Brevet FR2288786A1 — publié le 19760521

L'invention concerne un traitement de pièces élancées, par exemple en métal, alliages de métaux ou en matière plastique, et notamment, mais non exclusivement, de fleurets, en vue d'améliorer leur structure interne et/ou de les dresser. Jusqu' maintenant, les fleurets étaient dressés a la main par des spécialistes et cette èpération, longue et très délicate, ne permettait pas une grande production, d'autant plus que le recrutement de tels spécialistes est particulièrement difficile. Le but principal de l'invention est de réaliser le redressement de pièces élancées par un procédé qui puisse autre mis en oeuvre par des moyens mécaniques, de préférence automatiques. A cet effet, le procédé suivant l'invention consiste à chauffer successivement certaines parties, au moins, de la pièce, en soumettant cellesci à une élongation de valeur contrôlée pour leur faire subir un allongement plastique. Grâce à ce procédé, les différentes parties de la longueur d'une pièce de forme élancée, sont soumises, pendant leur chauffage et pendant qu'elles sont sous tension, une déformation plastique, c'est-à-dire qu'elles subissent une déformation permanente qui les fait passer d'une configuration plus ou moins ondulée à une configuration bien rectiligne qui est maintenue pendant qu'elles se refroidissent et qu'elles conservent définitivement. En méme temps, les pièces, notamment les fleurets, subissent le traitement thermique qu'elles requièrent. Le procédé est d'ailleurs utilisable aussi pour effectuer le traitement thermique de pièces élancées déjà dressées et dont on désire maintenir la rectitude, malgré le traitement thermique quton doit leur faire subir. Dans un mode opératoire avantageux, on refroidit la partie de la pièce qui vient d'etre chauffée lorsqu'on passe au chauffage de la partie suivante, ce qui permet d'augmenter la rapidité du traitement. L'invention est applicable aux pièces élancées en matériaux métalliques, aussi bien que thermoplastiques. En cas de besoin, l'échauffement de la pièce peut être limité à certaines zones qui seront seules traitées. Le dispositif de refroidissement associé au dispositif de chauffage permet, le cas échéant, d'effectuer une trempe de la pièce. L'invention vise aussi une machine pour la mise en oeuvre de ce procédé. Cette machine est caractérisée en ce qu'elle comporte un bâti , deux organes de prise des deux extrémités d'une pièce élancée à traiter, montées dans le bâti, sur une meme ligne de manière à pouvoir se rapproche# ou s'éloigner l'un de l'autre, des moyens de commande de l'éloignement progressif contrôlé des deux organes de prise, un organe de chauffage de la pièce, mobile sur une colonne disposée parallèlement et à proximité de la ligne sur laquelle sont situés les deux organes de prise, et des moyens pour déplacer ledit organe de chauffage le long de la colonne. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen des dessins annexés dont la figure unique représente, à titre d'exemple, un mode de réalisation d'une machine destinée au dressage de fleurets. La machine destinée au dressage de fleurets représentée sur le dessin comporte essentiellement un b ti désigné dans son en semble par 1, deux organes de prise constitués, dans cet exemple, par deux pinces 2, 3 de serrage des deux extrémités respectives d'un fleuret 4, un organe de chauffage 5 et un organe de refroidissement 6. Le b ti 1 comporte une plateforme inférieure ll qui repose sur deux longerons 12, 13 et qui supporte une colonne 14 sur le sommet de laquelle est fixée une plateforme supérieure 15. Les deux pinces 2 et 3 sont situées sur une meme ligne verticale Z, Z', la pince inférieure 2 étant montée à rotation dans une douille 7 fixée sur la plateforme inférieure ll et la pince 8 supérieure 3 montée à rotation dans une autre douille/située au voisinage de la plateforme supérieure 15. La douille supérieure 8 est portée par une vis verticale 17 clavetée coulissante dans la plateforme 15 coaxialement à la ligne Z, Z' et elle est engagée dans un écrou 18 qui prend appui sur la face supérieure de la plateforme supérieure 15 et que l'on peut faire tourner au moyen d'un moteur électrique 21, par l'intermédiaire d'une transmission qui comporte un réducteur de vitesse 22 et une vis sans fin 23 en prise avec une roue dentée tangente 24 solidaire de l'écrou 18. On peut faire tourner en synchronisme les deux pinces 2, 3 au moyen d'un moteur électrique à réducteur 27 par l'intermédiaire d'une transmission qui comporte un arbre vertical 28 qui tourillonne dans les deux plateformes Il et 15 et qui porte deux poulies dentées 3t, 32 sur lesquelles passent, respectivement, deux courroies crantées 33- 34 qui passent aussi sur deux poulies dentées 35 et 36 respectsvemeet solidaires des deux pinces 2, 3. Les pinces 2, 3 de scrrage des extrémités d'une pièca sont à serrage et desserrage rapides, par exemple du genre des petits mandrins porte-forets de machines à percer. L'organe de chauffage 5 travaille par induction : il est constitué par un conducteur électrique qui forme plusieurs spires enroulées autour de la ligne Z, Z-' -et dont les extrémités sont fixées dans un support isolant 39 et reliées à un câble d'alimentation 41 à deux conducteurs. Le support 39 est fixé à un chariot 43 qui peut rouler; sur la colonne 14 sous l'action d'un moteur élec- trique à deux sens de rotation 46, par l'intermediaire d'une transmission qui comporte un réducteur de vitesse 47, une vis verticale 48 qui tourillonne dans les deux plateformes 11 et 15 et sur laquelle est engagé un écrou tournant 49 monté sur un support 51 solidaire du chariot 43. L'organe de refroidissement 6 est constitué par une pièce annulaire creuse fixée aussi au chariot 43 par l'intermédiaire d'un tube 53 qui sert à amener à l'organe 52 un fluide de refroidis#e- ment, tel que de l'eau, à partir d'une conduite souple 54 reliée a une source appropriée de fluide. La pièce annulaire 52 se trouve en-dessous de l'inducteur de chauffage 5 et est centrée aussi sur la ligne verticale Z,Z'. Sur sa face intérieure, elle présente des trous radiaux 55 par lesquels le fluide de refroidissement est projeté sous pression contre la pièce 4. Le fonctionnement de la machine est le suivant Pour dresser un fleuret 4, on l'introduit dans l'inducteur et dans l'organe de refroidissement 52 placés, avec le chariot 43, à la partie inférieure de la machine. On fixe l'extrémité inférieure du fleuret dans la pince 2 et son extrémité supérieure dans la pince 3.On alimente l'organe de chauffage 5 en énergie electrig7e et organe de refroidissement 6 en eau froide, puis on met en marche le moteur électrique 27 qui assure la rotation du fleuret sur lui-mEme, comme indiqué par la flèche fl, ainsi que le moteur 21 qui fait tourner 1 'écrou 18 dans le sens qui, compte-tenu du sens d'inclinaison du pas de la vis 17t fait monter très lentement la douille 8 dans laquelle tourne la pince supérieure 3, de manière à soumettre localement le fleuret 4 dans sa partie chauffée, à un allongement.La température -et la valeur de cet allongement sont prédéterminées. de façon teïîa-Àqu#, & ns la zone chauffée, cet allongement soit d'un caractère plastique, c'est-à-dire qu'il produise une déformation dépassant légèrement la limite des déformations élastiques de la partie chaufee, afin de réaliser une légère déformation permanente vers la rectitude parfaite de la pièce qui, à cet endroit,était eventuellement non rectiligne. La valeur de l'effort résultant sur le- fleuret s'ajuste à chaque instant à la résistance plastique de la partie chauffée. Dès que la température requise pour ce traitement a été atteinte dans la première partie inférieure chauffée du fleuret, on met en marche le moteur électrique 46, ce qùi provoque la montée du chariot 43 et de l'inducteur 5 ainsi que de l'organe de refr#oidissement 6 qu'il porte. La partie précédemment chauffée du fleuret est donc rapidement redroidie par l'organe 6 duquel l'eau jaillit en jets par les trous 55 sur le fleuret, tandis que la partie du fleuret immédiatement supérieure est, à son tour, chauffée et subit le traitement thermique et l'allongement plastique requis.Tous les moteurs tournent d'une manière régulière, c' est-à-dire que le fleuret 4 tourne sur lui -mem e, que les organes de chauffage 5 et de refroidissement 6 montent lentement pendant que l'allongement du fleuret 4 se poursuit d'une manière régulière en se localisant chaque fois successivement dans la partie nouvellement chauffée dudit fleuret. Lorsque le chariot 43 est arrivé en haut de sa course, le fleuret a été traité sur toute sa longueur et est refroidi, de sorte qu'il a subi le traitement thermique requis et que toutes ses parties successivement chauffées ayant subi un allongement plastique et les parties successivement refroidies ayant été soumises à la tension résultante, il est maintenant parfaitement rectiligne d'une manière définitive. Il ne reste plus qu'à enlever le fleuret des pinces et à faire descendre le chariot 43 pour la mise en place et le traitement d'un autre fleuret. Le dispositif d'élongation assure une quadruple fonction a) il rattrape le changement de longueur entre le fleuret initialement non rectiligne et finalement droit; b) il compense 1'allongement par dilatation résultant de l'echauffement; c) il impose localement, dans la zone chauffée, un allongement plastique controlé supprimant ainsi de manière permanente les défauts de rectitude; d) il maintient, dans la zone refroidie après chauffage, une contrainte resultante interdisant l'apparition des déformations permanentes résultant generalement du traitement thermique. La vitesse d'élongation doit autre ajustée en correspondance avec le déplacemeiit longitudinal des organes de chauffage et de refroidissement; si la piècetraitée présente d'importantes variations de section, il peut être nécessaire de faire varier la vitesse d'élongation en fonction de la position de la zone chauffée sur la pièce. La machine représentée est susceptible de nombreuses variantes, c'est ainsi par exemple : - qu'au lieu d'etre constitué par un système a vis et écrou, le dispositif d'élongation pourrait être constitué de toute autre manière appropriée comportant, séparément ou en combinaison, des organes mécaniques, électriques, hydrauliques, ou pneumatiques, - que le chauffage localisé peut s'effectuer par tous moyens connus appropriés, tels que, par induction à haute et moyenne fréquences par effet Joule, au moyen d'un chalumeau, d'un pistolet à air chaud, etc.; - que le refroidissement peut se faire par soufflage de gaz ou par projection d'huile ou encore d'un mélange aqueux;; - que le déplacement du dispositif de chauffage et de refroidissement peut être commandé par tous moyens mécaniques,électriques, hydrauliques ou pneumatiques, appropriés, le déplacement, ainsi que la puissance de chauffage éventuellement, pouvant autre asservis au dispositif d'élongation. Les domaines d'application industriels du procédé selon l'invention et éventuellement de la machine décrite à titre d'exemple pour sa mise en oeuvre, sont divers et peuvent comprendre, par exemple des armes d'escrime, telles que fleurets, épées, sabres, etc., des armes de chasse ou de combat, telles que épées, sabres, baronnettes, harpons, flèches, lances, javelots, fusils, canons, etc., des porte-outils de perçage profond utilisés en mécanique, en génie civil, dans les mines, dans l'industrie pétrolière, etc., et, gEné- raclement. toutes les pièces ou structures élancées de section constante ou variable, pleines ou tubulaires, dont l'utilisation exige une rectitude quasi parfaite. Bien entendu, -ltinvention n'est pas limitée aux modes opératoires et au mode de réalisation décrits et représentés, qui ont été donnés à titre d'exemples, on peut y apporter des modifications suivant les applications envisagées, sans sortir, pour cela, du cadre de l'invention. C'est ainsi que dans une machine suivant l'invention, l'orientation de la pièce à traiter, ainsi bien entendu que l'orientation des pièces associées de la machine, peut être autre que verticale, par exemple horizontale. REVENDICATIQNS l.- Traitement de pièces élancées en vue d'améliorer leur structure interne et/ou pour les redresser, caractérisé en ce qu'il consiste à chauffer successivement certaines parties, au moins, de la pièce, en soumettant celles-ci à une élongation de valeur contrôlée pour leur faire subir un allongement plastique. 2v- Traitement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, pour soumettre les parties successivement chauffées de la pièce à une élongation de valeur contrlée, on soumet 1'ensemble de la pièce à une augmentation contralée de la distance entre ses deux extrémités. 3.- Traitement suivant la revendicationl, caractérisé en ce qu'on refroidit la partie de la pièce qui vient d'être chauffée lorsqu'on passe au chauffage de la partie suivante, l'effort résultant de la résistance plastique de la partie chauffée servant au maintien de la rectitude de la partie en cours de refroidissement. 4.- Traitement suivant la revendication i, caractérisé en ce que, durant le traitement, on fait tourner la pièce sur elle-même autour d'un axe longitudinal. 5.- Machine pour le traitement de pièces élancées, en vue d'améliorer leur structure interne et/ou pour les redresser,caractérisée en ce qu'elle comporte : un bâti, deux organes de prise des deux extrémités d'une pièce élancée à traiter, montés dans le bâti, sur une meme ligne de manière à pouvoir se rapprocher ou s'éloigner l'un de l'autre, des moyens de commande de l'éloignement progressif contrôlé des deux organes de prise, un organe de chauffage de la pièce, mobile sur une colonne disposée parallèlement et à proximité de la ligne sur laquelle sont situés les deux organes de prise, et des moyens pour déplacer ledit organe de chauffage le long de la colonne. 6.- Machine suivant la revendication 5, caractérisée en ce que les deux organes de prise des deux extrémités d'une pièce élancée à traiter sont montés de manière à pouvoir tourner sur euxmêmes autour de la ligne précitée, et la machine comporte des moyens d'entraînement en rotation sensiblement synchrone desdits organes de prise. 7.- Machine suivant la revendication 6, caractérisée en ce que les moyens d'entrarnement en rotation sensiblement synchrone des deux organes de prise sont constitués par un arbre qui est entrat- né par un moteur et qui porte deux poulies dentées sur lesquelles passent respectivement deux courroies crantées qui passent aussi sur deux autres poulies dentées solidaires respectivement des deux organes de prise 8.- Machine suivant la revendication 5, caractérisée en ce que l'organe de chauffage est constitué par un conducteur électrique qui forme au moins une boucle autour de la ligne des organes de prise et qui est porté par un chariot mobile sur la sonne sous l'action de moyens de commande appropriés tels qu'un système à vis et écrou. 9.- Machine suivant la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de refroidissement de la partie de pièce qui vient d'être chauffée, solidaire de l'organe de chauffage. lO.- Machine suivant la revendication 9, caractérisée en ce que les moyens de nfroidissement sont constitués par une pièce annulaire creuse qui entoure la ligne précitée et dont la face intérieure présente des orifices, ladite pièce étant reliée, par une conduite souple, à une source de fluide de refrowdia** > *n*, 11.- Machine suivant l'une quelconque des revendications S ê 10, caractérisée en ce que la ligne précitée suivant laquelle sont montés les organes de prise est orientée verticalement. 12.- Pièces élancées ayant subi un traitement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, ou dans une machine suivant l'une quelconque des revendications 5 à 10.