Brevet FR2502180A1 — publié le 19820924

1. La présente invention concerne un four pour effectuer un traitement thermique partiel de forets et outils analogues présentant une zone de serrage et une zone de travail,et o seule la zone de travail doit recevoir des propriétés modifiées par le traitement thermique, en particulier une certaine dureté. Les forets, les alésoirs, les fraises, les filières, les lunettes de filetage et les outils analogues sont constitués par une extrémité d'insertion à connecter dans les mandrins de serrage des machines-outils (zone de serrage) et par les hélices ou les lames (zone de travail) à l'aide desquelles peuvent être exécutées les étapes d'usinage. La zone de serrage et la zone de travail des outils ont différentes propriétés,en particulier des duretés distinctes. Il est indispensable pour obtenir une stabilité suffisante des outils, en particulier des forets, de soumettre la zone de travail à un traitement thermique spécifique pendant lequel on doit s'efforcer d'éviter de modifier en même temps, et de façon correspon- dante, également les qualités de matière de la zone de serrage. On a jusqu'ici réalisé un tel traitement thermique partiel des forets par durcissement dans un bain salé. Dans ce but, les forets sont suspendus individuellement par leur zone de serrage à des fils ou à des supports et ne sont plongés dans le bain salé que par leur zone de travail. Ce traitement thermique est désavantageux car il implique des dépenses de temps et de personnel et revient cher. Avec ce procédé, il n'est pas possible en particulier de réaliser également un durcissement sous vide, par exemple dans des fours à vide à une chambre à l'aide d'un dispositif de trempe à gaz comprimé. L'objet de la présente invention est de produire un four de traitement thermique partiel des forets et outils analogues de toutes dimensions, en particulier également de grands forets de plus de 10 mm de diamètre ou de petits 2. forets en des quantités de chargement importantes, avec lequel on peut obtenir de façon simple des débits élevés, de manière qu'on soit assuré que les qualités des matériaux de la zone de serrage demeurent inchangées, en ne durcissant que la zone de travail. Il doit être surtout possible également de durcir partiellement des grands forets dans un four sous atmosphère ou un four sous vide par une trempe dans du gaz. Le problème posé est résolu selon la présente 1O invention du fait que la zone de serrage des outils est maintenue dans le four pendant le traitement thermique et la trempe,à un niveau sensiblement égal de température dans un dispositif de réception des outils et du fait que la zone de travail des outils est soumise librement au chauffage et à la trempe. De préférence, le dispositif de réception des outils est constitué par un support en forme de plaque comportant plusieurs orifices, de préférence des trous borgnes, dans lesquels les outils sont maintenus debout par leur zone de serrage et le support est isolé et/ou refroidi pendant le traitement thermique pour maintenir le niveau de température. On peut ainsi de façon simple exécuter le traitement thermique dans une atmosphère de four gazeuse ou également dans un four sous vide et le durcissement partiel jusqu'ici effectué dans un bain salé peut être remplacé simplementen fournissant des résultats meilleurs aussi bien du point de vue métallurgique que du point de vue économique. Il est possible en particulier de durcir partiellement de cette façon des forets de toutes les grandeurs et de soumettre au traitement thermique désiré de grandes quantités dans un court laps de temps. Selon une forme de réalisation appropriée et préférée de la présente invention, la sole de la chambre chaude présente un fond de refroidissement. Celui-ci peut être constitué par plusieurs plaques refroidies de fond de sole dans lesquelles sont formés des canaux de refroi- dissement traversés par un réfrigérant. Pour améliorer le 3. transfert de chaleur vers le dispositif de réception des outils à refroidir, celui-ci comprend de façon appropriée une plaque métallique bonne conductrice de la chaleur dont la face inférieure est plane selon le fond de la sole et dont la face supérieure est munie en direction de la chambre chaude d'une couche isolante,par exemple céramique ou laine de graphite, qui est traversée par des perçages. Ceux-ci peuvent contenir des garnitures tubulaires pour l'isolement et/ou le guidage. Il est ainsi possible de commander de façon désirée la température de la zone de serrage des outils à partir du bas par l'intermédiaire du fond de sole refroidi et le durcissement partiel des outils est alors exécuté de façon optimale. Pour améliorer les conditions de support et de guidage des dispositifs récepteurs des outils dans le four ainsi que pour réaliser de façon simple les canaux de refroidissement, il est avantageux que le fond de refroidisse- ment ou les différentes plaques du fond de sole soient formés pour avoir en section transversale l'aspect d'une cuvette, et alors les canaux de refroidissement dans la face supérieure interne sont prévus comme des rainures en méandre et la face supérieure interne est fermée par une plaque-couvercle plate. Cette configuration du fond de refroidissement est plus simple par comparaison avec la variante existante o on prévoit des boîtes de refroidissement. Pour simplifier en particulier le transport des dispositifs de réception des outils, on propose selon une forme de réalisation appropriée de la présente invention de monter le fond de refroidissement ou les différentes plaques de fond de sole de façon qu'ils puissent s'abaisser, des orifices étant prévus pour recevoir des rouleaux sur lesquels on peut réaliser un transport du dispositif de réception des outils, sans beaucoup de friction, lorsque le fond de refroidissement est abaissé. Pour ainsi réduire les forces de friction lors du transport des charges à 4. travers les différentes zones du four dans le cas de l'appli- cation de l'invention à un four à défournement frontal, on abaisse avant chaque cadence les plaques de fond de sole refroidies et on transporte alors les charges sur les rouleaux mentionnés. Après terminaison du processus de transport (de la cadence), les plaques refroidies de fond de sole sont à nouveau levées et reçoivent un contact de surface avec les dispositifs de réception des outils pour la réalisation du refroidissement recherché. Le fond de refroidissement ou bien les différentes plaques de fond de sole peuvent dans ce but être montés sur des rouleaux excentriques. Comme on peut déjà le voir de par cette configu- ration du fond du four, il estprévu de préférence d'utiliser un four continu comportant une chambre subdivisée en plusieurs zones,et séparément, des chambres respectives de chargement et de trempe disposées en avant et en arrière, cette dernière fonctionnant avec une soufflante de refroidissement pour l'atmosphère de trempe ou bien étant une chambre de trempe sous pression. L'invention peut cependant aisément ttre également appliquée avantageusement à des fours à vide à une seule chambre ayant un dispositif de trempe avec gaz sous pression. Les autres caractéristiques d'équipement typiques des fours comme le chargement, les mécanismes de transport dans le four, les dispositifs de chauffage, les dispositifs de refroidissement, les ventilateurs, les appareils de déchargement et analogues demeurent inchangées. D'autres particularités, caractéristiques et avantages de l'objet de la présente invention apparaîtront dans la description suivante d'une forme de réalisation d'un four continu selon la présente invention qui est représenté schématiquement dans les dessins sur lesquels: - la figure 1 est une coupe transversale d'un four continu; - la figure 2 est une vue de dessus de l'installation de four de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe transversale de la partie de refroidissement selon la ligne III-III de la figure 1; 5. - la figure 4 est une coupe transversale de la chambre de chauffage selon la ligne IV-IV de la figure 1; - la figure 5 est une perspective d'une forme de réalisation d'une plaque de fond de sole; et la figure 6 est une vue longitudinale partielle selon la ligne VI-VI de la figure 4. Le four du dessin est un four à détournement frontal ayant une chambre de chargement 1, une chambre de four 2 avec plusieurs zones de traitement et une chambre de trempe 3 hors de laquelle a lieu le déchargement du four sur un train de rouleaux 4 qui,selon la figure 2 du dessin, retourne vers la chambre de chargement 1. La chambre de chargement 1, selon la figure 1 du dessin, doit être ouverte et fermée par l'arrière au moyen d'une porte dont l'actionnement 5 est visible sous la forme d'un cylindre à air comprimé au-dessus de l'enveloppe du four. La chambre de chargement 1 comporte une table à rouleaux 6 sur laquelle repose un dispositif de réception des outils 7 pour accueillir les forets à traiter. La représen- tation est purement schématique car les détails du dispositif de réception des outils se retrouvent dans les figures du dessin décrites ci-après. Entre la chambre de chargement 1 et la chambre de four 2, on trouve une porte 8 qui est actionnée par l'intermédiaire d'un cylindre de manoeuvre 9. La chambre de four 2 proprement dite est revêtue d'un isolant 10, par exemple une sorte de manchon,et est accessible par une porte interne 11 qui est actionnable au moyen d'un cylindre de manoeuvre 12. Dans la chambre de four 2, se trouvent,selon la figure 1 du dessin, quatre dispositifs de réception des outils 7 qui,au moyen d'un cylindre pousseur 13 et d'un appareil de chargement et de transport non représenté, sont avancés plus avant dans le four de façon totalement automatique en fonction des périodes de cadence du traitement thermique. 6. Ils reposent sur une sole du four constituée comme un fond de refroidissement 14 et sont maintenus par un refroidisse- ment commandé à un niveau sensiblement égal de température. L'arrivée et le départ du réfrigérant au moyen de conduites tubulaires et de canaux de refroidissement du fond de refroidissement 14 sont indiqués schématiquement à la figure 1 du dessin. La transition allant de la chambre de four 2 à la chambre de trempe 3 est équipée à nouveau d'une porte interne et externe selon les portes 8 et 11 déjà décrites, de telle façon que les dispositifs de réception des outils 7 puissent être introduits pas à pas dans la chambre de trempe 3 à l'aide du mécanisme de transport du four et que les outils y soient refroidis par exemple par un gaz inerte. La circulation du gaz inerte a lieu au moyen d'une soufflante de refroidissement 15 effectuant une rotation à travers la chambre de trempe 3. La chambre de trempe peut être déchargée sur le train de rouleaux 4 au moyen de la porte 16. La figure 3 du dessin permet de voir que la soufflante de refroidissement 15, par l'intermédiaire de raccords tubulaires, conduites tubulaires et clapets d'arrêt, avec la chambre de trempe 3 incorporée, rend possible une circulation forcée de l'atmosphère de trempe qui refroidit les zones dépassant du dispositif récepteur des outils 7 des forets introduits à durcir 17. Le dispositif de réception des outils 7 est constitué par un support métallique 18 en forme de plaque dans lequel sont formés plusieurs trous borgnes 19 de façon répartie sur la face supérieure, qui sont destinés à maintenir les forets 17 debout par leur zone de serrage, comme représenté au dessin. Le support en forme de plaque 18 est fabriqué en un métal bon conducteur de la chaleur, la face inférieure étant plane en correspondan- ce avec le fond de la sole pour produire un transfert de chaleur aussi favorable que possible. La face supérieure par 7. contre est munie en direction de la chambre chaude d'une couche isolante 20 en laine de graphite qui est traversée par les trous borgnes 19, des garnitures tubulaires 21 étant alors prévues, comme le montre clairement la figure 6 du dessin, pour l'isolement et/ou le guidage. Une autre caractéristique essentielle du four décrit est la réalisation de la sole de la chambre de four 2 sous la forme d'un fond de refroidissement 14. La configuration structurelle précise ressort des figures 4, 5 et 6 du dessin. Selon ces figures, le fond de refroidissement 14 est constitué par plusieurs plaques de fond de sole 22 disposées l'une à côté de l'autre et en forme de U en section transversale, dans lesquelles sont réalisés des canaux de refroidissement 23 traversés par du réfrigérant. Selon la forme de réalisation montrée à la figure 5 d'une plaque de fond de sole, la fabrication des canaux de refroidissement 23 a lieu en découpant dans la face supérieure de la plaque de fond de sole 22 des rainures en méandre qui sont fermées par une plaque-couvercle plate 24 montée dessus et vissée. On utilise alors une matière bonne conductrice de la chaleur, en particulier de l'acier, et éventuellement également un alliage de cuivre. On peut noter à cet endroit que le guidage des canaux de refroidissement 23 selon la forme de réalisation de la figure 4 du dessin se distingue de celui prévu dans la plaque de fond de sole 22 de la figure 5 du fait que trois canaux de refroidissement sont répartis selon une coupe transversale l'un à c8té de l'autre au-dessus de la plaque de fond de sole. Par ailleurs, les plaques de fond de sole 22 comportent des orifices 25 et sont montées de façon à pouvoir se lever et s'abaisser sur les rouleaux excentriques 26. Ceux-ci sont disposés de façon à être répartis sur deux arbres excentriques 27-28 espacés l'un de l'autre et traversant longitudinalement la chambre de four 2, de telle manière que toutes les plaques de fond de sole 22 formant 8. le fond de refroidissement puissent bien y être supportées. Par les orifices 25,des rouleaux 29 fixés au four parviennent sensiblement dans le plan de la face inférieure des dispositifs de réception des outils 7; lors d'un abaisse- ment des plaques de fond de sole 22, ils exercent par mouvement d'excentrique une fonction de support pour les dispositifsde réception des outils 7. Il en résulte que, lors du transport des dispositifs de réception d'outils à travers les différentes zones du four de la chambre de four 2, les forces de friction peuvent être réduites en abaissant avant chaque cadence de mouvement les plaques de fond de sole 22 au moyen des rouleaux excentriques 26 et en transportant les dispositifs de réception des outils 7 seulement sur les rouleaux 29 faisant alors fonction de supports. Après terminaison des processus de transport qui ont lieu en cadence, les plaques de fond de sole 22 sont à nouveau levées au moyen des arbres excentriques 27,28 et reçoivent un contact de surface avec la face inférieure des dispositifs de réception des outils 7, de telle manière que, malgré l'échauffement au moyen des éléments chauffants de la chambre de four 2, les zones de serrage des forets se trouvant sur les dispositifs de réception d'outils 7 soient maintenues,par le fond de refroidissement et par l'isolement,à un niveau de température essentiellement faible et uniforme. Il n'est pas nécessaire de décrire le durcisse- ment partiel des zones de travail des forets à réaliser par ailleurs, car toutes les fonctions de four dont on traite ici sont en elles-mêmes connues. Grâce au four décrit, il- est pour la première fois possible de soumettre de façon simple et rapide un grand nombre de forets, en particulier également des grands forets de plus de 1O'mm de diamètre, à un durcissement partiel se rapportant seulement à la zone de travail. Le débit du four décrit est supérieur à 900 forets 9. à l'heure. En utilisant des réfrigérants distincts ou des températures de réfrigérants diverses, on peut contrôler le niveau de température stable désiré de la zone de serrage des outils, de telle façon que l'effet métallurgique du processus de traitement thermique peut s'exercer de façon optimale. 10. REVENDICATIONS 1. Four pour le traitement thermique partiel de forets et outils analogues comportant une zone de serrage et une zone de travail, et qui dans leurs zones de travail seules doivent recevoir des propriétés modifiées par le traitement thermique, en particulier une certaine dureté, au moyen d'un dispositif de chauffage et d'un dispositif de trempe, caractérisé en ce que la zone de serrage des outils est maintenue dans le four dans un dispositif de réception des outils (7), pendant le traitement de chauffage et de trempe à un niveau de température sensiblement égal et en ce que la zone de travail des outils (17) est exposée librement au réchauffement et à la trempe. 2. Four selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de réception des outils (7) est constitué par un support (18)en forme de plaque comportant plusieurs trous (19),de préférence des trous borgnes, dans lesquels les outils (17) sont maintenus debout par leur zone de serrage, et en ce que le support (18) est isolé et/ou refroidi pour maintenir le niveau de température pendant le traitement thermique. 3. Four selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la sole de la chambre de four (2) comporte un fond de refroidissement. 4. Four selon la revendication 3, caractérisé en ce que le fond de refroidissement est composé de plusieurs plaques refroidies (22) de fond de sole dans lesquelles sont formés des canaux de refroidissement (23) parcourus par le réfrigérant. 5. Four selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif de réception des outils (7) est constitué par une plaque métallique conduisant bien la chaleur dont la face inférieure est plane en corres- pondance avec le fond de sole et dont la face supérieure, en direction de la chambre de four (2), est pourvue d'une couche isolante (20) qui est traversée par les trous (19). 6. Four selon la revendication 5, caractérisé en ce que les, trous (19) sont munis de garnitures (21) en forme de petits tubes pour l'isolement et/ou le guidage. 7. Four selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que le fond de refroidissement ou les différentes plaques (22) de fond de sole ont en section trans- versale la forme d'une cuvette, et en ce qu'en surface les canaux de refroidissement (23) sont formés comme des rainure-s en méandre et sont fermés par une plaque couvercle plane (24). 8. Four selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que le fond de refroidissement ou les différentes plaques (22) de fond de sole sont montés de façon à pouvoir s'abaisser et en ce que des orifices (25) sont prévus pour recevoir des rouleaux (29) sur lesquels on peut faire passer avec peu de frottement un dispositif de transport du récepteur des outils (7) lorsque le fond de refroidissement est abaissé. 9. Four selon la revendication 8, caractérisé en ce que le fond de refroidissement ou les différentes plaques (22) de fond de sole sont montés sur des rouleaux excentriques (26). 10. Four selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il est conformé comme un four continu comportant une chambre de four (2) subdivisée en plusieurs zones et des chambres,séparées de celle-ci et respectivement disposées avant et après la chambre (2), pour le chargement (1) et la trempe (3), cette dernière pouvant fonctionner avec une soufflante de refroidissement (15) pour l'atmosphère de trempe ou bien en temps que chambre de trempe sous pression. 12. 11. Four selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'entre la station de déchargement et de chargement sont disposés des- trains de rouleaux (4) pour le retour des dispositifs de réception des outils (7).