Brevet FR2640999A1 — publié le 19900629

La présente invention est relative à un système de traitement thermique de pièces de forme quelconque, de préférence des pièces pour l'industrie mécanique telles que notamment des pièces pour l'industrie automobile. Le brevet français 86 01 913 déposé le 12 Février 1986 et publié sous le numéro 2 594 102 par la présente titulaire décrit une installation de traitement thermochimique de pièces notamment pour l'industrie mécanique, qui est caractérisée en ce qu'elle comporte un sas de transfert des pièces sous atmosphére contrôlée, une pluralité de modules de traitement de pièces tels que notamment modules de préchauffage, modules de traitement thermochimique, modules de trempe, tous ces modules étant connectés au sas de transfert, un sas de chargement, un sas de déchargement et un robot de manipulation des pièces disposé dans le sas de transfert pour assurer les transferts successifs des pièces à traiter aux différents modules. Le brevet français 87 13 217 déposé le 24 Septembre 1987 par la présente titulaire décrit également une installation automatique de traitement thermochimique rapide d'une charge constituée de pièces destinées notamment à l'industrie mécanique, qui comprend une pluralité de modules de traitement tels que notamment module de préchauffage par induction, modules de traitement thermochimique, module de trempe, un moyen pour effectuer le chargement et le déchargement des pièces empilées en colonnes et un moyen de transfert desdites colonnes de pièces entre les différents modules de traitement. L'expérience a montré que le type d'installation objet des brevets mentionnés ci-dessus peut être appliqué à d'autres types de traitement que ceux décrits dans ces brevets. On sait que la qualité des produits faisant l'obJet d'un traitement thermique doit répondre aux exigences suivantes: - tenue d'un état de surface - maintien de la stabilité dimensionnelle des produits traités et - maintien ou amélioration ou restauration de la structure métallurgique et des propriétés mécaniques des produits traités. En conséquence, la présente invention se propose d'appliquer les installations décrites ci-dessus à des traitements de pièces notamment de pièces mécaniques, en vue de l'obtention des résultats mentionnés cidessus, ces traitements étant caractérisés par les opérations suivantes: chauffage, maintien en température et refroidissement contrôlé. On comprend que pour obtenir la qualité requise des produits traités finalement obtenus, l'invention se propose d'envisager plusieurs types de traitement sur les installations décrites dans les brevets mentionnés cidessus. 1) Traitement en vue du maintien et de l'amélioration de l'état de surface des pièces; Ce traitement peut comporter un dégazage. En effet, même si la surface du produit est exempte de dépôts, elle peut contenir des espèces gazeuses adsorbées et par élévation de la température, mise sous vide et maintien sous vide pendant un temps suffisant, il est possible de réduire de façon importante la teneur de ces espèces gazeuses dans le produit finalement obtenu; On peut également réaliser un dégraissage qui peut être opéré par l'intermédiaire d'un chauffage rapide sous un courant gazeux d'hydrogène et de vapeur d'eau. Enfin, on peut également contribuer à l'amélioration de l'état de surface des pièces par une réduction des oxydes superficiels, réalisée par un chauffage sous courant d'hydrogène ou une restauration de carbone de pièces décarburées superficiellement, opérée par chauffage sous courants de gaz tels que CnHn ou CnHnOn.Bien entendu, les traitements concernant la tenue d'état de surface des pièces traitées peuvent comporter d'autres opérations telles que notamment bleuissage etc. 2) Traitement en vue du maintien de la stabilité dimensionnelle des pièces traitées. On sait que les déformations des pièces lors du traitement thermique constituent un souci constant pour le producteur. L'origine de ces déformations résulte de trois causes majeures: - Les hétérogénéités de matières (ségrégation, etc.) - Les contraintes générées pendant le fermage et l'usinage - Les hétérogénéités dues au traitement. L'invention se propose donc de réaliser des opérations permettant d'éviter ces inconvénients pour conserver la stabilité dimensionnelle des pièces traitées. Ces traitements peuvent être les suivants: - recuit d'homogénéisation à une température inférieure à la température à laquelle la ferrite achève de se transformer en austénite au cours du chauffage, et maintien à cette température - recuit de détente réalisé par maintien à une température de l'ordre de 650'C pendant une durée d'une heure - recuit de relaxation réalisé par chauffage à une température de l'ordre de 100 & 200'C avec maintien à cette température puis refroidissement lent et recuit de stabilisation effectué par chauffage à une température à laquelle l'austénite commence à se former, par exemple à environ 200'C, ce chauffage étant suivi d'un refroidissement rapide. 3) Traitement en vue de la conservation de la structure métallurgique et des propriétés mécaniques des pièces traitées Ce traitement comporte essentiellement un recuit d'adoucissement. Comme on l'a précisé ci-dessus, les différents types de traitement qui viennent d'être mentionnés pour maintenir la qualité des produits devant faire ou ayant fait l'objet d'un traitement thermique comportent essentiellement trois types d'opération: chauffage, maintien en température et refroidissement contrô61é, qui, selon l'invention, sont effectués sur une installation du type décrit dans les demandes de brevet citées ci-dessus. Les chauffages nécessaires aux recuits ou revenus peuvent être opérées dans les chambres de chauffage par induction prévues dans ces installations ou dans une ou des chambres de traitement dans le cas de cycles de températures particuliers. Le maintien à température peut être exécuté en fonction des cycles concernés, soit: - dans la chambre de chauffage par induction - dans les chambres de traitement thermochimique si le maintien a lieu & une température à laquelle la ferrite est transformée en austénite au cours du chauffage - dans des chambres à température adaptée, lorsque le maintien à température a lieu à une température différente de celle indiquée cidessus. Le refroidissement peut être opéré soit dans la chambre de trempe, soit par convection, par rayonnement seul ou à l'aide d'un gaz neutre à température convenable ou par tout autre moyen approprié. Lorsque le traitement est préliminaire ou consécutif au traitement thermochimique, il peut être effectué directement et automatiquement dans l'installation sans qu'il soit nécessaire de procéder à une sortie des pièces de celle-ci. Bien entendu, et selon l'invention, l'ensemble des traitements est effectué de façon automatique à l'aide d'un logiciel approprié, l'automate ainsi programmé gérant les cycles suivants: - la circulation des charges dans la machine, en fonction des différents cycles envisagés; - les indexations adéquates: * puissance, temps en chauffage par induction; * température en maintien * modulation en refroidissement Il résulte de la description qui précède que l'invention permet de réaliser simultanément à l'aide d'une même installation et de façon alternative des traitements de cémentation (température et atmosphère appropriées), recuit et/ou dégraissage-dégazage, le système de gestion de l'installation gérant de deux ou plusieurs cycles différents. Il demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux exemples de mise en oeuvre décrits ici mais qu'elle en englobe toutes les variantes. 2Z640999 REVENDICATIONS 1- Installation automatique de traitement de pièces, notamment pour l'industrie mécanique du type comportant des modules de traitement tels que notaent modules de préchauffage, modules de traitement thermochimique et modules de trempe, caractérisée en ce qu'elle est appliquée à des traitements de chauffage, maintien en température et refroidissement contrôlé, en vue de maintenir ou d'améliorer l'état de surface, la stabilité dimensionnelle et la structure métallurgique ainsi que les propriétés mécaniques des pièces traitées. 2- Installation selon la revendication 1, appliquée au traitement des pièces en vue d'en améliorer l'état de surface, caractérisée en ce que ce traitement comporte un dégazage réalisé par élévation de température et mise sous vide pendant un temps désiré. 3- Installation selon la revendication 1, appliquée au traitement des pièces en vue d'en améliorer l'état de surface, caractérisée en ce que ce traitement comzorte un dégraissage opéré par chauffage rapide sous courant gazeux d'hydrogène et de vapeur d'eau. 4- Installation selon la revendication 1, appliquée au traitement des pièces en vue d'en améliorer l'état de surface, caractérisée en ce que ce traitement comoorte une réduction des oxydes superficiels opérée par chauffage sous courant d'hydrogène, ou une restauration de carbone de pièces décarburées superficiellement opérée par chauffage sous courants de gaz tels que Cu Hn ou Cn Hn On. - Installation selon la revendication 1, appliquée au traitement des pièces en vue de maintenir leur stabilité dimensionnelle, caractérisée en ce que ce traitement comporte un recuit d'homogénéisation opéré à une température à laquelle la ferrite est transformée en austénite au cours du chauffage et maintien à cette température. 6- Installation selon la revendication 1, appliquée au traitement des pièces en vue de maintenir leur stabilité dimensionnelle, caractérisée en ce que ce traitement comporte un recuit de détente opéré par un maintien à une température de l'ordre de 650'C pendant une heure. 7- Installation selon la revendication 1, appliquée au traitement des pièces en vue de maintenir leur stabilité dimensionnelle, caractérisée en ce que ce traitement comporte un recuit de relaxation opére par chauffage à une température de l'ordre de 100 à 200'C avec maintien et refroidissement lent. 8- Installation selon la revendication 1, appliquée au traitement des pièces en vue de maintenir leur stabilité dimensionnelle, caractérisée en ce que ce traitement comporte un recuit de stabilisation réalisé par un chauffage à une température inférieure à la température à laquelle l'austénite commence à se former au cours du chauffage et un refroidissement rapide. 9- Installation selon la revendication 1 appliquée au traitement des pièces en vue du maintien de leur structure métallurgique et de leurs propriétés mécaniques, caractérisée en ce que ce traitement consiste en un recuit d'adoucissement. 10- Installation selon l'une quelconque des revendication précédentes, caractérisée en ce que les chauffages nécessaires aux opérations de recuit et de revenu sont opérées dans les chambres de chauffage par induction de l'installation. 11- Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le maintien à température est réalisé en fonction des cycles concernés, soit dans la chambre de chauffage par induction, soit dans les chambres de traitement thermochimiques lorsque le maintien a lieu à une température supérieure a celle à laquelle la phase alpha achève de se transformer en austenite au cours du chauffage, soit dans des chambres à température adaptee, si ce maintien à température a lieu à une température différente. 12- Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le refroidissement est opéré dans la chambre de trempe, soit par convection, par rayonnement seul ou à l'aide d'un gaz neutre à température appropriée.