Brevet FR2593192A1 — publié le 19870724

La présente invention est relative à une installation de chauffage et de trempe de pièces métalliques. L'invention se propose, en particulier, d'apporter une installation permettant de traiter sans déformation, et à cadence élevée, des pièces destinées à l'industrie mécanique, et en particulier des pièces de forme annulaire et de section de préférence réduite. Afin d'améliorer les caractéristiques mécaniques de certaines pièces en matériaux dits "trempants", celles-ci sont chauffées au-dessus de leur point de transformation, puis refroidies énergiquement pour trempe, et enfin, éventuellement, traitées dans un four de revenu. Afin de minimiser les déformations et les reprises ultérieures d'usinage, certaines pièces sont trempées sous presse. Les installations actuellement utilisées dans ce but présentent notamment les inconvénients suivants - temps de chauffage important - inertie des fours de traitement, ce qui limite les variations rapides de tem pérature en fonction des pièces traitées - risques de déformations, dues au transfert de la pièce à traiter de la cellule de chauffe à la cellule de trempe - ajustement de la pente de refroidissement non réalisé pendant la trempe - réglage de l'effort de la presse pendant le refroidissement de la pièce non réalisé. La présente invention se propose d'apporter une installation ne présentant pas les inconvénients des systèmes antérieurs. A cet effet, l'invention apporte une installation de chauffage et de trempe sous presse caractérisée en ce qu'elle comporte : un inducteur, dont la taille et la fréquence de la tension d'alimentation sont choisies en vue d'opérer un chauffage rapide et uniforme jusqu'à la température désirée ; un système de doigts en matériau céramique pour supporter la pièce durant le chauffage ; un plateau recevant lesdits doigts supports et déplaçable par un ensemble de vérins ; une presse pour maintenir la pièce durant la trempe, et une installation de trempe par jets, placée immédiatement au-dessus de l'inducteur de manière qu'en fin de chauffage, la pièce à tremper soit très rapidement placée en position de trempe. Selon l'invention, la trempe est assurée par un système de couronnes extérieure et intérieure concentriques à la pièce à tremper, ces couronnes, alimentées en fluide (s) de trempe sous pression, étant munies d'une pluralité de buses ou percées d'orifices de dimension appropriée pour refroidir la pièce par l'impact des jets. Selon l'invention, les doigts supports assurant la préhension des pièces ont des positions ajustables, pour prendre en compte les différents diamètres des pièces. Selon une autre caractéristique de cette invention, l'installation comprend un système de chargement automatique des pièces, assurant l'identification des caractéristiques physiques des pièces à traiter et transmettant les informations correspondantes à un automate de gestion, qui commande la position des doigts supports, fixe les caractéristiques du chauffage, détermine la pression à appliquer durant la trempe, et détermine les conditions de la trempe. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés, qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les dessins - la Figure 1 est une vue en élévation d'une installation selon l'invention ; et, - la Figure 2 est une vue schématique en plan de cette installation. L'installation de chauffage et de trempe sous presse représentée sur les dessins se propose de traiter, sans déformation et à cadence élevée, des pièces destinées à l'industrie mécanique, et en particulier des pièces de forme annulaire et de section réduite. Selon une caractéristique essentielle de cette invention, on effectue le chauffage et la trempe au même endroit. L'installation comprend un inducteur 10, dont les dimensions et la fréquence de tension d'alimentation sont déterminées en vue d'opérer un chauffage rapide et uniforme de la pièce 12, jusqu'à la température désirée. Pour maintenir la pièce pendant le chauffage, on prévoit une pluralité de doigts supports 14, en matériau céramique, dont la disposition et la forme sont choisies de manière à éviter les déformations plastiques dues à des porte-à-faux trop importants ou à un mauvais positionnement. Ces doigts supports 14 sont montés sur un plateau 26, et ils sont déplaçables par l'intermédiaire de vérins, tels que 18, ce qui permet de positionner avec précision la pièce 12, supportée par les doigts 14. L'installation comporte en outre une presse comprenant une pluralité de pièces trapézoidales ou triangulaires supérieures 20 et inférieures 22, disposées radialement sur des plateaux supérieur 24 et inférieur 16. Le plateau inférieur 16 est mu par un vérin 28, et le plateau supérieur 24 est soumis à l'action de ressorts 30. Le dispositif de trempe comprend essentiellement une couronne extérieure 32 et une couronne intérieure 34, concentriques à la pièce 12 à traiter, alimentées en fluide de trempe sous pression et pourvues d'une pluralité de buses ou d'orifices qui permettent de refroidir la pièce 12 par impacts de jets fluides. Ces jets peuvent être constitués soit par une solution aqueuse ou un brouillard, ou un jet gazeux ou tout autre fluide. Comme on le voit sur le dessin, le dispositif de trempe 32, 34 est placé immédiatement au-dessus de l'inducteur 10, de manière que la pièce 12 passe de la position chauffage 12' à la position trempe sous pression 12" par un léger soulèvement. On comprend que, pendant le chauffage, la pièce 12 est soutenue par les doigts céramiques 14. En fin de chauffage, la pièce est légèrement soulevée, pour être placée en face des couronnes de trempe 32 et 34. La forme des doigts supports permet à la pièce d'y reposer uniformément, ce qui permet d'obtenir une répartition homogène du fluide de trempe, et, en outre, de prendre en charge des pièces 12 de diamètre variable. La trempe est ensuite réalisée par l'impact des jets de fluide. Peu avant que le point de transformation soit atteint, la pièce 12 est serrée par les éléments supérieurs 20 et inférieurs 22 de la presse, la forme de ces éléments étant choisie pour permettre de réaliser des trempes de pièces de dimensions dif férentes. La trempe se poursuit alors que la pièce est maintenue par la presse ce qui réduit à un minimum les déformations d'ovalisation et de gauchissement de la pièce. L'installation comporte en outre des moyens automatiques de chargement. Ceux-ci peuvent consister par exemple en un robot 36, assurant le chargement et le déchargement (postes C et D, Figure 2). En outre, on prévoit des moyens assurant le contrôle et la gestion de l'installation. Le cycle thermique à suivre, pour chaque type de pièce 12, est facilement déterminé par des essais préliminaires. La prise en compte des différents diamètres des pièces à traiter est obtenue par les positions réglables radialement des vérins portant les doigts 14. Dans une telle installation automatique, le type de pièces à traiter est reconnu, par exemple, par une analyse d'images fournies par une caméra ou lecture d'un code barre, ou par tout autre moyen permettant d'identifier les dimensions et le type de pièce (notamment palpeurs, etc. ). Les caractéristiques de la pièce sont alors transmises à un automate de gestion, qui commande la position radiale des vains 18 et fixe la pression à appliquer à la presse de trempe. La pièce à traiter ayant été identifiée, l'automate de gestion fixe la puissance, la fréquence et la durée du chauffage correspondantes, ces paramètres ayant été identifiés par essais préalables et stockés en mémoire dans l'automate. De la même manière, l'automate de gestion gère la courbe de trempe en fonction du type de pièce, en contrôlant les vitesses des jets du fluide refroidissant et/ou les rapports des débits du fluide de refroidissement en fonction du temps, tous ces paramètres ayant été identifiés par des essais préliminaires. Parmi les avantages apportés par l'invention, on peut citer en particulier a) suppression des transferts de pièces entre les postes chauffage par induction et trempe sous presse ; b) obtention rapide de la température de chauffage de la pièce, avec une bonne uniformité et à cadence élevée c) possibilité de régler l'effort, durant la trempe sous pression, en fonction de la courbe de refroidissement d) prise en compte des différents diamètres de la pièce, pour le chauffage et pour la trempe sous presse e) contrôle du chauffage par la puissance, la fréquence d'alimentation et la durée ; et, f) contrôle de la courbe de trempe par gestion du fluide de trempe. Il demeure bien entendu que cette invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit et représenté, mais qu'elle en englobe toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 - Installation de chauffage et de trempe sous presse de pièces métalliques, caractérisée en ce qu'elle comprend : un inducteur (10) dont les dimensions et la fréquence de tension d'alimentation sont choisies en vue d'opérer un chauffage rapide et uniforme de la pièce (12) jusqu'à la température désirée ; un système de doigts en matériau céramique (14), pour supporter la pièce durant le chauffage, ces doigts étant mûs par des vérins (18), lesquels sont réglables radialement; un plateau (16) recevant les pièces de pressage, ce plateau étant déplaçable par un vérin (28) ; une presse (20, 22) pour maintenir la pièce durant la trempe, et une installation de trempe (32, 34) par jets de fluide, placée immédiatement audessus de l'inducteur, de manière qu'en fin de chauffage, la pièce à tremper soit légèrement soulevée pour venir se placer en position de trempe sous presse. 2 - Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la trempe est assurée par un système de couronnes extérieure (32) et intérieure (34) concentriques à la pièce à traiter et alimentées en fluide sous pression, ces couronnes étant pourvues d'une pluralité de buses ou d'orifices pour refroidir la pièce à tremper par l'impact des jets de fluide. 3 - Installation selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les doigts supports (14) ont des positions radiales réglables, pour prendre en compte les différents diamètres des pièces. 4 - Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un système de chargement automatique des pièces assurant l'identification des caractéristiques physiques des pièces à traiter et transmettant les informations correspondantes à un automate de gestion, qui commande la position des doigts supports des pièces, fixe les caractéristiques du chauffage, détermine la pression à appliquer durant la trempe, et fixe les conditions de cette dernière. 5 - Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la presse comprend une pluralité d'éléments trapézoïdaux ou triangulaires supérieurs et inférieurs (20, 22), disposés radialement sur des plateaux supérieur (24) et inférieur (16), le plateau inférieur étant mû par un vérin (28), et le plateau supérieur étant soumis à l'action de ressorts (30).