Brevet FR2518580A1 — publié le 19830624

L'invention concerne la cémentation de composante métalliques On décrira l'invention particulièrement à propos de la cémentation des marteaux utilisés dans les broyeurs à marteau mais il est entendu que l'invention n'est pas limitée à cette application et peut s'appliquer à la cémentation de nombreux autres types de composants. Comme on l'expliquera plus en détail ci-après, dans un broyeur à marteau, chaque marteau est normalement sous la forme d'une barre rectangulaire plane allongée formée d'acier doux Les marteaux sont sujets à une usure rapide par suite de l'action de broyage et,afin d'augmenter la longévité des marteaux, on les soumet donc normalement à un processus de trempe. Toutefois, étant donné que les marteaux sont conti- nuellement soumis à des chocs en service, on a trouvé qu'il ne faut pas les tremper dans toute la masse du métal car le métal devient alors fragile et sujet à la rupture sous les chocs auxquels les marteaux sont soumis Par conséquent, on donne normalement aux marteaux une couche superficielle dure par cémentation et/ou par rechargement dur en utilisant des techniques classiques De façon bien connue, les techniques classiques de cémentation ne peuvent réaliser le durcissement qu'à une profondeur limitée sous la surface d'un composant et un but de l'invention est de fournir un procédé de cémenta- tion par lequel on puisse durcir un composant à une plus grande profondeur efficace qu'antérieurement de manière à augmenter la longévité du composant. Selon l'invention, un procédé de cémentation d'un composant en acier consiste à former dans une partie de la surface à durcir de multiples trous ou évidements avant de soumettre le composant au processus de cémentation Ainsi, pendant le processus de cémentation, on durcit les surfaces intérieures des trous ou évidements, à la profondeur normale de cémentation, dans toutes les directions vers l'intérieur du composant Il se forme donc une " le" carburée autour de chaque trou ou évidement et l'effet est le même que si le composant avait été cémenté à une profondeuz égale à la pro- fondeur des trous ou évidements, en plus de la profondeur normale de cémentation. Les trous ou évidements sont, de préférence, d'égale grandeur et disposés en une configuration régulière sur la surface à cémenter. De préférence, l'espacement entre trous ou évide- ments adjacents est pratiquement égal ou inférieur à deux fois la profondeur normale de cémentation, de sorte que la zone carburée entourant Chaque trou ou évidement rencontre la zone carburée entourant un trou ou évidement adjacent. De façon similaire, dans le cas d'un trou ou évi- dement voisin d'un bord du composant, l'espacement entre le trou ou évidement et le bord est de préférence pratiquement égal ou inférieur à deux fois la profondeur normale de cémen- tation. Chaque trou ou évidement peut avoir une section circulaire et un diamètre uniforme Dans le cas de trous borgnes, le fond de chaque trou est de préférence plan et les trous ont de préférence une profondeur pratiquemnient égale. Dans le cas oe le composant en acier est un marteau pour broyeur à marteau comprenant une barre rectangulaire plane allongée, le procédé peut consister à former une rangée de trous borgnes le long de bords latéraux longitudinaux opposés de la barre auprès de chaque extrémité de celle-ci avant de soumettre la barre au processus de cémentationo L'invention a encore pour objet un composant métal- lique et, en particulier, un marteau four broyeur à marteau, formé-par l'un des procédés ci-dessus. On donne ci-après une description détaillée d'un mode d'exécution de l'invention en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une coupe verticale schématique d'un broyeur à marteau typique; La figure 2 est une coupe d'une partie terminale d'un marteau destiné à servir dans la machine de la figure 1: La figure 3 est une élévation latérale de l'ex- trémité du marteau de la figure 2; Les figures 4 et 5 sont des coupes fragmentaires à plus grande échelle de parties du marteau, montrant les zones cémentées. La figure 1 illustre schématiquement une forme classique de broyeur rotatif à marteau La machine comprend une chambre cylindrique creuse fixe 10 dans laquelle on amè- ne les matières à broyer par une entrée supérieure 11 A l'intérieur de la chambre 10 peut tourner coaxialement un rotor 12 à la périphérie duquel sont montés plusieurs mar- teaux 13, également espacés Dans la disposition représentée, quatre marteaux sont prévus bien que l'on puisse utiliser d'autres nombres commodes. Chaque marteau 13 est sous la forme d'une barre d'acier rectangulaire plane allongée munie d'un trou de mon- tage 14 auprès de chaque extrémité Les trous 14 constituent des moyens permettant de fixer l'une ou l'autre extrémité du marteau au rotor 12 comme indiqué en 15, de sorte que le mar- teau se dirige radialement vers l'extérieur en partant du rotor, son bout étant situé à une faible distance de la paroi périphérique de la chambre 10 Ainsi, les marteaux balaient la paroi de la chambre à mesure que le rotor tourne La ma- tière est ainsi broyée par le choc à grande vitesse des mar- têaux 13 en rotation La moitié inférieure de la paroi péri- phérique de la chambre 10 est sous la forme d'un tamis 16 de sorte que lorsque la matière broyée à l'intérieur de la cham- bre 10 a diminué suffisamment de grosseur, elle traverse le tamis 16 et arrive à une sortie 17. On comprend que l'opération de broyage est exécu- tée par le bord d'attaque dirigé radialement de chaque mar- teau, comme indiqué en 18 sur la figure 1, passant à une grande vitesse à travers la matière indiquée en 19 Le bord d'attaque 18 est donc vulnérable aux caractéristiques abra- sives de la matière broyée et il est donc sujet à l'usure. Les marteaux sont généralement fabriqués en par- tant de barres planes d'acier doux d'environ 6 mm d'épaisseur et dont la largeur va jusqu'à environ 60 mm La longueur des marteaux peut varier selon la structure particulière du broyeur à marteaux L'acier peut être celui de désignation En 32 B Du fait que deux trous de montage 14 sont prévus aux extrémités opposées de chaque marteau, on peut retourner le marteau autour de son axe longitudinal ou intervertir les extrémités, de sorte que n'importe lequel des quatre an- gles du marteau est en avant pendant la rotation du rotor - La longévité de chaque marteau est ainsi quadruplée car lors- qu'un angle est usé, on peut modifier la position du marteau de façon qu'un autre angle soit en avant Afin d'augmenter la longévité de chaque angle du marteau, on donne généralement- aussi aux marteaux une surface dure par des techniques clas- siques de cémentation ou par r'echargement dur, c'est-à-dire en soudant de la matière-dure sur les bords des angles du marteau. Comme indiqué plus haut, il est important de ne pas durcir le marteau dans toute la msse du métal car alors le métal devient fragile et sujet à la rupture sous les chocs auxquels les marteaux sont soumis Par conséquent, on cémente normalenfent les marteaux De façon bien connue, cela consiste à chauffer la matière dans un milieu carboné de manière à carburer la surface de la matière à une certaine profondeur, puis à refroidir la matière Dans le procédé classique, la profondeur de la couche cémentée est normalement de 0,5 à lmm et on peut obtenir une dureté de surface atteignant HV 830 O Toutefois, selon le procédé de l'invention, on for- me dans les surfaces de bord latéral de chaque marteau, auprès de chaque extrémité de celui-ci, une rangée de trous,borgnes 2 comme le montrent les figures 2 et 3, Chaque trou a une sec- tion circulaire et un fond plat et tous les trous sont d'égale profondeur Dans l'exemple particulier représenté, quand le marteau a environ 50 mm de largeur et 5 mm d'épaisseur, les trous ont environ 2,5 mm de profondeur et 2,5 mm de diamètre. On forme les trous par perçage ou autrement, dans les bords du marteau, avant d'effectuer la cémentation Par conséquent, pendant le processus de cémentation, les surfaces intérieures des trous se cémentent jusqu'à une profondeur de 0,5 à 1 mm. On obtient ainsi, autour de chaque trou, une"lle" carburée, comme le montrent les figures 4 et 5 o la couche cémentée est indiquée en hachures L'espacement entre trous adjacents et l'espacement entre chaque trou et le bord adjacent du marteau sont approximativement égaux à deux fois la profon- deur de cémentation, de sorte que les zones cémentées se rencontrent Par conséquent, l'effet est pratiquement le m 9 me que si la surface 21 du marteau avait été cémentée à une profondeur d'au moins environ 3 mm, c'est-à-dire à la profondeur des trous 20, outre la profondeur normale de cé- mentation. On a trouvé que ce procédé de cémentation, avec sa profondeur effectivement plus grande, augmente fortement la vie utile des marteaux. On comprendra que l'on peut former dans les mar- teaux, avant la cémentation, des trous ayant une forme, une grandeur et une disposition différentes et que la disposition représentée sert seulement d'exemple D'autre part, l'inven- tion n'est pas limitée à la fabrication de marteaux pour broyeurs à marteaux mais est applicable à tout composant mé- tallique lorsqu'il est désirable de cémenter celui-ci à une profondeur plus grande que celle que l'on peut obtenir par des techniques classiques. Quand le broyeur du genre représenté sur la figu- re 1 est en action, en utilisant des marteaux formés selon l'invention, les trous 20 se remplissent de matière à broyer tassée, comme indiqué en 22 sur les figures 4 et 5 Cela ré- tablit le bord plan ininterrompu du marteau. REVENDICATIONS 1 Procédé de cémentation d'un composant en acier, caractérisé par le fait que, dans une partie de la surface ( 21) à durcir, on forme de multiples trous ou évidements ( 20) avant de soumettre le composant ( 13) au processus de cémen- tation, de sorte que pendant le processus de cémentation les surfaces intérieures des trous ou évidements ( 20) se durcis- sent, à la profondeur normale de cémentation, dans toutes les directionsvers l'intérieur du composant. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les trous ou évidements ( 20) sont d'égale grandeur et disposés en une configuration régulière sur la surface à cémenter. 3 Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'espacement entre trous ou évi- dements ( 20) adjacents est pratiquement égal ou inférieur à deux fois la profondeur normale de cémentation, de sorte que la zone carburée entourant chaque trou ou évidement rencontre la zone carburée entourant un trou ou évidement adjacent. 4 Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'espacement entre un trou ou évidement et le bord du composant est pratiquement égal ou inférieur d deux fois la profondeur normale de cémentation, Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé par le fait que chaque trou ou évidement ( 20) a une section circulaire et un diamètre uni- forme. 6 Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 5, caractérisé par le fait que les trous ( 20) sont des trous borgnes et sont pratiquement d'égale profondeur. 7 Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 6, caractérisé par le fait que le composant en acier est un'marteau ( 13) pour broyeur à marteaux comprenant une barre rectangulaire plane allongée, le procédé consistant à former une rangée de trous borgnes ( 20) le long de bords latéraux longitudinaux opposés ( 21) de la barre, auprès de chaque extrémité de celle-ci, avant de soumettre la barre au processus de cémentation O 8 Composant en acier durci formé par un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7. 9 Marteau pour broyeur à marteaux formé par un procédé selon l'une quelconque des revendications l à 7. 10 Marteau pour broyeur à marteaux, caractérisé en ce qu'il comprend une barre d'acier rectangulaire plane allongée, comportant des rangées de trous borgnes ( 20) le long de bords latéraux longitudinaux opposés de la barre, auprès de chaque extrémité de celle-ci, le marteau ayant été cémenté et les surfaces intérieures des trous ( 20) étant durcies à la profondeur de cémentation dans toutes les direc- tions vers l'intérieur de la barre.