Brevet FR2512835A1 — publié le 19830318

L'invention est relative à un plateau de traitement thermique. Elle trouvera notamment son application dans la manutention de pièces devant être chauffées par un passage dans un four tunnel pour ensuite subir un traitement thermique tel que la trempe. Actuellement, les pieces qui doivent subir un traitement thermique sont préalablement conditionnées dans un plateau destine à les supporter durant leur passage dans un four tunnel pour les échauffer généra- lement jusqu'a une température d'environ 1.050 "C. Ces plateaux de traitement thermique sont réalisés en acier refractaire coulé monobloc, le type d'acier généralement utilisé a pour symbole, selon la norme AFNOR Z 40 CN 25-20. Ces plateaux ont un poids qui varie entre 70 et 80 kg. Les fours tunnels permettent le chauffage des plateaux de traitement thermique et leur contenu à la chafne, pour cela, les plateaux sont placés à la suite les uns des autres et ils sont poussés généralement par deux vérins placés a l'entrée du four tunnel. La sole du four présente des rails de guidage de la chaine de plateau, ces rails de guidage sont réalisés par un ensemble de galets alignés. La surface inférieure des plateaux est plane ce qui permet de reposer sur les galets et est munie de rainures de guidage afin de suivre le chemin tracé par le rail composé de galets. En fin de chaine, à la sortie du four tunnel, les plateaux de traitement thermique sont extraits du four par un dispositif muni de griffes qui accrochent le plateau par deux méplats transversaux réalisés à sa partie inférieure. Les plateaux de traitement thermique comportent deux renflements apparaissant en surlongeur dépassant sur chacun de ses côtés, ce qui permet le basculement automatique du plateau à la sortie du four tunnel dans un bac de trempe. Ces deux renflements, par leur dépassement, prennent appui sur deux longerons existants à la sortie du four, alors que le reste de l'ensemble du plateau, de moindre largeur, bascule par gravité entre les deux longerons du four, compte tenu de la position excentrée des deux renflements du plateau. Les plateaux de traitement thermique disposent également de deux trous coaxiaux réalisés sur chacun de ses côtés, ce qui permet la manutention du plateau par une griffe de levage puis, de transporter le plateau à nouveau vers l'entrée du four afin qu'il soit rechargé en pieces et reconditionné dans le four. Toutefois, de nombreux inconvénients sont liés aux plateaux actuels. Tout d'abord, leur masse importante, qui est généralement sensi blement égale à la masse de pièces transportées, entraîne une consommation énergétique de chauffage importante liée à l'inertie thermique du plateau. D'autre part, la duree de vie des plateaux actuels est relativement courte, de l'ordre d'une année. Les raisons de cette détérioration rapide sont multiples et sont engendrées par l'aspect massif du plateau. En effet, afin que le plateau puisse avoir une bonne rigidité, il est nécessaire de prévoir une épaisseur de réalisation importante. Or, pour des raisons multiples comme par exemple le gradient de température engendré a l'entrée du four, il se crée des contraintes internes par une dilatation non uniforme, ce qui détériore rapidement le plateau. De plus, la sole des fours travaille et cela a pour conséquence de lui ôter sa planeite, de même les rails liés à la sole perdent leur aspect rectiligne. Il en resulte que les plateaux, selon leur position dans le four, ne sont plus supportés correctement par l'ensemble des rails et subissent ainsi des contraintes dangereuses, qui à la longue, finissent par détériorer le plateau. L'utilisation d'aciers réfractaires spéciaux rend leur reparation délicate, ce qui oblige généralement un remplacement systématique de ces plateaux au bout d'un an d'utilisation. Or, le coût des matériaux utilisés pour la réalisation de ces plateaux est très élevé. Le but de la présente invention est de proposer un plateau de traitement thermique réalisé en plusieurs parties. L'ensemble constitué pourra subir des dilatations ou des retraits libres, ce qui lui permettra de réduire les contraintes internes. Les differentes pièces composant le plateau pourront être échangées en cas d'usure ce qui limitera les coûts d'entretien. La masse totale du plateau sera fortement reduite par rapport à ceux existants actuellement, tout en présentant une rigidité longitudinale identique, ce qui permettra de réduire les dépenses énergétiques de chauffage. L'ensemble disposera de moyens articulés qui permettront de rattraper les défauts de planéité de la sole du four, afin que le plateau soit toujours en contact avec les rails de guidage. Un autre but de la présente invention est de proposer un plateau de traitement thermique qui soit directement adaptable au four existant et substituable au plateau utilisé actuellement. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, qui n'est cependant donnée qu'a titre indicatif, et qui n'a pas pour but de limiter l'invention. Le plateau de traitement thermique destiné à contenir une ou plusieurs pieces durant leur passage a l'intérieur d'un four tunnel est caractérisé par le fait qu'il est constitué d'un bac et d'une ossature de support composée de plusieurs pièces, dissociée du bac qui présente des moyens articulés autorisant d'une part un déplacement vertical des pièces de l'ossature et d'autre part une rigidité de l'ensemble du plateau dans le plan horizontal. L'invention sera mieux comprise si l'on se réfere à la description ci-dessous, ainsi qu'aux dessins en annexe qui en font partie inte- grante. La figure 1 schématise, à titre d'illustration de l'invention, une vue éclatée des différentes pièces composant le plateau selon un mode préférentiel de réalisation. La figure 2 schématise le mode de liaison utilisé entre les patins et les tronçons d'arbres composant l'ossature du plateau. La figure 3 illustre la jonction de deux tronçons d'arbres dans un patin. La figure 4 schématise un mode de liaison envisageable entre le bac et l'ossature du plateau. La figure 1 illustre les différentes parties composant le plateau selon l'invention. Le plateau est tout d'abord composé d'un bac à sa partie supérieure destiné à contenir les pieces qui doivent subir le traitement thermique, et ensuite d'une ossature 2 qui sert de support au bac 1 et qui est composée de plusieurs pieces. L'ossature du bac est destinée à reposer sur la sole du four et présente des moyens articulés qui permettent un déplacement vertical des pièces de l'ossature afin de compenser les défauts de planéité de la surface de la sole du four. Par contre, dans le plan horizontal, l'ensemble des pièces composant le plateau présentent une rigidite. Afin de minimiser les contraintes internes, l'ensemble des pieces constituant le plateau seront dimensionnées de telle sorte qu'elles puissent subir des dilatations ou des retraits libres. Le bac 1 pourra entre de forme quelconque, par exemple rectangulaire comme représenté à la figure 1 et pourra éventuellement presenter une surface ajourée pour permettre une chauffe efficace et un traitement éventuel par insufflation. Il pourra avantageusement être muni d'un rebord 3 qui permettra d'éviter que les pièces puissent tomber hors du bac durant leur transport. Le bac étant supporté par l'ossature ne supportera que la contrainte imposée par le poids des pièces transportées et par conséquent pourra être d'épaisseur relativement modeste par exemple 4 à 5 mm. Toutes les pièces composant le plateau seront réalises à partir de matériaux adaptés comme par exemple de l'acier ou alliage réfractaire tel le Z 40 CN 25-20 de la norme AFNOR. L'ossature sera notamment composée de patins longitudinaux 4 qui reposeront par leur partie inférieure présentant une surface plane 5 sur la sole du four et qui présenteront à leur partie superieure une surface d'appui 6 sur laquelle reposera le bac 1. Ces patins 4 en forme de barreaux se présenteront, de préfé- rence, sous la forme d'une semelle 7 surmontée d'une rainure 8 longitudinale, ce qui permettra de limiter leur poids tout en conservant une bonne rigidité longitudinale. Les patins 4 présenteront une possibilité de deplacement dans le ssens vertical afin de corriger les defauts de planéité de la sole du four. Le bac 1 pourra reposer sur la partie supérieure des nervures 8. Les différents patins 4 seront sensiblement paralleles entre eux et leur direction longitudinale sera dirigée dans le sens de déplacement du plateau dans le four. Les patins 4 seront reliés entre eux par l'intermédiaire de tronçons d'arbres 9 qui composent également des pièces de l'ossature 2. Un tronçon d'arbre 9 reliera deux patins 4 avec des moyens de liaison souples ce qui autorisera une mobilite du patin 4 vis-à-vis du tronçon d'arbre 9. La liaison du tronçon d'arbre sur le patin présentera un degré de liberté dans le sens vertical. Dans le mode de réalisation choisi, la liaison permettra également une possibilité de débattement angu laire du patin selon son axe longitudinal. Les tronçons d'arbres 9 présenteront dans leur ensemble une section circulaire particulièrement adaptée au traitement thermique. Le mode de liaison adopté à titre préférentiel entre les tron çons d'arbres 9 et les patins 4 est illustré à la figure 2. Les tronçons d'arbres 9 presenteront au niveau de leur liaison avec les patins 4 une portion oblongue 10 qui viendra se placer dans une cavité 11 réalisant les patins débouchant lateralement. Afin de pouvoir introduire la portion oblongue 10 dans la cavité 11, celle-ci présentera une ouverture de la forme par exemple d'une fente 12 par laquelle sera introduite la portion oblongue.Les dimensions de la cavité 11 et de la fente 12 seront telles que la partie oblongue 10 puisse être engagé dans la fente et la cavité par son petit coté puis que, après avoir effectuer un quart de tour, la partie oblongue 10 ne puisse plus être degagee de la cavité 11 par la fente 12 qui présente ainsi son grand côté à l'entrée de l-a fente 12. Il convient donc que la dimension de la fente soit de dimension inferieure au grand coté de la section oblongue mais supérieure à son petit côtés. La dimension de la cavité 11 dans le sens longitudinal du patin correspondra sensiblement à la dimension du grand côté de la portion oblongue, afin qu'une fois le tronçon d'arbre 9 mis en place dans le patin 4, la liaison présente une rigidité dans le sens longitudinal. La forme de l'oblong sera telle qu'il soit possible de lui faire effectuer un quart de tour après l'avoir introduit dans la cavite 11 par la fente 12. Afin de maintenir latéralement les portions oblongues 10 dans les cavités 11, ces portions oblongues 10 présenteront avantageusement latéralement des joues 13. L'écartement entre ces joues 13 correspondra sensiblement a la largeur du patin ou de la cavite 11 afin de limiter le jeu latéral des tronçons d'arbres 9 vis- -vis des patins 4. Toutefois, un certain jeu est nécessaire afin d'autoriser un libre débattement des patins et pour interdire toute contrainte entre les différentes pieces. Dans le mode de réalisation adopte, les liaisons entre les tronçons d'arbres 9 et les patins sont réalisées aux extrémités de chaque patin 4. Il a éte envisage l'utilisation de trois patins pour adapter le plateau au four tunnel traditionnel, mais ce nombre n'est pas limitatif. Au niveau de la liaison de deux tronçons d'arbres 9 sensiblement coaxiaux sur un même patin 4, comme représenté a la figure 3, les extrémités 14 des tronçons d'arbres 9 seront avantageusement arrondies, afin d'éviter toute gêne mutuelle lors des debattements de ces tronçons d'arbres 9 les uns par rapport aux autres. Les tronçons d'arbres 9 présenteront des moyens de liaison au bac 1. Dans le cas de l'utilisation d'un plus grand nombre de patins, les tronçons 9 n'auraient pas tous à être reliés au bac 1, mais dans ce cas, un autre moyen de liaison, à la portée de l'Homme de l'Art, devrait étre envisagé au niveau du raccord sur les pati-ns 4. Le mode de liaison du tronçon d'arbre 9 sur le bac lavanta- geusement envisage ici autorise un certain debattement angulaire du tronçon d'arbre 9 vis- -vis du bac 1 autour d'un axe de rotation sensiblement parallèle à ltaxe longitudinal des patins 4, par contre, la liaison offre une rigidité dans le sens longitudinal. -Il faut noter que c'est la liaison des tronçons d'arbres 9 sur le bac 1 qui empêche les tronçons 9 de pivoter et ainsi de se dégager des patins. L'assemblage de toutes les pièces composant l'ossature est ainsi rendu permanente après avoir relie les tronçons d'arbres 9 au bac 1. La figure 4 illustre un mode de liaison possible, dans lequel le tronçon d'arbre 9 présente un coude 15 qui présente un épaulement 16 et un tenon 17 dans lequel est engagé un orifice 18 réalisé dans le bac 1. Le tenon 17 sera par exemple cylindrique, alors que l'orifice 18 sera oblong dont le petit axe sera dirigé selon l'axe longitudinal des patins et aura une dimension sensiblement identique à celle du tenon 17. A l'extrémité de ce tenon 17, on pourra par exemple fixer une rondelle 19 par un moyen adequat de telle sorte que le tronçon d'arbre puisse osciller selon un axe de rotation sensiblement parallèle à la direction longitudinale des patins mais soit maintenu rigidement dans cette direction. Les dimensions des coudes 15 doivent être telles que le plateau en appui sur une surface plane repose sur les patins 4 et non pas sur les épaulements 16. Au niveau des extrémités 20 de tronçons d'arbres 9 débouchant latéralement vis- -vis du plateau, celles-ci pourront présenter avantageusement un renflement muni d'un trou 21 sensiblement coaxial au tron çon d'arbre 9. Dans ces trous 21 pourront venir s'introduire les griffes de manutention d'un engin de levage ce qui permettra en fin de chaîne, à la sortie du four et après renversement du plateau de transporter le plateau de nouveau vers l'entrée du four tunnel afin qu'il soit recharge à nouveau avec des pièces à traiter. Le renversement du plateau pourra s'effectuer de maniée analogue à celle utilisée pour les plateaux actuels soit en utilisant des longerons en sortie de four situés de part et d'autre du plateau de telle sorte que les extrémités 20 saillantes du plateau reposent sur ces longerons permettant ainsi le basculement du plateau et de son contenu qui ne sera en appui que sur les extrémités 20. De même, les tronçons d'arbres 9 pourront présenter des méplats saillants vers le bas 22, afin que, en sortie du four tunnel, des griffes de manutention puissent venir extraire le plateau du tunnel en accrochant le plateau au moyen de ces méplats 22. Généralement, les plateaux sont poussés dans le four tunnel les uns à la suite des autres par un ou plusieurs vérins situés à l'entrez du tunnel. Il sera donc avantageux que les patins 4 présentent à leur extrémité une surface d'appui 23 sur laquelle les vérins pourront venir s'appuyer. Il sera avantageux de concevoir des patins de dimension telle que lorsque les plateaux sont pousses les uns à la suite des autres dans le four, ils soient en contact uniquement par leur patin et non pas par leur bac. En effet, les patins, par construction, présentent une bonne rigidité mecanique axiale et par conséquent ils seront à même d'encaisser les efforts de poussée qui peuvent être importants lorsque la chaine de plateau est longue puisque le dernier plateau introduit pousse l'ensemble des autres. Dans le mode de réalisation choisi, le plateau est prévu pour être poussé par deux vérins s'appuyant sur les surfaces extrêmes 23 des deux patins 4 extérieurs. a longueur de ces patins extérieurs 4 sera superieure à la largeur du bac 1, afin que lorsque les plateaux sont introduits dans le four, ils sont en contact par les surfaces 23 de leur patin extérieur. En général, les soles de four tunnel sont munies de moyens de guidage des plateaux qui se présentent sous la forme de rails constitués par un ensemble de galets alignés. Les patins 4 reposent ainsi par leur surface inférieure plane 5 sur les rails de guidage constitués de galets prévus a cet effet. Le guidage des patins 4 vis-à-vis des galets est assuré au moyen de nervures 24 réalisées longitudinalement sur la face inferieure 5 des patins. Il est également possible d'envisager un bac 1 constitué de plusieurs parties par exemple articulées selon un axe de rotation longitudinal situé sensiblement au milieu du plateau. Le mode de réalisation qui vient d'être decrit n'est donné qu'à titre indicatif, et d'autres mises en oeuvre de la présente invention, à la portée de l'Homme de l'Art, pourraient être envisagees sans pour autant sortir du cadre de celle-ci. Par exemple, le nombre de patins mis en oeuvre ainsi que les moyens de liaison qui leur permettent un débattement vertical n' ont été donnés ici qu'a titre indicatif. REVENDICATIONS 1. Plateau de traitement thermique destine à contenir une ou plusieurs pièces durant leur passage à l'intérieur d'un four tunnel, caractérisé par le fait qu'il est constitué d'un bac (1) et d'une ossature (2) de support composee de plusieurs pieces, dissociee du bac qui présente des moyens articulés autorisant d'une part un déplacement vertical des pièces de l'ossature (2) et d'autre part une rigidité de l'ensemble du plateau dans le plan horizontal. 2. Plateau de traitement thermique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'ossature (2) de support est notamment composée de patins (4) longitudinaux sensiblement parallèles entre eux qui présentent une possibilité de débattement vertical, sur lesquels repose le bac (1). 3. Plateau selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les patins (4) sont reliés entre eux par des tronçons d'arbres (9) qui presentent au niveau de leur liaison un degré de liberté dans le sens vertical et éventuellement une possibilite de debattement angulaire selon un axe de rotation correspondant sensiblement à l'axe longitudinal des patins (4). 4. Plateau selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les tronçons d'arbres (9) présentent dans leur ensemble une section circulaire. 5. Plateau selon la revendication 3, caractérise par le fait que les patins (4) présentent au moins une cavité (11) débouchant late- ralement, munie d'une fente (12) par laquelle est introduite la portion oblongue (10) du tronçon d'arbre (9) correspondant, la dimension de la fente (12) étant inférieure au grand côté de la portion oblongue (10) et superieure a son petit côté. 6. Plateau selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les tronçons d'arbres (9) présentent au moins à l'une de leurs extrémités une surface arrondie (14). 7. Plateau selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les tronçons d'arbres (9) présentent des moyens de liaison au bac (1) qui permettent un débattement angulaire du tronçon d'arbre (9) par rapport au bac (1) selon un axe de rotation sensiblement parallèle à l'axe longitudinal des patins (4). 8. Plateau de traitement thermique pou-r four tunnel dans lequel les plateaux sont poussés les uns à la suite des autres par un ou plu sieurs vérins situes a l'entrée du tunnel, les plateaux etant guidés sur la sole du four dans le tunnel par au moins un rail de guidage eventuellement formé par un ensemble de galets alignes selon la revendication 2, caractérise par le fait que les patins (4) présentent à leur partie inférieure une surface plane (5) d'appui sur les galets de la sole du four et une ou plusieurs nervures (24) longitudinales sur cette face plane de guidage du patin (4) le long du rail. 9. Plateau de traitement thermique selon la revendication 8, caractérisé par le fait que les patins (4) présentent une grande rigidité axiale et éventuellement au moins à l'une de leurs extrémités une surface d'appui (23) qui reçoit le vérin de poussee ou qui reçoit la surface homologue du plateau voisin dans la chaîne de plateaux formée dans le four. 10. Plateau de traitement thermique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le bac (1) est formé de plusieurs parties éventuellement articulées.