Brevet FR2003432A1 — publié le 19691107

-:9 063C4 i 2003432 La présente invention concerne un procédé et un appareil pour traiter des lames de scies circulaires et pour prévenir leur rupture par fatigue et elle se rapporte également au produit industriel nouveau constitué par la lame ainsi obtenue . 5 Bien que l'invention ne soit pas limitée au domaine préci té, elle est en particulier applicable à des lames de scies utilisées pour couper des éléments en acier chaud tels que des lingots,- des brames, des billettes ou des profiles .Ce type de lame est formé par un disque en acier relativement mince, qui peut 10 avoir jusqu'à 1.850 mm de diamètre et 15 mm d'épaisseur. Des dents sont usinées dans la lame sur sa circonférence.Le profil le plus courant pour les dents est un V symétrique.L'action de coupe est assurée en faisant tourner la lame à grande vitesse de manière que les pointes des dents amorcent la coupe et poursuivent leur 15 parcours au travers de l'ouvrage.En conséquence, ces pointes sont soumises à des contraintes susceptibles de provoquer une usure et un fluage plastique . Habituellement, la totalité de la lame est traitée en la chauffant au-delà de la température de transformation en austé-20 nite, en la trempant dans un liquide et en lui faisant subir un revenu à une température permettant d'obtenir une dureté comprise entre 25 et 40 Rockwell C. La lame doit être portée à cette dureté pour pouvoir être usinées à son profil final et pour obtenir le maximum de ténacité et de ductilité .Ensuite, les poin-25 tes des dents sont soumises à une opération de durcissement localisé, de façon à obtenir une dureté supérieure à 45 Rockwell C et de façon classique comprise entre 50 et 60 Rockwell C. Habituellement, ce durcissement localisé est obtenu en chauffant à nouveau les pointes de dents au-delà de la température de 30 transformation austénitique puis en les trempant dans l'air ou' dans un liquide .La partie trempée est de façon classique comprise entre le quart et la moitié de la hauteur des dents .LQrsque des dents ont été usées à un degré tel qu'elles n'assurent plus une coupe efficace, elles sont rectifiées de manière à leur ren-35 dre leur contour initial et ellës sont retrempées.Une lame peut être ainsi reconditionnée plusieurs fois mais elle risque finalement de se rompre par formation de fissures de fatigue aux racines des dents . En conséquence, l'invention a pour but de fournir un procédé 40 de durcissement des dents et des racines de dents d'une lame de C,9 06384 2 2Q03432 scie circulaire, procédé caractérisé en ce qu'on fait tourne:^ la lame à une vitesse périphérique comprise entre 125 et 1.230 millimètres par minute, on porte à la température de transformation austénitique, au moyen d'un dispositif fixe de chauffage par induction, une partie localisée de la lame comprenant une dent et une racine adjacente, on trempe la partie chauffée de la lame au moyen d'un dispositif stationnaire espacé du dispositif de chauffage par induction et on protège une partie de la lame déjà chauffée et trempée par rapport au dispositif de chauffage à induction lorsque cette partie se rapproche de ce dis= positif au cours de la rotation continue de la lame ... L'invention fournit également un appareil pour traiter iniquement les dents et les racines de dents d'une lame de scie circulaire, appareil caractérisé en ce qu'il comprend un support permettant la rotation de la lame, un dispositif stationnaire de chauffage par inductance placé dans une position adjacente au bord circonférentiel de la làme en vue de chauffer une par^îo localisée de la lame comprenant une dent et une racine adjacent® jusqu'à la température de transformation austénitique., un dispositif stationnaire de trempe placé dans une position adjacente au bord circonférentiel de la lame et espacé du dispositif ds chauffage par induction, ainsi qu'un dispositif de protection placé sur des dents et des racines de dents déjà chauffées et trempées de façon à les protéger lorsqu'elles.se rapprochent Su dispositif de chauffage par induction au cours de la rotation, continue de la lame . L'invention fournit en outre une lame de scie circulaire comportant plusieurs dents et racines de dents s'étendant sur sa circonférence, lame caractérisée en ce que les dents et les racines sont trempées à une dureté minimale de 50 Rockwell C, excepté un côté d'une dent, qui est celle traitée en dernier dans l'opération de trempe. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seîf-ën' mis en évidence dans la suite de la description, en référence aux dessins annexés' dans lesquels : la Fig.l est une vue en élévation latérale schématique d'une lame de scie circulaire traitée par le procédé de lfintention ; la Fig.2 est une vue en perspective du dispositif de chauffage par induction utilisé dans l'appareil selon l'inventicn j :9 06234 3 2003432 la Fig.3 est une vue en élévation latérale, en partie arrachée, du dispositif de protection utilisé dans l'appareil selon l'invention et installé sur une lame, la Pig. montrant également le dispositif de chauffage ; ^ la Fig.4 est une vue en élévation latérale de la zone de recouvrement d'une lame traitée par le procédé de llinvention . La Pig.l représente une lame de scie circulaire 10 classique du type utilisé pour le découpage d'ouvrages en acier chaud. La lame comporte plusieurs dents 12 en forme de V symétrique ré-XO parties sur sa périphérie, les dents étant séparées par des racines ou pieds 13»La lame est montée sur un arbre l4 de façoh à être entraînée en rotation à une vitesse périphérique comprise entre 125 et 1.200 millimètres par minute pendant qu'elle est soumise au traitement selon l'invention .En un emplacement approprié , il est prévu un dispositif stationnaire 15 de chauffage par induction ( qui sera décrit dans la suite) au-dessus.des dents et des racines. Une tête de trempe 16 est espacée d'une courte distance du dispositif de chauffage par induction en étant placée au-dessus du bord de la lame . L'écartement entre le dispositif 20 de chauffage et la tête de trempe ne doit pas dépasser l/l5 de la circonférence de la lame (ce qui correspond à un arc d'environ 25°). La tête de trempe est constituée par une coquille métallique creuse ayant des orifices intérieurs par l'intermédiaire desquels on peut projeter un liquide ou de l'air, ou bien une combinaison 25 de ces fluides, sur le bord de la lame . Après qu'une partie Importante de la circonférence de la lame a été chauffée et trempée, on fixe un bouclier 17 refroidi par eau ( qui sera décrit dans la . suite) sur la lame au-dessus des dents suivant Immédiatement l'une des racines qui vient d'être durcie.Le dispositif de chauffage et ^0 tête de trempe chevauchent le bord de la lame, et le bouclier 17 a une dimension lui permettant de passer à l'intérieur du dispositif de chauffage . La FIg.2 représente le dispositif 15 de chauffage par induction plus en détail .Ce dispositif comprend une longueur de tube 35 18 de cuivre de section droite rectangulaire .Ce tube est profilé de manière à obtenir deux branches 19 espacées l'une de l'autre s'étendant dans le sens de la circonférence -, deux branches Radiales 20 espacées l'une de l'autre et orientées perpendiculairement aux branches 19 et une branche transversale 21 reliant les deux branches 20. Les branches 19 et 20 portent des blocs 22 et 23 en .9 06384 4 2003432 forme de U et constitués d'une matière ferro-magnétique non-conductrice. Cette matière se compose de fines particules magnétiques noyées dans une matière plastique non-conductrice.Un exemple d'une telle matière disponible dans le commerce est un 5 produit fabriqué par la Société Américaine "The Polymer Corporation" .Les blocs 22 ont une longueur L approximativement égale à la distance entre les pointes de deux dents 12 successives (c'est-à-dire le pas de la lame de scie). Les blocs 23 ont une hauteur H approximativement égale à la hauteur de chaque dent . 10 Les faces opposées des blocs sont à peu près de niveau avec celles des branches du tube en cuivre .Le tube l8 est relié à une source de courant électrique de caractéristiques appropriées pour le chauffage par induction du bord de la lame 10. La puissance d'entrée est de l'ordre de 50 à 100 kw et la fréquence 15 du courant est de l'ordre de 10.000 Hz mais ces valeurs varient pour des lames d'épaisseurs ou de compositions différentes.Les blocs 22 et 23 canalisent le flux magnétique produit par le courant et localisent ainsi l'effet de chauffe.On fait passer un courant d'eau dans le tube pour éviter sa surchauffe . 20 La Fig.3 représente le bouclier 17 de façon plus détaillée. Le bouclier comprend un collecteur 24 et des flasques latéraux 25 qui sont orientés vers le bas à partir du collecteur de manière à chevaucher les flancs de la lame .Le collecteur est relié à une source d'eau. La face Inférieure du collecteur compor-25 te plusieurs orifices de séchage 26. L'extrémité avant du collecteur comporte un crochet 27 dirigé vers le bas et s'emboîtant sur une des dents 12a déjà trempées .Le bouclier est maintenu en place au moyen d'attaches appropriées , tels que les aimants 28 représentés sur la Fig.3. Ces aimants sont fixés sur le bou-30 clier et leurs pôles sont engagés dans des encoches 29 ménagées dans le bord du bouclier de manière à venir buter contre les côtés de la lame . En service, la lame 10 est mise en rotation, le dispositif de chauffage par induction 15 est excité et un fluide de re-35 froidissernent est envoyé dans la tête de trempe, comme décrit plus haut .Le dispositif de chauffage porte les dents 12 et les racines 13 de la lame à -une température supérieure à la température de transformation austénitique de l'acier .Les blocs 22 et 23 limitent les parties ainsi chauffées à des zones situées 40 au-dessous des blocs et "au-dessous des branches 19 et 20 du tube o9 06384 5 2003432 entourées par les blocs.Un fluide de refroidissement introduit dans la tête de trempe assure la trempe des parties chauffées de la lame pour leur donner la dureté nécessaire .Les premières parties de la lame passant dans le dispositif de chauffage 15 5 ne sont habituellement pas portées complètement à la température de transformation austénitique.En conséquence, on continue à faire tourner la lame jusqu'à ce que ces parties aient été chauffées et trempées une seconde fois .Lorsqu'une des racines 13a qui a été complètement traitée thermiquement ( habl-10 tuellement la première) se rapproche à nouveau du dispositif de chauffage, on fixe le bouclier 17 sur la dent 12a située juste en arrière de cette racine . On continue à faire tourner - la.lame jusqu'à ce que la racine 13a soit complètement retrempée. :Qn désexcite le dispositif de chauffage juste après que la 15 racine 13a a été rechauffée au-delà de la température de transformation austénitique .Le bouclier traverse le dispositif de . chauffage et empêche pratiquement les autres dents déjà trempées d ?atteindre à nouveau leur trempérature de transformation aus-téhitique ou d'être ramollies par recuit pendant que la dernière 20 racine est en train d'être trempée .De cette manière, on limite la réduction de dureté au bord avant de la première dent 12a située ^ au-delà de la racine 13a. trempée en dernier .En chauffant seulement une petite partie de la lame à un instant donné, on . empêche efficacement toute déformation . 25 Dans un exemple spécifique, on a trempé une lame de 1.800 millimètres de diamètre et d'une composition classique à une vi-• têêse -périphérlque de 250 millimètres par minute en utilisant ■'"* un courant électrique d'entrée d'une puissance de 66 kilowatts •pour «ne fréquence de 10.000 Hz. On a effectué une trempe à 30 l'ait* de la lame . La Sig.4 montre la partie de la lame où a commencé" ét fini l'opération de trempe .La dent 12b et la racine 13a sont les dernières à avoir été chauffées jusqu'à la tempé-- ' rature de transformation austénitique et trempées .Les chiffres indiquent la dureté Rockwell C obtenue aux différents points où 35 ont été effectuées les mesures .On voit qu'il existe seulement une petite zone de la dent 12a où la dureté est Inférieure à 50 Rockwell C mais encore supérieure à 40 Rockwell C. Pour améliorer encore la résistance à la fatigue, Il est intéressant de former une encoche 30 dans la racine 13b au-delà 40 de la racine 13a trempée en dernier .L'encoche a une profondeur 69 06334 e 2003432 41'a.^ qui dépasse la profondeur de la partie de la lame qui fe: - transformée en dents lors du réaffûtage ( c'est-à-dire le "métal d'usure") , et une profondeur maximale égale environ au l/6 du rayon de la lame .L'encoche comporte une extrémité interne 31 élargie et arrondie .On peut usiner l'encoche dans la lame avant ou après l'opération de trempe .et il est possible de retremper la lame après cette opération d'usinage d'encoche^ On commence le traitement thermique plusieurs dents en avant de l'encoche de façon à le terminer à la racine 13a située immédiatement en avant de l'encoche. La description qui précède montre que le procédé et l'appareil selon l'invention permettent de tremper d'une manière simple les dents et les racines de dents d'une lame de scie e:lP-= culaire pour augmenter £a résistance à la fatigue . Les dentspc sentent la dureté nécessaire pour la coupe tandis que les r-.v-cines sont âurcles de manière à résister à une fissuration due à la fatigue .On a représenté le dispositif de chauffage par Induction de chaque racine en avant de la dent suivante . II est préférable d'adopter cette disposition puisqu'elle permet une meilleure pénétration de la chaleur dans le corps de la lame et qu'elle rétrécit la partie qui est adoucie à l'extrémité . Néanmoins, Il est possible de faire tourner le disposîti' de chauffage et d'obtenir encore des résultats satisfaisants . Naturellement, l'invention n'est nullement limitée aux modes d'exécution représentés et décrits qui n'ont-été choisis q~a titre d'exemples . c9 06384 7 2003432 REVENDICATIONS 1-Proeédé pour tremper les dents et les racines de dents d'une lame de scie circulaire, caractérisé en ce qu'on fait tourner la lame à une vitesse périphérique comprise entre 125 et- ^ 1.250 millimètres par minute, on porte à la température de transformation austénitique, à l'aide d'un dispositif stationnaire de chauffage par induction, une partie localisée de la lame comprenant une dent et une racine adjacente, on trempe la partie chauffée de la lame à l'aide d'un dispositif stationnaire espa-cé du dispositif de chauffage par induction et on protège une partie de la lame déjà chauffée et trempée par rapport au dispositif de chauffage à induction lorsque cette partie se rapproche dudit dispositif au cours de la rotation continue de la lame . 2-Procédé suivaht la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de trempe est écarté du dispositif de chauffage par Induction d'une distance égale au maximum à environ 1/15 de la circonférence de la lame 3-Procédé suivant l'une des revendications 1 ou 2 , caractérisé en ce que l'effet de chauffage est localisé au moyen de 20 blocs ou d'une matière ferro-magnétique non-conductrice placés sur une dent et sur la racine Immédiatement adjacente . 4-Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu« la partie protégée de la lame est Masquée par un bouclier refroidi par eau, qui passe dans le dispositif de chauf- 25 fage par induction lorsque la partie de la lame sur laquelle est placé le bouclier revient dans le dispositif de chauffage par induction . 5-Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de chauffage par induction est désexcité juste après que la dernière racine chauffée et trempée a été portée à nouveau à sa température de transformation austénitique . 6-Procédé suivant l'une des revendications précédentes , caractérisé en ce que la lame comporte une encoche dans la racine •55 située au-delà de la dernière racine chauffée et trempée, ladite encoche ayant une profondeur minimale excédant:.celle du "métal d'usure" de la lame et une profondeur maximale égale à .environ l/6 du rayon de la lame . 7-Appareil pour traiter thermiquement les dents et les raci-2|.q nés de dents d'une lame de scie circulaire, caractérisé en ce qu*il .9 06334 8 2003432 comprend un support permettant la rotation de la lame, un dispositif stationnaire de chauffage par induction placé dans une position adjacente au bord circonférentiel de la lame en vue de chauffer une partie localisée de la lame comprenant une dent et une racine adjacente, jusqu'à la température de transformation austénitique, un dispositif stationnaire de trempe placé dans une position adjacente au bord circonférentiel de la lame et espacé du dispositif de chauffage par Induction, ainsi qu'un dispositif de protection placé sur des dents et des racines de dents déjà chauffées et trempées de façon à les protéger lorsqu'elles se rapprochent du dispositif de chauffage par Induction au cours de la rotation continue de la lame. 9-AppareIl suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif de trempe est espacé du dispositif de chauffage au maximum d'environ l/l5 de la circonférence de la lame . 9-Appareil suivant les revendications 7 au 8, caractérisé en ce que le dispositif de chauffage comporte une longueur de tube de cuivre conformée de façon à présenter deux branches circonférentielles espacées l'une de l'autre, deux branches radiales espacées l'une de l'autre et orientées perpendiculairement aux branches circonférentielles et une branche transversale reliant les branches radiales , et des blocs d'une matière ferromagnétique non-conductrice montés sur lesdites branches clrcon-férentielles et radiales . ÎG-Appareil suivant l'une des revendications 7 à 3, caractérisé en ce que le dispositif de protection comprend un collecteur refroidi par eau et s'emboîtant sur le bord circonférentiel de la lame, des flasques latéraux orientés vers le bas à partir du collecteur et chevauchant les flancs de la lame , un crochet dirigé vers le bas à partir d'une extrémité du collecteur et s'accrochant sur une dent et des moyens portés par les-dits flasques latéraux de façon à fixer le dispositif de protection sur une lame . 11-Lame de scie circulaire comportant plusieurs dents et racines entre dents réparties sur sa périphérie, caractérisé en ce que les dents et les racines sont trempées à une dureté minimale de 50 Rockwell C, excepté un côté d'une dent qui est la dent traitée en dernier dans l'ppération de trempe . 12-Lame suivant le revendication 11, caractérisée en ce qu'elle comporte une encoche ménagée dans la racine située im o r a q f; n w / w U U *t 2003432 médiatement après la racine trempée en dernier dans l'opération de trempe, l'encoche ayant une profondeur minimale dépassant la couche correspondant au "métal d'usure" de la lame et une profondeur maximale égale environ au l/6 du rayon de la lame. 13-Lame suivant la revendication 12, caractérisée en ce que l'extrémité interne de l'encoche est élargie et arrondie ,