is generally kept to a minimum and usually is of the order of I m / m 5.
On the other side of the rocket, these inductors are placed at 13 so as to ensure good contact, in order to close the circuit around the crankshaft. Usually the voltage is low and the current density is very high at this point of contact, so that a very slight difference in the contact resistance at different points of the contact area will determine a large variation in the contact resistance. current density from side to side of the inductors. This determines a corresponding and detrimental variation in the rate of heating in different sections or parts of the area to be treated.
To ensure good, uniform conductor contact, silver contact strips 63 'and 64' are usually attached to the faces of the 13 inductors. In some cases it is a good idea to remove these silver contact strips and use them. Instead, read a fine mesh wire mesh, formed of copper or bronze and coated or impregnated with an amalgam containing tin, zinc, - copper or other suitable metal.
In general, satisfactory results can be obtained by placing the surface of the inductor parallel to the surface to be heated. However, in certain cases, with this parallel position, the heating is more rapid with respect to the central part of the inductor, so that a hardened zone of greater thickness is obtained in the central part of the width. of the scope. To correct this state of affairs, so as to make the thickness of the hardened zone substantially uniform over the width of the bearing surface, the face of the inductor is frequently hollowed out.
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tor by thus removing it from the surface to be heated at the point where a parallel inductor would tend to create a soaked zone of excessive or detrimental thickness.
This recess is indicated at 67 in fig.3. A hardened zone of substantially uniform thickness is thus obtained when the other conditions are favorable. However, it often happens that neighboring elements can cause disturbances in the desired distribution of the magnetic flux, such as for example the arms or flanges 68 and 69 of the crankshaft. In order to eliminate the effects due to the presence of these elements, the rocket or journal 10 is placed in an eccentric position with respect to the inductors.
To obtain the most satisfactory results, it has been found that for journals having a diameter of about 65 millimeters, the clearance or space reserved at 70 must be of the order of 2 millimeters, at 71 it must be 1 millimeter, and in 72 and 73 of I m / m5. Spacers, formed from lava or other insulating material, are usually inserted to provide the desired spacing.
It is frequently desirable or necessary to make other changes in the shape of the inductors in order to properly distribute the heat and to the resulting shape of the quenched area.
For this purpose, the inductor may take the form shown in fig.5, in which this inductor has alternating ribs and grooves having the desired width to obtain the desired result. Most of the current follows the ribs, and the grooves are an effective means of distributing the coolant. The dimension of the ribs, in terms of width and depth, determines the current carrying capacity of these normally independent conductors, and these dimensions, together with the spacing between the ribs, control the distribution and the interized heating currents created in the treated part.
The general outline of the. inducer face can be assigned a variety of shapes to meet desired results, but generally it takes the general shape shown, with center rib faces, such as 74, having diameters /,
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much larger than the ribs 75 adjacent to the sides, the space between the shaft and the induotor thereby affecting a generally curved shape transversely to the width of the seat.
In the variant shown in fig. 6, the part 10 is heated by an inductor 11 comprising a cooling fluid jacket 49 supplied with high frequency current, by means of a transformer 14, 15 by power supply conductors 17,19. A synchronous motor 33 actuates two rotary chronometer devices 39, 39 'connected to a current source 40.
The chronometric device 39 cooperates with a contact 102 connected to an electromagnetic device 41 controlling a switch 45 interposed in the circuit of the primary 15 of the transformer, while the chronometric device 39 'cooperates with a contact 103 connected to an electromagnetic device. 42 controlling a valve 77 which admits cooling fluid into the jacket 49. The device 39 first engages the contact 102 to determine the closure of the switch 35 and to initiate the heating period.
When said device leaves contact 102, heating is terminated, and device 39 'immediately engages contact 103 to determine the opening of valve 77' to admit coolant which continues to be admitted. until said device moves away from contact 103.
Although the apparatus and method described above are applicable to shafts and many other parts, as well as to a wide variety of materials of which these microspecies are made, they are particularly advantageous for hardening in hard surfaces. 'Shafts made from forgings of carbon steel, chrome-molybdenum steel, and chrome, carbon and molybdenum steel. Carbon steels should preferably have the following chemical composition:
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Carbon 0.45 to 0.55
Manganese 0.70 to 1.0
Phosphorus 0.040 maximum
Sulfur 0.040 maximum
Chrome 0.20 to 0.30
When better properties are required in the core or other unhardened part of the shaft or other part to be heat treated, the following analysis has given excellent results:
Carbon 0.40 to 0. 45
Manganese 0. 70 to 0. 90
Phosphorus 0.040 maximum
Sulfur 0. 040 maximum
Chromium 0.80 to 1.10 Molybdenum 0.15 to 0.25
In surface hardening of crankshaft or journal spindles by the present process, the journal is previously heat-treated in substantially the usual manner to give it the desired toughness and ductility characteristics to obtain a shaft. resistant. Small trees, the cross sections of which are 50 millimeters or less in diameter, are usually normalized only by heating to a temperature of 930 C and slowly cooling them in air, auoua. cooling with coolant is not required.
With larger shafts, the air cooling is too slow to avoid a coarse-grained structure, and cooling by means of a coolant is used.
Before surface hardening a carbon steel shaft thus previously heat-treated, the shaft is first heated to a temperature of about 115 C. This preliminary heating before surface hardening is necessary to obtain uniformity. bigger. It is generally desirable to maintain this preheating temperature at a value not less than 6600, during the surface hardening process.
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The present process is ordinarily rapid enough to prevent this temperature drop from 115 ° C to below 66 ° C before quenching of all the bearings of a given crankshaft is complete. After preheating, the journal to be surface quenched is enclosed in the inductors shown at 11 and 12 in Fig. 2, and a current, generally of the maximum form which can be practically utilized for the particular article being treated, is applied during the period of necessary time, at the end of which the heating is interrupted and the cooling is effected by projecting a cooling fluid, through the orifices formed in the faces of the inductors,
on the rocket or journal thus heated. For rockets or journals having a diameter of up to 75 millimeters, the heating period is generally between 2. and 7 seconds. When water is used as the coolant, this water is preferably at temperatures between 21 ° C and 3200, and at a sufficiently high pressure which has been found to be approx. 4 kg. 900 per square centimeter in the supply line.
Although the water pressure required in the cooling system will naturally vary depending on the cooling to be carried out, the size and the size. shape of the part, the kind and shape of the heating inductors and other conditions existing in the cooling water system, Applicants have found that a pressure of about 4 kg * 200 per square centimeter in the chamber communicating with the orifices forced into the inductor will ensure proper cooling of the part when the orifices have a diameter of about 2 m / m 35 and are about 2 or 3 per square centimeter on the face of the inducer.
By spraying the coolant through these orifices under sufficient pressure, any incipient vesicles or bubbles of vapor or gas which tend to form on the hot surface of the shaft are dislodged and their detrimental effect delaying cooling. cooling, by alite of their
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insulating qualities, is avoided. for rockets or journals having a diameter of up to 75 millimeters, this cooling is generally carried out for a period of five to seven seconds depending on the size of the shaft and the amount of heat which has been applied to it.
However, the thickness of the heated zone varies somewhat depending on a number of conditions, and thus influences, to a notable degree, the amount of heat which must be absorbed by the coolant and, therefore, the amount of heat. coolant which is to be distributed and the duration of the cooling period. It is frequently desirable to interrupt the cooling action at a certain point, thus enjoying the advantage of the annealing action obtained if all the heat is not immediately removed. Very improved physical qualities are thus frequently obtained.
Those skilled in the art of heat treatment will understand that the method and elements of the apparatus described herein will be readily applicable to heating by other means, for example by combustion, or by other means. chemical reactions.
CLAIMS
1) Surface hardening process of a part, consisting of. heating said part for a predetermined time under the control of a chronometric or time control device, and cooling this part.