Brevet FR2606790A1 — publié le 19880520

La présente invention concerne un procédé de trai- tement thermique de petites pièces ou petits articles, dans lequel ces derniers sont traités en atmosphère de gaz protecteur, puis sont plongés dans un bain d'huile o ils sont refroidis brusquement et trempés. L'invention couvre également une installation pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus. Les fours de traitement thermique de petites pièces métalliques sont connus. Il s'y produit une cémen- tation de ces pièces dans une atmosphère de gaz protec- teur ou inerte. Les pièces sont ensuite traitées dans une chambre suivante de trempe à l'huile, contenant un bain d'huile dans lequel les pièces cémentées sont plon- gées et donc trempées. A cet effet, le four peut fonc- tionner en continu et comporter une cuve de trempe à l'air libre ou bien fonctionner par charges successives et comporter une chambre de trempe incorporée. Dans les deux cas, le traitement est fait en atmosphère de gaz protecteur. Un inconvénient des installations et procédés connus de traitement thermique de petites pièces métal- liques réside dans le fait que les vapeurs d'huile déga- gées par le bain dans la chambre de trempe diffusent dans la chambre de traitement thermique. Lorsque, en particu- lier, les pièces chaudes sont plongées dans l'huile, il se dégage de grandes quantités de vapeur d'huile. Ces vapeurs polluent l'atmosphère gazeuse de la chambre de traitement et polluent de plus les pièces à traiter, du fait du dépôt de gouttelettes d'huile, ce qui nuit au résultat des opérations. Pour traiter les vapeurs d'huile et les maintenir à l'écart de l'enceinte du four, le gaz protecteur est jusqu'à présent refoulé en grande quantité dans les cham- bres, de façon que le courant de gaz maintienne les vapeurs qui se dégagent dans la chambre de trempe à l'écart de l'enceinte de traitement en permettant de les brûler. Du fait que le gaz inerte est également utilisé comme gaz de balayage, il en faut constamment une quanti- té plus grande que nécessaire pour le traitement thermi- que proprement dit, ce qui entraîne des coûts élevés. Par ailleurs, comme l'huile évaporée est brûlée, il faut en amener au bain de nouvelles quantités. A partir de ces constatations, l'invention vise donc un procédé et une installation permettant d'éliminer les vapeurs d'huile de manière simple et économique. Conformément au procédé selon l'invention, on aspire, au-dessus du bain d'huile, l'atmosphère de gaz protecteur enrichie de vapeurs d'huile, puis on en sépare cette huile que l'on renvoie dans le bain et l'on retourne également le gaz épuré et débarrassé des vapeurs d'huile à l'enceinte de traitement thermique. On obtient ainsi cet avantage que l'atmosphère de gaz protecteur et l'huile suivent des circuits dis- tincts, le gaz épuré étant renvoyé à l'enceinte de trai- tement thermique et l'huile séparée étant également ren- voyée dans le bain d'huile. Il se crée de cette manière une circulation du gaz empêchant les vapeurs d'huile qui se dégagent du bain de parvenir à l'enceinte de traite- ment, puisqu'elles sont immédiatement aspirées. Par ailleurs, du fait que le gaz est recyclé, il n'en est consommé qu'une faible quantité. De même, le recyclage de l'huile diminue sa consommation. On obtient un condi- tionnement rapide du gaz protecteur. On crée avantageusement l'aspiration avant l'ins- tant o les petites pièces sont plongées dans le bain d'huile, car c'est notamment quand ces pièces chaudes sont plongées dans ce bain qu'il se dégage des quantités considérables de vapeurs d'huile qui polluent le gaz pro- tecteur. Selon une autre caractéristique du procédé, on contrôle et l'on corrige le cas échéant la composition de l'atmosphère protectrice recyclée. Il est ainsi pos- sible de contrôler continuellement et de manière simple l'atmosphère dans l'enceinte de traitement thermique, sans avoir besoin de conduites spéciales de prélèvement et de réalimentation. A partir d'une installation qui comprend une enceinte de traitement thermique sous atmosphère de gaz protecteur, suivie d'une chambre de trempe à l'huile contenant un bain d'huile, une porte étant éventuellement disposée entre ces chambres, un agencement destiné à la mise en oeuvre du procédé comprend, sur la chambre de trempe, un moyen d'aspiration du gaz pollué par les vapeurs d'huile dégagées du bain, un séparateur de l'huile contenue dans ce gaz aspiré, ainsi que des con- duites de retour partant dudit séparateur, d'une part vers l'enceinte de traitement thermique pour le gaz épuré et d'autre part vers la chambre de trempe pour l'huile récupérée. Le moyen d'aspiration est avantageusement une pompe de circulation qui, conformément à une autre caractéristique de l'invention, est disposée dans le conduit de retour vers l'enceinte de traitement thermique. Au moyen de cette pompe, il est techniquement aisé d'aspirer dans la chambre de trempe, le gaz enrichi de vapeurs d'huile. Le fait de disposer la pompe de circula- tion dans le conduit de retour à l'enceinte de traitement l'empêche d'être polluée par l'huile. Dans une forme de réalisation avantageuse, le dis- positif séparateur comporte des serpentins refroidisseurs parcourus par un fluide de refroidissement, l'eau par exemple, sur lesquels on fait passer l'atmosphère aspirée. Un appareil refroidisseur à serpentins de ce genre est très facilement réalisable et fonctionne par ailleurs de manière très fiable. Dans le cas o il existe une porte entre l'en- ceinte de traitement thermique et la chambre de trempe, son ouverture est couplée avec la mise en marche du moyen d'aspiration, ce qui permet de profiter de cet avantage que, lorsque la porte est fermée, les vapeurs d'huile ne peuvent diffuser de la chambre de trempe à l'enceinte de traitement thermique, si bien qu'il n'y a pas risque de pollution et qu'il n'y a donc pas besoin d'aspirer pour épurer. Ce n'est que lorsque la porte est ouverte que les vapeurs d'huile risquent de passer de la chambre de trempe à l'enceinte de traitement. Ce risque est particulièrement grand si les pièces sont plongées dans le bain d'huile immédiatement après l'ouverture, en dégageant du fait de leur température une grande quantité de vapeurs d'huile qui peuvent alors parvenir très aisé- ment à l'enceinte de traitement. Cependant, du fait que la mise en route du moyen d'aspiration est couplée avec l'ouverture de la porte, les vapeurs d'huile dégagées sont aspirées immédiatement. Selon une autre caractéristique de l'invention, pour faciliter l'aspiration et l'écoulement, un cône convergent est disposé dans la zone d'aspiration de la chambre de trempe. Enfin, conformément à encore une autre caractéris- tique, un dispositif de contrôle et de correction de la composition de l'atmosphère protectrice est monté dans le conduit de retour vers l'enceinte de traitement ou dans cette enceinte. Il permet de contrôler et éventuel- lement de corriger la composition de cette atmosphère sans avoir besoin de branchements auxiliaires. Comme - l'aspiration fait circuler le gaz en continu, il est possible d'effecteur en permanence ce contrôle ou cette correction, de façon que le traitement thermique des pièces reste uniforme sur une longue période. L'invention va être décrite maintenant de manière détaillée en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif, représentant une vue schématique en élévation d'une installation,comportant une enceinte de traitement thermique et une chambre de trempe à l'huile,destinée au traitement thermique de petites pièces métalliques. Une enceinte 1 de traitement thermique comporte (à gauche sur la figure) une porte 2 par laquelle les pièces sont introduites pour être soumises au traitement. Celui-ci est effectué en atmosphère de gaz protecteur, l'enceinte de traitement comportant en haut un conduit 3 d'arrivée de ce gaz. Des flèches symbolisent le sens de l'écoulement du gaz dans l'enceinte 1. Une chambre 4 de trempe à l'huile, contenant un bain d'huile 5, fait suite, à droite de la figure, à l'enceinte de traitement 1. Une porte 6 sépare l'enceinte 1 de la chambre 4. Les pièces sont retirées de la chambre 4 par une autre porte 7. Les pièces métalliques cémen- tées subissent dans le bain 5 un traitement complémen- taire qui consiste en une trempe. La chambre de trempe 4 comporte à sa partie supé- rieure un dispositif 8 de brûlage de l'huile. Cette chambre 4 comporte par ailleurs un moyen d'aspiration et un séparateur de l'huile, qui sont des- tinés à aspirer l'atmosphère de gaz enrichie et polluée de vapeurs d'huile dégagées par le bain 5 et à en séparer cette huile. A cet effet, une pompe de circulation 9 aspire par un conduit ce gaz pollué de la chambre 4 et l'entraîne dans un séparateur 11. Celui-ci peut comporter par exemple des serpentins parcourus par un fluide refroidisseur tel que l'eau, sur lesquels passe le gaz aspiré et se dépose l'huile entraînée. Cette huile déposée est renvoyée dans le bain 5 de la chambre de trempe 4 par une conduite de retour 12. Pour améliorer l'introduction de l'atmosphère polluée qui se trouve au-dessus du bain 5, dans la con- duite 10, celle-ci est raccordée à la chambre 4 par l'intermédiaire d'un cône convergent 13. L'atmosphère polluée entraînée par aspiration étant débarrassée des vapeurs d'huile dans le séparateur 11 et donc épurée, elle est ramenée à l'enceinte de trai- tement thermique 1 par un conduit 14, dans lequel est également disposée la pompe 9. Le fonctionnement de la pompe 9 peut être couplé avec la manoeuvre de la porte 6 située entre l'enceinte de traitement 1 et la chambre de trempe 4; c'est-à-dire que ladite pompe 9 est mise en marche lorsqu'on ouvre cette porte 6 pour faire passer une charge de pièces cémentées de cette enceinte de traitement 1 à cette chambre de trempe 4. Par ailleurs, un dispositif de contrôle et de correction de la composition du gaz épuré peut être monté dans le conduit de retour 14, entre le séparateur 11 et l'enceinte de traitement 1. Ce contrôle et cette correc- tion peuvent être effectués par l'équipement de régula- tion du four. L'agencement décrit crée pour l'atmosphère protec- trice un circuit formé par l'enceinte 1 de traitement ther- mique, la chambre 4 de trempe à l'huile, la conduite 10, le séparateur 11, le conduit de retour 14 et la pompe 9, ce qui empêche les vapeurs d'huile qui se dégagent du bain 5 de parvenir à ladite enceinte de traitement, de polluer son atmosphère et de souiller les pièces qui s'y trouvent. Ces vapeurs sont éliminées immédiatement grâce au circuit d'aspiration. Il va de soi qu'il est possible d'apporter diver- ses modifications au procédé et à l'installation de trai- tement thermique de petites pièces métalliques, repré- sentés et décrits, sans s'écarter du domaine de l'inven- tion. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement thermique de petites pièces, dans lequel on traite thermiquement ces pièces en atmosphère de gaz protecteur, puis on les plonge dans un bain d'huile o elles sont trempées, procédé caractérisé en ce que l'on aspire l'atmosphère polluée de vapeurs d'huile audessus du bain; on en sépare cette huile et on la renvoie dans le bain; et l'on renvoie l'atmosphère épurée, débarrassée de vapeurs d'huile, dans l'enceinte de traitement thermique. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on crée le courant d'aspiration juste avant de plonger les pièces dans le bain d'huile. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on contrôle et corrige le cas échéant la composition de l'atmosphère épurée recyclée. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce que l'on effectue le con- trôle et la correction éventuelle en combinaison avec la régulation du four. 5. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, compor- tant une enceinte (1) de traitement thermique en atmos- phère de gaz protecteur, suivie d'une chambre (4) de trempe à l'huile contenant un bain d'huile (5), une porte (6) pouvant être disposée entre ladite enceinte (1) et ladite chambre (4), installation caractérisée en ce qu'elle comprend: sur la chambre de trempe (4) un moyen d'aspiration (9) de l'atmosphère gazeuse polluée par les vapeurs d'huile dégagées par le bain (5); un séparateur (11) de l'huile contenue dans cette atmosphère polluée, et des conduites de retour (12, 14) partant dudit séparateur (11) , d'une part vers l'enceinte de traitement thermique (1), pour l'atmosphère épurée, et d'autre part vers la chambre de trempe (4) pour l'huile récupérée. 6. Installation selon la revendication 5, caracté- risée en ce que le moyen d'aspiration est une pompe de circulation (9). 7. Installation selon la revendication 6, carac- térisée en ce que la pompe (9) est montée dans le conduit (14) de retour à l'enceinte de traitement thermique (1). 8. Installation selon l'une quelconque des reven- dications 5 à 7, caractérisée en ce que le séparateur (11) comporte un serpentin refroidisseur parcouru par un fluide de refroidissement, tel que de l'eau, et sur lequel passe le gaz pollué aspiré. 9. Installation selon l'une quelconque des reven- dications 5 à 8, caractérisée en ce que, dans le cas o il existe une porte (6) entre l'enceinte de traitement thermique (1) et la chambre de trempe (4), son ouverture est couplée avec la mise en service du moyen d'aspiration (9). 10. Installation selon l'une quelconque des reven- dications 5 à 9, caractérisée en ce que la chambre de trempe (4) présente un cône convergent (13) dans la zone d'aspiration. 11. Installation selon l'une quelconque des reven- dications 5 à 10, caractérisée en ce qu'un dispositif de contrôle et de correction de la composition de l'atmos- phère protectrice épurée est monté dans le conduit de retour (14) menant à l'enceinte (1) de traitement ther- mique.