Brevet FR2537260A1 — publié le 19840608

Four multicellulaire pour le traitement thermique. thermochimique ou électrothemique de métaux sous atmosphère raréflée. a présente invention concerne un four multicellu- laire pour le traitement thermique, thermochimique ou électrothermique de métaux sous atmosphère raréfiée. Elle s'applique plus particulièrement au traitement thermique ou thermochimique de métaux, éventuellement par bombardement ionique, comprenant 9 en fin de cycle de traitement, un traitement final, de durée limitée, tel qu'une trempe0 On sait qu'il existe déjà de nombreux types de fours de traitement thermique ou thermochimique sous vide, à bac de trempe incorporé.Ces fours comprenent en général une cellule équipée de moyens de chauffage et éventuellement de refroidissement pour le traitement thermique ou thermochimique. ainsi qu'un équipement de trempe faisant intervenir une chambre munie d'un bac de trempe et communiquant avec la cellule de traitement par l'intermédiaire d'une cloison amovible et étanche, des moyens étant on outre prévus pour effectuer le transfert des pie ces de la cellule au bac de trempe et inversement. L'inconvénient de ces types de fours réside alors dans la sous-utilisation de 1 équipement de trempe, due au fait que la durée de la trempe est généralement négligeable par rapport à la durée du traitement propre ment dit En conséquence, la rentabilité de l'ensemble de l'installation se trouve altérée et le coût du traitement se trouve relativement élevé. L'invention a donc pour but de supprimer ces incon- vénients. Elle propose un four multicellulaire à bac de trempe incorporé, dans lequel le bac de trempe se trouve alimente en pie ces traitées dans les différentes cellules. Ainsi, le temps d'utilisation de l'installation de trempe peut outre multiplié par le nombre de cellules de traitement et sa rentabilité s'en trouve accrue d'au tant. D'une façon plus précise, le four multicellulaire selon invention se compose d'une enceinte métallique etanche, de préférence, à double parois, à l'intérieur de laquelle se trouvent disposées radialement une plu ral.té de cellules de traitement débouchant par des portes escamotables sur un volume central libre servant de zone d'évolution d'un automate destiné à la manutention des pièces à traitere Ce four comprend en outre, de préférence à l'ex- térieur de l'enceinte une chambre équipée d'un bac de trempe et communiquant avec le volume interne de l'enceinte par l'intermédiaire d'une porte ou cloison mobile étanche.Cette chambre peut également faire office de sas et comprendre en plus, une porte donnant acces à l'extérieur, de manière à permettre la sortie et éventuellement l'entrée des pièces à traiter. Pour éviter le refroidissement des pièces au cours de leur transfert des cellules de traitement jusqu'au bac de trempe, la susdite chambre peut directement 00,,'- muniquer avec le volume interne de l'une des cellules de traitement qui pourra alors éventuellement servir pour le maintien en température des pièces. Par ailleursm l'enceinte peut en outre être équipée d'un sas permettant l'introduction ou la sortie des pièces à traiter, ce sas comprenant une porte extérieure et une porte intérieure donnant accès à l'intérieur de l'encein te, à la périphérie de la zone d'évolution de l'automate. De préférence le volume de débattement de l'auto- mate se se trouve inscrit dans un cylindre à axe vertical Dans ce cas les cellules de traitement se trouvent disposées radialement, en étoile, avec leur orifice d'accès situe tangentiellement par rapport audit volume. Dans ce cas l'automate peut comprendre d'une part, un chemin de roulement monté rotatif sur la paroi supérieure du four au moyen d'un arbre d'entraînement coaxial au volume de débattement, cet arbre pouvant être entraîné en rotation et en translation axiale gràce à des servocommandes appropriées et, d'autre part, une fourche de manutention,par exemple en équerre,mobile sur le chemin de roulement grâce-à un dispositif d'entraîne- ment servocommandé. De préférence la partie de la paroi sur laquelle se trouve monté l'automate est amovible et constitue une trappe (trou d'homme) par laquelle on peut accéder à l'intérieur du four notamment en vue d'effectuer sa main tenance. Bien entendu, chacune des cellules de traitement. peut posséder ses propres moyens de traitement. Elle peut notamment comprendre: - des moyens de chauffage principaux ou annexes tels que par exemple des résistances électriques, - des moyens de refroidissement pouvant éventuellement être intégrés aux moyens de chaut'fage - des électrodes permettant d'effectuer tous types de traitements par bombardement ionique tels que la ni- truration, la carbonitruration, la boruration, les diverses cémentations, les dép8ts métalliques etc.... - des moyens permettant de contrer l'atmosphère de traitement à l'intérieur de la cellule (réalisation de vide, injection de gaz de traitement, régulation de température), etc Par ailleurs, chacune de ces cellules comporte ses propres moyens d'isolation thermique pour faire en en sorte qu(à l'intérieur de l'enceinte, dans les parties exterieures aux cellules, la température ne puisse pas s'élever au delà d'un niveau déterminé, à partir duquel l'emploi d'un automate deviendrait impossible. On notera en outre que la chambre comprenant le bac de trempe peut être équipée d'un système autonome de refroidissement de telle manière que la sortie des pièces en fin de traitement puisse s'effectuer dans les meilleures conditions, sans émission excessive de chaleur. Un mode de réalisation de l'invention sera décrit ci-après, à titre exemple non limitatif, avec reférence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une coupe schématique, dans un plan médian horizontal d'un four multicellulaire selon l'invention; La figure 2 est une coupe verticale schématique selon A-B de la figure 1 La figure 3 est une vue de face schématique partiellement en coupe, côté chambre de trempeS cette vue mettant en relief le circuit de refroidissement de la chambre de trempe; La figure 4 est un schéma théorique simplifié du circuit de contrQle de pression. Sur ces dessins, le four comprend tout d'abord une enceinte métallique étanche 1 de préférence à double parois,avec circulation de liquide de refroidis- sement entre les deux parois. Cette enceinte présente sensiblement la forme d'un ellipsoïde de révolution à axe de symétrie (petit axe) vertical. Le volume intérieur de ce four peut etre virtuelle- ment divisé en deux zones, à savoir, une zone centrale cylindrique 2 qui sert de zone de débattement d'un au tomate de manutention et une zone annulaire périphérique dans laquelle se trouvent radialement disposés, en étoile, quatre cellules de traitement 5 6, 79 8 et un sas 9 d'entrée des pièces à l'intérieur de l'enceinte 1. Chacune des cellules de traitement 5, 6, 7, 8 consiste en une chambre par exemple cylindrique ou parallélépipedique délimitée par des parois épaisses en matériau thermiquement isolant. Elle présente une ouverture donnant accès tangentiellement à la zone centrale cylindrique 2, cette ouverture pouvant être obture au moyen de portes thermiquementisolantes 10, 11, 12, 13, montées coulissantes le long de guides verticaux et pouvant être actionnées au moyen d'un moteur 142. Ces cellules de traitement 5, 6, ,-, 8, sont équipées de tous les moyens nécessaires pour effectuer le traitement proprement dit, tels que des moyens de chauffage, de refroidissement, des électrodes permettant un traitement par bombardement ionique, des moyens d'injection de gaz de traitement des moyens de contrôle de la tem pérature etc... L'une des cellules de traitement, (dans exemple représenté la cellule 8) comprend, au niveau de son fond, une ouerture qui correspond avec une ouverture de l'enceinte X et communique par l'intermédiaire d'une cloison étanche 14 mobile verticalement avec la chambre d'entrée 15 d'une installation de trempe montée à l'extérieur de l'enceinte 1. Cette installation de trempe comprend9 en dessous de la chambre d'entrée 15,un bac de trempe 16 ainsi que des moyens de transfert permettant de plonger les pièces déposées dans la chambre d'entrée dans le bac de trempe 16. La chambre d'entrée 15 communique également à l'er térieur au moyen d'une porte étenche 17 de sorte que l'ensemble de l'installation de trempe fait également office de sas notamment pour la sortie des pièces une fois traitées0 Le refroidissement de l'installation de trempe peut être assuré au moyen d'un circuit de circulation d'air (figure 3) faisant intervenir une ou plusieurs turbines 18 entraînées par un moteur 19 et un ou plusieurs échangeurs 20. Le sas 9 servant à l'accès et/ou éventuellement à la sertie des pièces comprend une chambre étanche 21 disposée radialement à l'intérieur de l'enceinte 1 selon une disposition analogue à celle des cellules de traitement 5, 6, 7, 8. Ce sas 9 communique à l'extérieur grâce à une ouverture ménagée dans l'enceinte 1 et obturable par une porte étauche 28 de type classique. Il communique, de l'autre côté, avec le volume de débattement 2 par l'intermédiaire d'une porte étanche 23 mobile dans un plan vertical. Comme précédemment mentionne, 19automate de manuten- tion des pièces à 19intérieur de 1 ' enceinte se compose d'un chemin de roulement horizontal 24 monté rotatif sur la paroi supérieure de l'enceinte 1, au moyen d'un arbre dtentralnement 25 coaxial au volume de débattement et entraîne en rotation au moyen d'un moteur 26 disposé à 1 extérieur de l'enceinte 1 Cet arbre peut en outre être entraîné en translation verticale, par exemple au moyen d'un système à vis entraîné par un deuxième moteur 27, également situé à l'extérieur de l'enoeinte 1.Sur ce chemin de roulement 24 est monté un chariot 28 actionné par l'intermédiaire d'un moteur 29 et d'un dispositif de transmission approprié. Ce chariot 28 supporte une fourche de manutention 30 en équerre, d'un type couramment utilise dans le cas de charges palet- tisées. La partie 31 de la paroi supérieure de l'enceinte 1, sur laquelle se trouve monté l'automate, est amovible et constitue une trappe (trou d'homme) par laquelle on peut accéde à l'intérieur du four, notamment en vue d'assurer sa maintenance. lien entendu le four précédemment décrit est équipé, à l'image des fours de traitement thermique à atmosphère raréfiée, d'une installation de pompage 32 permettant de réaliser, à 19intérieur de l'enceinte 1, un vide relatif De préférence, cette installation de pompage est reliée, comme représenté figure 4, d'un part, au volume intenrne de l'enceinte 1, et, d'autre part, au volume interne des cellules de traitement 3, 6, 7. On évite ainsi toute différence de pression cellules/enceinte pouvant nuire notamment au bon fonctionnement des cloisons mobiles 10, 119 12, obturant les cellules 5 6, 7 en cours de traitement. Par ailleurs, le sas 9 et la chambre d'entrée 13 de l'installation de trempe sont raccordés à une ins- tallation de pompage 34 séparée qui permet de réaliser la séquence de fonctionnement classique d'un sas0 On notera enfin que la commande du four peut s'effectuer au moyen d'une unité de commande qui pilote tous les organes du four (automate, portes étanches, cloisons mobiles, installations de pompage, injection de gaz de traitement, moyens de traitement) et ce, en fonction de données introduites en mémoire et se rappor- tant à la nature des pièces et à la nature du traitement que l'on désire réaliser. Ainsi l'invention permet avantageusement la réalisation de traitement à façon avec une rentabilisation des installations avoisinant celle des fours de traitement en continu de pie ces en grande série. REVENDICATIONS 1.- Four multicellulaire pour le traitement thermique, thermochimique ou electrothermique de métaux sous atmosphère raréfiée, caractérise en ce qu'il comprend une enceinte métallique étanche (1), de préférence à double parois, à l'intérieur de laquelle se trouvent disposées radialement une pluralité de cellules de trai- tement (5, 6, 7, 8), débouchant par des portes escamotables (10, 11, 12, 13), sur un volume central libre (2) servant de zone d'évolution d'un automate destine à la manutention des pièces a traiter, à l'intérieur de l'enceinte,en ce que ce four comprend, de préférence à l'extérieur de l'enceinte (1), une chambre (15) munie d'un bac de trempe et communiquant avec le volume interne de l'enceinte t1), par l'intermédiaire d'une porte (14) ou dBune cloison mobile étanche et en ce qu'il comprend en outre un sas (9) donnant accès à l'extérieur de len ceinte (1), de manière à permettre ljentrée et éventuel- lement la sortie des pièces à traiter. 2.- Four selon la revendication 1, caractérisé en ce que la susdite chambre munie d'un bac de trempe communique avec le volume interne de- l'une des cellules de traitement et comprend éventuellement une porte étanche (17) donnant à l'extérieur. 3.-Four selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le susdit sas (9) est situé à l'intérleur de l'enceinte et présente une ouverture située à la périphérie de la zone d'évolution (2) de l'automate. 4.- Four selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la zone d'évolution (2) de l'au- tomate est inscrite dans un cylindre à axe vertical et en ce que, dans ce cas, les cellules de traitement (5, 6, 7, 8), ainsi qu'éventuellement le susdit sas t9) se trouvent disposés radialement, en étoile, avec leur orifice d'accès situe tangentiellement par rapport à ladite zone t2). 3. Four selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la susdite enceinte (d) présente la forme dun ellipsoïde de révolution à axe de symétrie vertical. 6.- Four selon l'uns des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'automate comprend, d'une part, un chemin de roulement (24) monté rotatif sur la paroi supérieure de l'enceinte (1) au moyen d'un arbre d'entraînement (23) coaxial à la zone d'évolution (2), cet arbre (25) pouvant être entraîné on rotation et en translation axiale grâce à des dispositifs de servocomman- de respectifs (26, 27), et, d'autre part, une fourche de manutention (30) par exemple en équerre, mobile sur le chemin de roulement (24) grâce à un dispositif d'en- traînement servocommandé 7.- Four selon l9une des revendications précédentes, caractérisé on ce que la partie (31) de la paroi de l'en- ceinte (1) sur laquelle se trouve monté l'autemate est amovible et constitue une trappe (trou d'homme) par laquelle on peut accéder à l'intérieur du four, netamment en vue d'assurer sa maintenance. 8. - Four selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chacune des cellules de traitement (5,6, 79 8) possède ses propres moyens de traitement tels que, des moyens de chauffage principaux on annexes, des moyens de refroidissement éventuels9 des électrodes permettant d'effectuer tous types de traitement par bom- bardement ionique, et des moyens permettant de contrôler l'atmosphère de traitement à l'intérieur de la cellules 9. - Four selon l'uns des revendications précédentes, caractérisé en ce que chacune des cellules (5, 6, 79 8) comporte ses propres moyens d'isolation thermique. 10. Four selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la chambre (15) munie d'un bac de trempe (16) est équipée d'un système autonome de refroi dissement (18, 19, 20).