Brevet FR2446327A1 — publié le 19800808

ta présente invention concerne tout d'abord un procédé de traitement thermochimique par bombardement ionique de la paroi interne de corps ouverts à deux bouts, comme par exemple des tubes de canons, des fourreaux de vis d'extrusion, ou tous autres corps de morphologie similaire, -par exemple en acier, en alliage d'acier, ou en alliage léger. Un tel procédé est auJourd'hui mis en oeuvre de façon classique pour durcir la paroi interne de corps ouverts à deux bouts, en particulier celle des tubes de canon, afin d'en prolonger la durée de vie. Quelle que soit la mise en oeuvre particulière adoptée, on procède généralement en disposant le corps ouvert à deux bouts en question dans un réacteur, en créant un champ électrique uniforme à l'intérieur du corps, en introduisant un gaz dans le réacteur, et en aspirant ce gaz hors du réacteur. Le gaz de bombardement utilisé peut titre de l'azote, et le procédé de traitement est alors une nitruration, ou du méthane, ou une combinaison de ces deux gaz, è laquelle on peut d'ailleurs en core ajouter de l'hydrogène, ou tout autre gaz, la pression de gaz dans le réacteur étant maintenue à un niveau très bas, par exemple entre O,02 et 5 mbars. Sous l'action du champ électrique, le gaz traversant le corps ouvert à deux bouts est ionisé. La paroi interne est bombardée par les ions qui, sous l'action de leur énergie cinétique, chauffent cette paroi. Grâce au plasma ainsi créé, l'azote, ou le carbone, pénètre et diffuse dans le corps pour le durcir. La demanderesse a constaté que les diverses mises en oeuvre d'un tel procédé ne conduisaient pas à un durcissement homogène de la paroi interne des corps ouverts à deux bouts. Par exemple, le fait d'introduire le gaz de bombardement directement dans le corps ouvert à deux bouts crée d l'intérieur de ce dernier des pressions dynamiques hétérogènes qui sont à l'origi- ne d'une dispersion importante du durcissement. La durée de vie des corps ainsi traités s'en trouve par conséquent affectée. Par ailleurs, le fait d'introduire et d'aspirer le gaz de bombardement au niveau de la paroi du réacteur n'est pas propice à une pénétration optimale du gaz de bombardement à l'intérieur du corps creux à traiter, ce qui est également préjudiciable à l'homogénéité du durcissement. La présente invention vise donc à pallier les inconvénients ci-dessus. A cet effet, elle concerne un procédé de traitement thermochimique de la paroi interne de corps ouverts à deux bouts par bombardement ionique, dans lequel on dispose un corps ouvert à deux bouts dans un réacteur, on crée un champ électrique uniforme à l'intérieur du corps, on introduit dans le réacteur un gaz destiné à être ionisé, et on aspire ce gaz hors du réacteur, caractérisé par le fait qu'on aspire le gaz au niveau du corps ouvert à deux bouts, et de préférence par l'un de ses deux bouts. L'aspiration du gaz de bombardement steffeebuant, conformément à l'invention, directement au niveau du corps à traiter, on crée un flux régulier optimal à travers le corps qui, avec l'uniformité du champ électrique, assure un durcissement parfaitement homogène de la paroi interne du corps. La présente invention concerne également le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, comprenant un réacteur, des moyens pour supporter au moins un corps à traiter ouvert à deux bouts à l'intérieur du réacteur, un élément métallique agencé pour être placé à l'intérieur du corps, des moyens électriques pour porter l'élément métallique à un premier potentiel donné et le corps à traiter à un deuxième potentiel donné inférieur au premier, de manière à créer un champ électrique uniforme entre l'élément métallique et la paroi interne du corps à traiter, des moyens pour introduire dans le réacteur un gaz destiné à être ionisé, et des moyens pour aspirer le gaz hors du réacteur, caractérisé par le fait que lesdits moyens d'aspiration débouchent dans le corps à traiter. Dans une forme de réalisation préférée du dispositif de l'invention, lesdits moyens d'aspiration débouchent dans le corps à traiter au niveau de l'un de ses deux bouts, et les dits moyens dtintrodlletion du gaz débouchent dans le réacteur, au niveau de la partie de sa paroi opposée au bout d'aspiration du corps à traiter. Dans une autre forme de réalisation du dispositif de l'invention, le dit élément métallique est un élément tubulaire fermé un bout, percé d'orifices d'aspiration, et raccordé, à son autre bout, aux dits moyens d'aspiration. L'lnvsntion sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de plusieurs formes de réalisation du dispositif de l'invention, en référence au dessin annexé, sur lequel - la figure 1 repré ente une vue schématique, partiellement en coupe, d'une première forme de réalisation du dispositif de l'in vention, . et - la figure 2 représente une vue schématique, partiellement en coupe, d'une deuxième forme de réalisation du dispositif de l'invention. Le dispositif de la figure 1 comprend un réacteur à bombardement ionique 1, en ltoccurrence un four à vide, des moyens classiques d'introduction dans le réacteur d'un gaz destiné à être ionisé, comprenant une centrale de gaz 21 et une canalisation 12, raccordée à la centrale de gaz 21 et débouchant dans le réacteur 1 au niveau de sa partie basse 14, et des moyens d'aspiration du gaz hors du réacteur, comprenant un groupe de mise à vide 2, une canalisation 13, dont l'une des extrémités 15 est raccordée au groupe 2 et dont l'autre extrémité 16 est disposée d'une manière qui sera décrite ci-après,-et une vanne 3, destinée à isoler le réacteur 1 du groupe 2. Un support métallique 6 est fixé dans le réacteur, par l'in- termédiaire d'une pièce isolante 20, pour recevoir, par l'intermédiaire d'un élément de centrage 5, un corps 4 ouvert à deux bouts 17,18, en l'espèce un tube de canon,destiné à être traité. Un élément métallique 7 est disposé à l'intérieur du tube 4 au moyen de deux pièces isolantes 8,9. Il est raccordé électriquement à la paroi du réacteur 1 par un connecteur 11 et il est maintenu en tension mécanique par une masselotte 10 pour rester vertical. L'élément métallique 7, dans cette forme de réalisation, est un rond plein en acier inoxydable. L'extrémité 16 de la canalisation 13 débouche dans le tube 4, au niveau de son bout 17 opposé à la partie basse 14 du réacteur 1, à travers la pièce isolante 8. Pour le traitement thermochimique de la paroi interne 19 du tube 4 par bombardement ionique, on procède de la façon suivante. On crée un champ électrique uniforme à l'intérieur du tube 4, à l'aide de moyens électriques non représentés, en portant le rond 7 à un potentiel d'anode donné, par exemple Ov, et en portant le tube 4, par l'intermédiaire du support métallique 6, à un potentiel de cathode négatif donné. Le gaz de bombardement est introduit dans le réacteur 1 par la canalisation 12 et il est ionisé à l'intérieur du tube 4 par le champ électrique qui y règne. La paroi interne 19 du tube 4 est bombardée par les ions, et le plasma ainsi créé permet à l'azote ou au carbone, suivant le gaz utilisé, de pénétrer et de diffuser dans le tube, pour le durcir. Le gaz de bombardement étant aspiré directement au niveau du tube à traiter, par son bout 17, le flux de gaz, à une pression par exemple comprise entre 0,02 et 5 mbars, traversant le tube 4 est parfaitement régulier, ce qui assure un durcissement uniforme et homogène de la paroi interne 19 du tube 4. On notera qu'on vient de décrire un dispositif dans lequel on introduit le gaz de bombardement dans la partie basse du réacteur et on l'aspire à la partie haute du corps à traiter. Il va de soi qu'on ne sort pas du cadre de l'invention en prévoyant un dispositif où on introduit le gaz de bombardement dans la partie haute du réacteur et on l'aspire à la partie basse du corps à traiter. Plusieurs corps peuvent évidemment être traités simultanément dans le même réacteur. Il suffit, pour cela, de prévoir autant de canalisations raccordées au groupe de mise à vide 2 qu'il y a de corps à traiter et de les faire déboucher respectivement dans les corps à traiter. Au lieu d'une anode en rond plein, on peut prévoir une anode tubulaire percée d'orifices et raccordée au groupe de mise à vide, et obtenir le même résultat. Le dispositif de la figure 2, toujours conforme à la présente invention, comporte ainsi les mêmes éléments, désignés par les mimes références, que le dispositif de la fig. t, à ltexception de l'anode 30. L'anode 30 reste raccordée électri quement à la paroi du réacteur par un connecteur 11. Elle présente une extrémité 31 fermée et une extrémité 32 raccordée à l'extrémi- té 16 de la canalisation 13. L'anode 30 comporte des orifices d'as- piration 33 calibrés de manière que le flux gazeux traversant le tube 4 soit parfaitement homogène sur toute sa hauteur, conduisant ainsi à un durcissement homogène de la paroi interne 19 du tube 4. REVENDICATIONS 1.- Procédé de traitement thermochimique de la paroi interne de corps ouverts à deux bouts par bombardement ionique, dans lequel on dispose un corps ouvert à deux bouts dans un réacteur, on crée un champ électrique uniforme à l'intérieur du corps, on introduit dans le réacteur un gaz destiné à être ionisé, et on aspire ce gaz hors du réacteur, caractérisé par le fait qu'on aspire le gaz au niveau du corps ouvert à deux bouts. 2.- Procédé selon la révendication 1, dans lequel on aspire le gaz de bombardement par l'un des deux bouts du corps à traiter. 3.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel on aspire le gaz de bombardement à l'intérieur du corps à traiter. 4.- Dispositif pour le traitement thermochimique de la paroi interne de corps ouverts à deux bouts par bombardement ionique suivant le procédé de l'une des revendications 1 à 3, comprenant un réacteur, des moyens pour supporter au moins un corps à traiter ouvert à deux bouts à l'intérieur du réacteur, un élément métallique agencé pour titre placé à l'intérieur du corps, des moyens électriques pour porter l'élément métallique à un premier potentiel donné et le corps à traiter à un deuxième potentiel donné inférieur au premier, de manière à créer un champ électrique uniforme entre l'élément métallique et la paroi interne du corps à traiter, des moyens pour introduire dans le réacteur un gaz destiné à être ionisé, et des moyens pour aspirer le gaz hors du réacteur, caractérisé par le fait que les dits moyens d'aspiration débouchent dans le corps à traiter. 5.- Dispositif selon la revendication 4, dans lequel le dit élément métallique est un rond plein, les dits moyens d'aspiration débouchent dans le corps à traiter au niveau de l'un de ses deux bouts, et les dits moyens d'introduction du gaz débouchent dans le réacteur au niveau de la partie de sa paroi opposée au bout d'aspiration du corps à traiter. 6.- Dispositif selon la revendication 5, dans lequel les dits moyens d'aspiration débouchent dans le corps à traiter au niveau de son bout supérieur. 7.- Dispositif selon la revendication 4, dans lequel le dit élément métallique est un élément tubulaire fermé à une extrémité, percé d'orifices d'aspiration, et raccordé, à son autre extrémité, aux dits moyens d'aspiration.