Brevet FR2135459A1 — publié le 19721222

La présente invention a pour objet un procédé pour déterminer la résistance au vieillissement d'une huile de trempe, et un appareil pour mettre en oeuvre ce procédé. Il est important, pour le choix-d'une huile de trempe, de pouvoir évaluer quantitativement sa résistance au vieillissement, celui-ci étant défini par les paramètres suivants - consommation de l'huile par entratnement sur la pièce à tremper, ou par passage en phase gazeuse ; - modification des propriétés de l'huile en cours d'utilisation. D'une manière générale, un procédé de détermination de la résistance au vieillissement d'une huile de trempe doit permettre, d'une part de simuler aussi exactement que possible les opérations de trempe en reproduisant tous les modes de consommation de l'huile, d'autre part d'accomplir en peu de temps un vieillissement correspondant à un fonctionnement industriel, équivalent à la durée de vie moyenne d'un bac de trempe. Pour obtenir le vieillissement de huile, on peut procéder soit de façon artificielle, soit de façon accélérée. Le procédé artificiel de vieillissement, qui consiste à immerger dans l'huile une éprouvette chauffée par efret Joule, revient à faire passer dans le liquide une quantité de chaleur équivalente à celle que reçoit un bac d'huile dans les conditions industrielles d'emploi. Mais en utilisant ce procédé, il est technologiquement impossible de fonctionner à des températures suffisamment élevées pour obtenir le régime de caléfaction. Ce procédé ne permet donc pas de reproduire exactement les conditions d'opération industrielles. Un procédé de vieillissement accéléré consiste, notamment selon Mazet, à tremper successivement, dans un volume d'huile limité, un grand nombre de billes d'acier préchauffées à une température déterminée. L'inconvénient de ce procédélréside dans le grand nombre de pièces qu'il faut stocker et distribuer. Le procédé selon l'invention est caractérisé par l'emploi d'une seule éprouvette qui subit un grand nombre de fois le cycle de chauffage-trempe. On immerge dans le bain d'huile de trempe l'éprouvette préalablement chauffée à une température o ; après un temps déterminé, on sort l'éprouvette du bain d'huile ; quand l'éprouvette, de nouveau chauffée, a atteint la température 90, on procède à une nouvelle immersion. Dans ce cycle d'opérations, différents paramètres doivent être maintenus constants : la température de l'dprouvette au moment de l'immersion ou température initiale de trempe i0 , la durée t de refroidissement de ltéprouvette dans le bain d'huile, la température GL de I'huile du bain au moment de l'immersion de l'éprouvette. Un moyen de mise en oeuvre préféré du procédé selon l'invention consiste à utiliser un appareillage permettant d'automatiser les cycles d'opérations, chaque fonction étant protégée par une sécurité. Cet automatisme doit réserver cependant la possibilité d'une intervention manuelle. Selon le procédé de l'invention, il faut prendre soin d'éviter toute pollution de l'huile de trempe par des produits qui ne résulteraient pas de sa décomposition normale dans le bac de trempe, et en particulier par les produits de combùstion de l'huile entrarnée par l'éprouvette dans le four de chauffage. Enfin, le procédé est caractérisé également par l'emploi d'une éprouvette en acier inoxydable austénitique. Le nickel, habituellement utilisé pour l'essai thermocinétique, ne convient pas, car il se fissure au bout d'environ 200 trempes, ce qui accrott la consommation d'huile due à l'entratnement par la surface du métal. Dans des conditions d'utilisation industrielle intensive, un bac d'huile de trempe travaille à la cadence d'environ 100 kg d'acier par an et par litre d'huile. En effectuant de fa çon automatique la trempe d'une éprouvette de 20Q g environ toutes les dix minutes dans une quantité totàle d'huile de 3 litres, le fonctionnement de l'appareil pendant une semaine correspond à 1 an d'utilisation industrielle de l'huile. L'éprouvette doit être changée après chaque essai (100 kg/litre). L'appareil selon l'invention est représenté schématiquement par la figure 1 et comprend les éléments suivants - un four (1) dans l'axe duquel se déplace une éprouvette (2) en acier inoxydable austénitique : la montée et la descente dé l'éprouvette s'effectuant à laide d'un groupe motoréducteur (3). Le four est alimenté en puissance électrique régla ble et l'éprouvette est chauffée à l'intérieur du four jusqu'à une température initiale de trempe 00 qui est programmée par un ensemble de régulation (4) ; - un bac de trempe (5) contenant l'huile de trempe à essayer. L'huile est refroidie et maintenue à une température constante b l'aide d'un ensemble de régulation (6) qui commande une circulation d'eau froide dans un serpentin plongeant dans l'huile.L'huile est agitée par un système d'agitation approprié (7) afin qu'elle reste homogène en température ; - une palette (8) commandée par un micromoteur (9), qui obture le bac de trempe pendant le chauffage de l'éprouvette afin d'éviter l'inflammation de l'huile du bac et sa contamination par les produits de dégradation thermique de l'huile qui tombent de l'éprouvette pendant son chauffage. - une base de temps (10) qui commande les séquences d'un cycle et les répète un nombre de fois déterminé. Cet ensemble est conçu de façon que la détection d'un défaut quelconque arrête le cycle et protège les différentes fonctions et composants de l'appareil. Enfin, l'appareil comporte un dispositif de sécurité constitué par un ensemble de ddtection ( de l'inflammation de l'huilé du bac qui provoque le déclenchement d'un jet d'azote (12) éteignant rapidement la flamme. La figure 2 est un schéma synoptique général représentant les différentes fonctions commandées par la base de temps - un compteur d'impulsions h présélection (13) affiche le nombre de cycles déjà effectués, ce qui permet de fixer à priori le tonnage trempé. Lorsque l'éprouvette atteint la température fix Q0 ou température initiale de trempe (8500C par exemple) le régulateur (14) émet une impulsion qui verrouille (Q5) le relais de puissance (16) et démarre successivement les différentes séquences du cycle de base - arrêt de l'agitation (17) et régulation de la température QL de l'huile ; - présélection (18) du sens de rotation des moteurs (19), qui commandent l'ouverture de la palette d'obturation du bac de trempe et la descente de l'éprouvette dans celui-ci ; - enclenchement d'un relais temporisé (20) qui définit le temps de refroidissement de l'éprouvette dans le bac de trempe (par exemple 40 secondes) ; - passage au repos du relais temporisé (20) qui déverrouille le relais de puissance (16) et fait avancer d'un pas le compteur ;; - inversion du sens des moteurs qui commande la montée de l'éprouvette dans le four et la fermeture de l'obturateur du bac de trempe ; - mise en route de l'agitation et de la régulation de température de l'huile. Lorsque ltéprouvette est de nouveau en température, le cycle recommence Jusqu'à ce que ie nombre total de trempes soit effectué. La puissance qui alimente le four (21) dans lequel l'éprouvette est amenée à la température ## mesurée par un thermocouple (22), est réglée par un dispositif approprié (23). Pour éviter l'emploi d'un alternostat, très lourd et très volumineux, la demanderesse a mis au point un dispositif de variation de la puissance du four constitué. par un module électronique à triac. La demanderesse a également mis au point un disspositif de sécurité supplémentaire permettant de stopper toute inflammation de I'huile du bac de trempe : il est constitué par un ensemble électronique de détection infra-rouge (24) qui commande le déclenchement d'un jet d'azote sur l'huile du bac lorsque celui-ci s'enflamme. D'autre part, la forme de l'éprouvette a égalembnt été étudiée et on a trouvé qu'une forme cylindrique avez deux épaulements coniques représentée par la figure 3 est h utiliser de préférence car elle facilite l'écoulement de 1'huile retenue par tension superficielle et-6vite le blocage du système de remontée si un léger décentrage se produit. L'éprouvette est munie d'un thermocouple de relevé de la température qui est gainé de préférence par une tige d'acier inoxydable, ce qui lui assure une durée de vie suffisante pour qu'il puisse tzu5sssé sans vérification pendant plusieurs essais. R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé pour déterminer de façon accélérée la résistance au vieillissement des huiles de trempe, caractérisé par le fait qu'on utilise une seule éprouvette que l'on soumet un nombre de fois déterminé au cycle chauffage-trempe comportant les étapes suivantea : on immerge l'éprouvette chauffée à une température 90 dite température initiale de trempe, dans un bain d'huile de trempe maintenu d une température QL i après un temps déterminé, on sort l'éprouvette du bain et on ramène la température de celui ci à &commat;ii ; ; quand l'éprouvette, de nouveau chauffées atteint la température 8 on on la soumet à une nouvelle immersion dans le bain d'huile. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on utilise une éprouvette en acier inoxydable austénitique. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'on protège le bain d'huile de trempe contre la pollution, notamment par les produits de dégradation thermique de l'huile entratnée par l'éprouvette, pendant le chauffage de celle-ci. 4. Appareil pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à3, caractérisé par le fait qu'il comprend - un four électrique alimenté en puissance réglée par un moyen approprié ; - un bac de trempe contenant l'huile de trempe à essayer, et placé au-dessous du four ; - une éprouvette en acier inoxydable austénitique, munie d'un thermocouple ; - des moyens pour déplacer l'éprouvette dans l'axe du four et la faire passer du four dans l'huile du bac quand elle a atteint une température 80 ; - des moyens pour remonter l'éprouvette du bac de trempe dans le four au bout d'un temps fixé d'immersion dans l'huile ; - des moyens pour agiter l'huile dans le bac de trempe et des moyens pour régler sa température à une valeur f-ixée GL au moment de l'immersion de l'éprouvette ; ; - des moyens pour obturer ltougerture supérieure du bac de trempe pendant le temps durant lequel l'éprouvette se trouve dans le four et pour libérer cette ouverture pendant la période de trempe de l'éprouvette. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'il comporte un ensemble de détection infra-rouge de itin flammation de l'huile du bac qui provoque automatiquement le déclenchement d'un jet d'azote éteignant la flamme. 6. Appareil selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé par le fait qu'il comporte un système assurant la commande automatique des diverses séquences d'un cycle chauffage trempe de l'éprouvette, et la répétition de ce cycle un nombre de fois déterminé.