<B>Procédé pour tremper de petites pièces, à l'exclusion des pièces d'horlogerie,</B> et appareil pour la mise en aeuvre de ce procédé Les petites pièces ont de tout temps présenté certaines difficultés lors des traitements thermiques.
Jusque vers 1940, les pièces de ce genre étaient mélangées à de la poudre de charbon de bois, puis le tout était introduit dans des récipients cylindriques en acier ou en fonte, avant d'être chauffé dans un four à moufle. Après un maintien suffisant à la tem pérature de trempe, pièces et poudre étaient proje tées dans un bac d'huile pour être refroidies. La pou dre de charbon de bois empêchait la décarburation des pièces en traitement. Cette méthode était peu rationnelle (remplissage et temps de chauffe relati vement longs).
D'autre part, comme les pièces étaient disposées au hasard dans le récipient, elles étaient chauffées et refroidies irrégulièrement.
Pour remédier à ces inconvénients, on a déjà proposé diverses solutions. Ainsi, on a construit un four spécial consistant en un tube fermé à une ex trémité, incliné à environ 250 par rapport à l'hori zontale et porté à la température désirée par un corps de chauffe extérieur. Les pièces introduites dans ce tube par l'extrémité libre sont basculées dans un bac d'huile lorsque la température et la durée du traitement sont atteintes. Une protection gazeuse empêche l'oxydation et la décarburation. Cette solu tion présente l'avantage d'une production accrue, puisqu'il ne faut chauffer que les pièces.
En revan che, elle présente divers inconvénients, notamment a) Chauffage irrégulier des pièces qui se trouvent en vrac dans le fond du tube: certaines touchant la sole très chaude sont amenées rapidement à la température désirée, tandis que d'autres, pla cées au centre du lot, atteignent la température de trempe beaucoup plus tard. Par suite, les temps de chauffage et par conséquent de main tien à la température de trempe sont différents d'une pièce à l'autre. Le même phénomène se produit entre deux parties de la même pièce, ce qui est très défavorable, comme expliqué plus haut.
b) Refroidissement irrégulier des pièces qui sont très légères et qui se refroidissent d'une façon tout à fait différente suivant qu'elles arrivent les premières ou les dernières dans l'huile. Certaines traversent la flamme qui brûle à l'extrémité libre du tube.
c) Risque de décarburation par suite d'une mau vaise qualité de gaz ou d'un mauvais fonctionne ment du générateur.
Nous n'avons pas cité le manque de propreté, car avec l'ancien procédé, c'est la poudre de charbon de bois qui souille l'huile, et dans le cas du four bas culant, c'est l'huile en brûlant qui produit une fumée noirâtre qui colle à la partie frontale du four. Dans les deux cas, une installation d'aspiration est néces saire.
D'autres solutions ont encore été proposées pour la trempe de pièces métalliques. Citons notamment les suivantes a) Un procédé de trempe de pièce en acier selon lequel on introduit la pièce, noyée dans une pou dre de protection, dans un récipient plat de ma nière qu'elle soit au moins approximativement située à égales distances des faces dudit récipient, on chauffe le récipient à la température voulue dans une enceinte et enfin on refroidit la pièce en la plongeant avec son- enceinte dans un liquide approprié ;
b) Un dispositif pour la trempe de petites pièces, comprenant un carrousel destiné à faire passer des récipients contenant les pièces à traiter au travers des différents postes : chargement, chauf- fage, refroidissement.
Le carrousel présente plu sieurs bras solidaires d'un arbre central rotatif ; c) Un dispositif pour tremper de petites pièces, comportant un carrousel à quatre bras, solidaires d'un arbre central, comportant à leur extrémité des pinces pouvant basculer pour plonger les pièces à traiter dans le liquide de refroidisse ment ; d) Un dispositif pour tremper des pièces métalli ques, comportant un transporteur à chaîne sans fin, destiné à transporter les pièces à traiter, en tre le poste de chargement, la chambre de chauffe et le poste de refroidissement, ces différents pos tes étant disposés en ligne droite ;
e) Un dispositif pour tremper des pièces métalli ques, dans lequel, pendant la chauffe, les pièces sont placées dans un récipient qui, par la suite, bascule afin de faire tomber les pièces dans le bain de refroidissement ; f ) Un dispositif pour tremper des pièces, dans le quel lesdites pièces sont évacuées du bain de refroidissement au moyen d'un boisseau rotatif. Aucun de ces procédés et dispositifs ne résout de façon satisfaisante le problème de la trempe des pe tites pièces, car le chauffage et le refroidissement restent irréguliers.
La présente invention vise à éliminer ces incon vénients. Elle a pour objet un procédé pour tremper de petites pièces, à l'exclusion des pièces d'horloge rie, qui est caractérisé en ce qu'on introduit les piè ces, noyées dans une poudre de protection, dans un récipient plat, de manière que les pièces soient au moins approximativement situées dans un plan mé dian, c'est-à-dire à égale distance des grandes faces dudit récipient, on chauffe le récipient à la tempé rature de trempe Tl dans une première enceinte se trouvant à une température T., supérieure à Tl , puis, dès que la température Tl est atteinte,
on déplace le récipient dans une seconde enceinte où règne la tem pérature Tl et l'on y maintient le récipient pendant un temps déterminé, enfin l'on refroidit les pièces en les plongeant simultanément dans un liquide ap proprié.
L'invention se rapporte également à un appa reil pour la mise en #uvre de ce procédé, qui est caractérisé par un dispositif avec poste de charge ment, chambre de préchauffe, chambre de stabilisa tion et poste de refroidissement et un dispositif de support pour ledit récipient, capable de faire pas ser successivement ledit récipient chargé des pièces à traiter au travers des différentes parties du disposi tif.
Le dessin annexé représente schématiquement, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appa reil pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'in vention.
La fig. 1 est une vue en plan de cette forme d'exécution, partiellement en coupe suivant la ligne I-I de la fia. 2. La fig. 2 est une coupe passant par la ligne II-II de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue d'un détail à échelle agran die partiellement en coupe.
L'appareil représenté comprend une enveloppe 1 de forme générale cylindrique et présente quatre par ties principales : un poste de chargement 2, une chambre de préchauffe 3, une chambre de stabilisa tion 4 et un poste de refroidissement 5.
Le chargement, si le four travaille sous vide ou sous protection gazeuse, se fait, de manière connue, au moyen d'un boisseau rotatif (non représenté), pré sentant des encoches dans lesquelles on introduit les récipients contenant les pièces à tremper. Ce bois seau est analogue au boisseau 22 du dispositif d'ex traction, décrit plus loin. De cette façon, les réci pients peuvent être introduits un à un dans l'enve loppe 1, sans altérer le vide ou la protection gazeuse du four.
Le récipient 6 contenant les pièces à tremper 7 est représenté à échelle agrandie sur la fig. 3. Il se compose d'un corps de boîte 8 plat, c'est-à-dire peu épais, fermé par un couvercle à charnière 9. Le corps 8 est serré dans une pince 34 qui est elle-même arti culée au moyen de deux charnières d'axes perpendi culaires 10 et<B>Il</B> sur un bras de support horizontal 12. Le bras 12 est solidaire d'un arbre central 13 qui porte également trois autres bras 12, ces quatre bras 12 étant disposés suivant une croix.
Les pièces 7 sont placées dans un plan médian du récipient 6 et sont retenues en position verticale par de la pou dre de protection 14 placée à épaisseur égale de cha que côté du plan des pièces 7. La poudre de protec tion 14 peut être, par exemple, de la poudre de char bon de bois, de la poudre de graphite industriel ou de la poudre de quartz.
La chambre de préchauffe 3 s'étend environ sur un angle de 90 et est entourée par une paroi iso lante 15. Des corps de chauffe 35 permettent de por ter l'intérieur de la chambre 3 à une température T. supérieure à la température de trempe Tl . Aux extrémités de la chambre de préchauffe 3 sont pré vus des passages 16 et 17 permettant l'entrée et la sortie des récipients 6.
La chambre de stabilisation 4 est construite comme la chambre de préchauffe 3. Elle s'étend aussi sur environ 90 et est entourée par une paroi isolante 18. Des corps de chauffe 19 permettent de porter l'intérieur de la chambre 4 à la température de trempe TI . A sa sortie, la chambre 4 présente un passage 20 conduisant au poste de refroidisse ment 5. Ce dernier présente un bac d'huile 21 dont le fond a la forme d'un entonnoir conduisant à un dispositif d'extraction de type connu. Ce dispositif comprend un boisseau rotatif 22 d'axe 23 et présen tant des encoches 24.
Pour tremper les pièces 7, on procède comme suit On commence par introduire les pièces 7 dans le récipient 6, comme montré sur la fig. 3, puis on verrouille le couvercle 9 au moyen d'un crochet 25. On introduit le récipient 6 ainsi chargé dans le poste de chargement, de sorte que le récipient 6 se trouve alors en position verticale, comme montré sur les fig. 1 et 3. L'arbre 13 est entraîné en rotation de manière discontinue, en sens inverse des aiguilles d'une montre (fig. 1), au moyen d'un moteur non représenté.
Pour éviter les pertes de chaleur, l'entrée 16 de la chambre 3 peut être fermée par une porte 26 qui s'ouvre au moment voulu sous l'action d'un dispositif automatique non représenté, de type connu. Le récipient 6 pénètre maintenant dans la chambre de préchauffe 3, dans laquelle règne une température T., de par exemple 850,1 C, cette température étant supérieure à la température de trempe Tl , qui est par exemple de 770o C. Le récipient 6 reste dans la chambre de préchauffe 3 un temps juste suffisant pour être porté à la température de trempe Tl .
Le récipient 6 passe ensuite dans la chambre de stabili sation 4, dans laquelle règne, comme déjà dit, la température de trempe Tl . Pendant le passage du récipient 6 dans la chambre 4, les pièces 7 restent à la température Tl , ce qui permet d'obtenir une bonne stabilisation. Le récipient 6 sort ensuite de la chambre 4, une porte 27 étant de nouveau prévue pour éviter les pertes de chaleur. Le récipient 6 ar rive ainsi dans le poste de refroidissement 5. Jus qu'à présent, le récipient 6 occupait la position ver ticale, mais il est maintenant basculé de 90c- autour de la charnière 11 et parvient dans la position hori zontale montrée sur les fia. 1 et 2.
A ce moment-là, le couvercle 9 est déverrouillé et s'ouvre sous l'ac tion de son propre poids (voir fig. 2). Les pièces 7 tombent simultanément dans le bac d'huile 21 et sont refroidies de manière uniforme. Comme, pen dant le chauffage, les pièces 7 ont été chauffées aussi de manière uniforme, du fait qu'elles étaient situées dans un plan médian du récipient 6, on voit que le traitement thermique complet assure l'obten tion de pièces 7 trempées de manière uniforme. En arrivant au fond du bac d'huile 21, les pièces entrent dans l'une, 24a, des encoches 24 du boisseau rotatif 22 et sont recueillies dans un récipient en treillis 28. L'huile 29 tombant au fond du réservoir 30 est ra menée dans le bac 21, après filtration, par une pompe 31.
Un canal 32 pratiqué dans le fond du bac 21 ramène de l'huile dans les encoches 24 du boisseau rotatif 22, et un canal 33 relié à l'atmo sphère évacue l'air contenu dans les encoches 24 après la décharge des pièces trempées 7 dans le réci pient 28. La récupération des pièces trempées 7 pourrait se faire aussi par tout autre moyen connu, garantissant l'étanchéité entre l'enceinte intérieure du four et l'air extérieur.
En admettant que la température de trempe et le temps de maintien sont bien définis pour un genre de pièces à traiter, l'installation décrite permet d'assu rer les avantages suivants a) Toutes les pièces d'une même charge sont chauf fées de la même façon ; b) Ces pièces sont toutes refroidies de la même façon ; c) Ces avantages sont garantis pour toutes les char ges de séries de pièces identiques ; d) L'installation est automatique et assure une pro duction au moins égale à celle des fours ac tuels ; e) Le procédé utilisé évite toute décarburation et oxydation des pièces ;
f ) Il permet de choisir le temps de maintien suf fisamment long à la température de trempe, mê me si cette dernière est relativement basse.
Il va de soi que l'installation décrite peut travail ler en continu, c'est-à-dire qu'au moment où un ré cipient 6 est chargé en 2, d'autres récipients 6 se trouvent dans les autres parties du dispositif à car rousel.
Selon une variante non représentée, on pourrait avoir un four en ligne , au lieu d'un four à car rousel tel que décrit ci-dessus. Dans .ce cas, le poste de chargement, la chambre de préchauffe, la chambre de stabilisation et le poste de refroidissement seraient disposés en ligne droite, les supports des récipients étant déplacés au moyen d'une chaîne sans fin ac- donnée elle-même par des roues.
Après la trempe, les pièces refroidies peuvent être conduites dans un bac de nettoyage, puis ame nées dans un four de revenu. On peut prévoir par exemple quatre fours de revenu portés à des tempé ratures différentes, les pièces étant introduites dans le four de revenu choisi lors de l'introduction du récipient dans le poste de chargement de l'installa tion. Une mémoire d'un type connu, comman dée par un index solidaire du récipient, permet de choisir le four de revenu. L'opération de revenu se fait par passage des pièces dans un canal porté à la température désirée. Ce traitement se fait sous pro tection gazeuse.
<B> Process for quenching small parts, excluding timepieces, </B> and apparatus for implementing this process Small parts have always presented certain difficulties during heat treatments.
Until around 1940, pieces of this kind were mixed with charcoal powder, then the whole thing was introduced into cylindrical steel or cast iron containers, before being heated in a muffle furnace. After sufficient maintenance at the quenching temperature, the parts and powder were projected into an oil pan to be cooled. The charcoal powder prevented decarburization of the parts being processed. This method was not very rational (filling and heating times relatively long).
On the other hand, since the parts were placed randomly in the container, they were heated and cooled irregularly.
To remedy these drawbacks, various solutions have already been proposed. Thus, a special oven was built consisting of a tube closed at one end, inclined at approximately 250 with respect to the horizontal and brought to the desired temperature by an external heating body. The parts introduced into this tube by the free end are tilted into an oil pan when the temperature and duration of the treatment are reached. Gas shielding prevents oxidation and decarburization. This solution has the advantage of increased production, since only the rooms need to be heated.
On the other hand, it has various drawbacks, in particular a) Irregular heating of the parts which are found loose in the bottom of the tube: some touching the very hot sole are quickly brought to the desired temperature, while others, placed at the bottom of the tube. center of the batch, reach quenching temperature much later. As a result, the heating times and therefore maintaining the quenching temperature are different from one part to another. The same phenomenon occurs between two parts of the same part, which is very unfavorable, as explained above.
b) Irregular cooling of parts which are very light and which cool in a completely different way depending on whether they arrive first or last in the oil. Some go through the flame which burns at the free end of the tube.
c) Risk of decarburization due to poor gas quality or malfunction of the generator.
We did not mention the lack of cleanliness, because with the old process, it is the charcoal powder which soils the oil, and in the case of the low-lying oven, it is the oil when it is burned. which produces a blackish smoke that sticks to the front of the oven. In both cases, a suction installation is necessary.
Other solutions have also been proposed for the hardening of metal parts. We can cite the following in particular a) A steel part quenching process according to which the part, embedded in a protective powder, is introduced into a flat container so that it is at least approximately at equal distances from the faces of said container, the container is heated to the desired temperature in an enclosure and finally the part is cooled by immersing it with its enclosure in a suitable liquid;
b) A device for the quenching of small parts, comprising a carousel intended to pass the receptacles containing the parts to be treated through the various stations: loading, heating, cooling.
The carousel has several arms integral with a central rotating shaft; c) A device for dipping small parts, comprising a carousel with four arms, integral with a central shaft, comprising at their end clamps which can tilt to immerse the parts to be treated in the cooling liquid; d) A device for quenching metal parts, comprising an endless chain conveyor, intended to transport the parts to be treated, between the loading station, the heating chamber and the cooling station, these various stations being arranged in a straight line ;
e) A device for quenching metal parts, in which, during heating, the parts are placed in a container which, subsequently, tilts in order to drop the parts into the cooling bath; f) A device for quenching parts, in which said parts are evacuated from the cooling bath by means of a rotary valve. None of these methods and devices satisfactorily solves the problem of quenching small parts, since heating and cooling remain irregular.
The present invention aims to eliminate these drawbacks. It relates to a process for dipping small parts, excluding clock parts, which is characterized in that the parts, embedded in a protective powder, are introduced into a flat receptacle so that the parts are at least approximately located in a median plane, that is to say at an equal distance from the large faces of said container, the container is heated to the quenching temperature T1 in a first chamber located at a temperature T., greater than Tl, then, as soon as the temperature Tl is reached,
the container is moved into a second chamber where the temperature Tl prevails and the container is kept there for a determined time, finally the parts are cooled by immersing them simultaneously in an appropriate liquid.
The invention also relates to an apparatus for carrying out this method, which is characterized by a device with charging station, preheating chamber, stabilization chamber and cooling station and a support device for said container, capable of successively passing said container loaded with parts to be treated through the different parts of the device.
The appended drawing shows schematically, by way of example, an embodiment of the apparatus for carrying out the method according to the invention.
Fig. 1 is a plan view of this embodiment, partially in section along the line I-I of the fia. 2. FIG. 2 is a section passing through line II-II of FIG. 1.
Fig. 3 is a view of a detail on an enlarged scale partially in section.
The apparatus shown comprises a casing 1 of generally cylindrical shape and has four main parts: a loading station 2, a preheating chamber 3, a stabilization chamber 4 and a cooling station 5.
The loading, if the furnace works under vacuum or under gas protection, is done, in a known manner, by means of a rotary plug (not shown), having notches into which the receptacles containing the parts to be soaked are introduced. This wood bucket is analogous to the plug 22 of the extraction device, described below. In this way, the containers can be introduced one by one into the casing 1, without altering the vacuum or the gas protection of the oven.
The container 6 containing the parts to be quenched 7 is shown on an enlarged scale in FIG. 3. It consists of a box body 8 flat, that is to say not very thick, closed by a hinged cover 9. The body 8 is clamped in a clamp 34 which is itself articulated by means of two hinges with perpendicular axes 10 and <B> II </B> on a horizontal support arm 12. The arm 12 is integral with a central shaft 13 which also carries three other arms 12, these four arms 12 being arranged in a cross.
The parts 7 are placed in a median plane of the container 6 and are held in a vertical position by the protective powder 14 placed at an equal thickness on each side of the plane of the parts 7. The protective powder 14 can be, for example example, charcoal powder, industrial graphite powder or quartz powder.
The preheating chamber 3 extends approximately over an angle of 90 and is surrounded by an insulating wall 15. The heating bodies 35 allow the interior of the chamber 3 to be brought to a temperature T. greater than the temperature of quenching Tl. At the ends of the preheating chamber 3 are provided passages 16 and 17 allowing the entry and exit of the containers 6.
The stabilization chamber 4 is constructed like the preheating chamber 3. It also extends over approximately 90 and is surrounded by an insulating wall 18. Heating bodies 19 make it possible to bring the interior of the chamber 4 to the temperature of TI quenching. At its exit, the chamber 4 has a passage 20 leading to the cooling station 5. The latter has an oil pan 21, the bottom of which has the shape of a funnel leading to an extraction device of known type. This device comprises a rotary plug 22 of axis 23 and having notches 24.
To soak the parts 7, the procedure is as follows. We begin by introducing the parts 7 into the container 6, as shown in FIG. 3, then the cover 9 is locked by means of a hook 25. The container 6 thus loaded is introduced into the loading station, so that the container 6 is then in a vertical position, as shown in FIGS. 1 and 3. The shaft 13 is driven in discontinuous rotation, counterclockwise (FIG. 1), by means of a motor, not shown.
To avoid heat loss, the inlet 16 of the chamber 3 can be closed by a door 26 which opens at the desired time under the action of an automatic device, not shown, of known type. The container 6 now enters the preheating chamber 3, in which there is a temperature T., for example 850.1 ° C., this temperature being higher than the quenching temperature T1, which is for example 770 ° C. The container 6 remains in the preheating chamber 3 a time just sufficient to be brought to the quenching temperature Tl.
The container 6 then passes into the stabilization chamber 4, in which the quenching temperature T1 prevails, as already mentioned. During the passage of the container 6 into the chamber 4, the parts 7 remain at the temperature T1, which makes it possible to obtain good stabilization. The container 6 then leaves the chamber 4, a door 27 again being provided to prevent heat loss. The container 6 thus arrives in the cooling station 5. Until now, the container 6 occupied the vertical position, but it is now tilted 90 ° around the hinge 11 and arrives in the horizontal position shown on them. 1 and 2.
At this time, the cover 9 is unlocked and opens under the action of its own weight (see fig. 2). The parts 7 simultaneously fall into the oil pan 21 and are cooled uniformly. As, during the heating, the parts 7 were also heated uniformly, because they were located in a median plane of the container 6, it can be seen that the complete heat treatment ensures the obtaining of parts 7 soaked with uniform manner. On reaching the bottom of the oil pan 21, the parts enter one, 24a, of the notches 24 of the rotary valve 22 and are collected in a mesh container 28. The oil 29 falling to the bottom of the reservoir 30 is collected. conducted in the tank 21, after filtration, by a pump 31.
A channel 32 made in the bottom of the tank 21 brings oil back into the notches 24 of the rotary valve 22, and a channel 33 connected to the atmosphere sphere evacuates the air contained in the notches 24 after the discharge of the hardened parts 7 in the container 28. The recovery of the hardened parts 7 could also be done by any other known means, guaranteeing the seal between the interior enclosure of the furnace and the outside air.
Assuming that the quenching temperature and the holding time are well defined for a type of parts to be treated, the installation described makes it possible to ensure the following advantages a) All the parts of the same load are heated from the same way ; b) These parts are all cooled in the same way; c) These advantages are guaranteed for all loads of series of identical parts; d) The installation is automatic and ensures a production at least equal to that of the current ovens; e) The process used avoids any decarburization and oxidation of the parts;
f) It allows you to choose a sufficiently long holding time at the quenching temperature, even if the latter is relatively low.
It goes without saying that the installation described can work continuously, that is to say that when a receptacle 6 is loaded at 2, other receptacles 6 are located in the other parts of the device to be because rousel.
According to a variant not shown, one could have an in-line oven, instead of a car rousel oven as described above. In this case, the loading station, the preheating chamber, the stabilization chamber and the cooling station would be arranged in a straight line, the supports of the receptacles being moved by means of an endless chain itself. by wheels.
After quenching, the cooled parts can be taken to a cleaning tank and then fed into a tempering oven. For example, four tempering furnaces can be provided at different temperatures, the parts being introduced into the chosen tempering furnace when the container is introduced into the loading station of the installation. A memory of a known type, controlled by an index integral with the container, makes it possible to choose the tempering oven. The tempering operation is carried out by passing the parts through a channel brought to the desired temperature. This treatment is carried out under gas protection.