Brevet FR2659667A1 — publié le 19910920

La présente invention concerne des méthodes électrophysiques de traitement d'articles et, en particulier, de traitement thermique et thermochimique d'articles lors du chauffage électrolytique et a notamment pour objet un traitement de la surface intérieure d'un article. L'invention peut être utilisée pour l'augmentation du potentiel de vie des pièces de machines, des outils et de l'équipement technologique dans les constructions mécaniques, la construction des appareils, la fabrication d'outils et dans la réparation. On connaît un dispositif pour le traitement d'une surface intérieure d'un article ("Traitement électrochimique et électromécanique des métaux" par I.Z. Yasnogorodsky, 1971, Mashinostroenie (Leningrad), page 138) comportant un disque d'étanchéité et d'isolation avec une tubulure d'amenée et une tubulure d'évacuation qui font fonction d'électrodes d'amenée du courant électrique. Conjointement avec la paroi intérieure d'un article à traiter, ce dispositif forme une cuve pour le chauffage. Le dispositif connu ne peut être utilisé pour le traitement des surfaces intérieures d'une petite section par suite des difficultés à surmonter pour sa mise en place dans un espace limité. Dans ce cas, il existe un risque de formation d'une décharge en arc entre l'article et l'électrode d'amenée du courant électrique peu éloignés l'un de l'autre. De plus, le disque d'étanchéité est caractérisé par une petite durée de vie due aux grandes différences cycliques de température de 600 à 10000C, lorsqu'il entre en contact avec l'article chauffé à 20 à 300C lors du refroidissement. La détérioration intensive du disque nuit à l'étanchéité de l'assemblage. On connais un dispositif pour le traitement d'une surface intérieure d'un article ("Traitement électronique des matériaux", nO 4, 1981, par A.K. Tovarkov et autres, "Certaines particularités du processus anodique lors du chauffage par un pulvérisateur", pages 46 à 49) comportant un botier-cuve dans lequel est monté, coaxialement audit boîtier, un ajutage pour la formation d'un jet d'électrolyte et une électrode d'amenée du courant électrique disposée sur la paroi intérieure du botier-cuve. Le dispositif connu permet de changer, dans de larges plages, la valeur et la forme du jet d'électrolyte en changeant l'ajutage et de traiter des surfaces intérieures de petites dimensions. Cependant, un dégagement abondant du gaz sur l'électrode d'amenée du courant électrique provoque une augmentation du volume de l'électrolyte à la sortie du pulvérisateur, l'augmentation de sa surface d'interaction avec l'article étant accompagnée de l'accroissement ultérieur de la teneur en gaz du jet d'électrolyte. Ceci conduit à des pulsations notables de la vitesse du jet d'électrolyte qui provoquent des variations brusques du courant et, ensuite, l'interruption du chauffage de l'article.En outre, la stabilité du processus de chauffage est déterminée par les fluctuations de la vitesse de l'électrolyte dues au fonctionnement de la pompe, à la variation de la hauteur établie du jet, dépendant de la précision de la fabrication et du positionnement d'un article à traiter, ainsi qu'à la variation de la forme et des dimensions du jet d'électrolyte. On s'est donc proposé de créer un dispositif pour le traitement de la surface intérieure d'un article qui permettrait de stabiliser la vitesse du jet d'électrolyte et d'assurer ainsi l'obtention rapide et stable du chauffage d'un article. Le problème ainsi posé est résolu à l'aide d'un dispositif pour le traitement de la surface intérieure d'un article comportant un boîtier-cuve dans lequel est monté, coaxialement audit boitier, un ajutage avec un canal pour la formation d'un jet d'électrolyte, une électrode d'amenée du courant disposée sur la paroi intérieure du boStier-cuve, dans lequel, selon l'invention, la face en bout de l'ajutage est disposée, par rapport au bord supérieur du bottier-cuve, à une distance comprise entre zéro et deux diamètres du canal de l'ajutage et le rapport entre le diamètre intérieur du boîtier-cuve et le diamètre du canal de l'ajutage se trouve dans les limites de 3 à 5. Il est avantageux qu'un stabilisateur du jet de l'électrolyte soit monté au-dessus d'un article à traiter, coaxialement à l'ajutage, de manière à pouvoir se déplacer suivant l'axe vertical. I1 est possible que la surface du stabilisateur, orientée vers l'article à traiter, soit concave. L'invention permet d'élargir la classe des surfaces intérieures à traiter, de stabiliser la température du chauffage des articles et d'améliorer leurs propriétés mécaniques après le traitement thermique ou thermochimique dans des électrolytes. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparattront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif avec références au dessin non limitatif annexé dans lequel - la figure unique montre un dispositif pour le traitement de la surface intérieure d'un article. Le dispositif pour le traitement de la surface intérieure d'un article comporte un boStier-cuve 1, dans lequel est monté, coaxialement au bottier 1, un ajutage 2 avec un canal 3 pour la formation d'un jet 4 d'électrolyte. La direction de l'amenée de l'électrolyte est désignée par la flèche A . Le dispositif comprend une électrode 5 d'amenée du courant disposée sur la paroi intérieure du boStier-cuve 1, la face en bout supérieure 6 de l'ajutage 2 étant alors disposée, par rapport au bord supérieur 7 du bottier-cuve 1, à une distance comprise entre zéro et deux diamètres du canal 3 de l'ajutage 2. La face supérieure en bout 6 de l'ajutage 2 est disposée au-dessous du bord supérieur 7 du boStier-cuve 1 pour la stabilisation de la vitesse du jet 4 de l'électrolyte grâce à l'action de l'amortissement de la couche d'électrolyte dans le bottier-cuve 1. Si la distance entre la face supérieure en bout 6 de l'ajutage 2 et le bord supérieur 7 du boStier-cuve 1 est plus grande que deux diamètres du canal 3 de l'ajutage 2, le freinage du jet 4 de l'électrolyte se trouve irraisonnablement grand. Le rapport entre le diamètre intérieur du boStier-cuve 1 et le diamètre du canal 3 de l'ajutage 2 se trouve dans les limites de 3 à 5. Une valeur de ce rapport inférieure à trois provoque une instabilité de la vitesse du jet 4 à la suite de la formation d'ondes sur la surface de l'électrolyte et de l'influence du dégagement de gaz sur l'électrode 5 d'amenée du courant. Un rapport des dimensions transversales supérieur à cinq aboutit à la création de constructions encombrantes. Un stabilisateur 9 du jet 4 de l'électrolyte est monté au-dessus de l'article 8, coaxialement à l'ajutage 2 avec possibilité de se déplacer suivant un axe vertical 10. La surface 11 du stabilisateur 9 orientée vers un article à traiter 8 est concave. L'article 8 et l'électrode 5 d'amenée du courant sont branchés sur une source 12 d'alimentation. Le dispositif pour le traitement de la surface intérieure d'un article fonctionne de la manière suivante. On amène l'électrolyte à travers l'ajutage 2 et après qu'il ait rempli le boStier-cuve 1 renfermant l'électrode 5, il est évacué par le bord supérieur 7 du boStier-cuve 1. Le circuit électrique se ferme dans la zone du contact du jet 4 de l'électrolyte avec l'article 8 à traiter, ce qui contribue au chauffage rapide et stable de l'article 8 grâce à ce que le gaz se dégageant sur l'électrode d'amenée du courant disposée à l'extérieur de l'ajutage 2 ne pénètre plus dans la zone de traitement de l'article 8 et la réduction de la pulsation du jet 4 de l'électrolyte et l'invariabilité de sa forme permettent de diminuer sensiblement la surface du contact initial de l'article 8 avec le jet 4.Pour assurer le chauffage garanti de toute la surface à traiter de l'article 8, on amène l'électrolyte, avec une certaine quantité excédentaire, jusqu'au contact avec le stabilisateur 9, qui prévient les éjections transversales du jet 4 de l'électrolyte grâce au mouillage. Pour augmenter l'effet du mouillage, la surface 10 du stabilisateur 9 orientée vers l'article 8 à traiter est concave. Pour une augmentation occasionnelle de la vitesse du jet 4 de l'électrolyte, le stabilisateur 9 absorbe l'excédent de l'électrolyte qui, dans le cas contraire, serait projeté en direction transversale en changeant brusquement l'aire de la surface à chauffer de l'article 8 et la température de cette surface. Dans le cas d'une diminution de la vitesse 4, le stabilisateur 9 contribue à la conservation du contact avec toute la surface à traiter de l'article 8. De ce fait, le degré de réduction des variations du jet 4 et de l'intensité du courant électrique, c'est-à-dire l'augmentation de la stabilité du chauffage, est caractérisé par l'élargissement de la plage admissible des vitesses de l'électrolyte dans laquelle on effectue le chauffage de la surface à traiter uniquement. Les conditions nécessaires à l'obtention du but visé peuvent être assurées à l'aide de certains rapports entre les dimensions de la construction du dispositif. Le rapport entre la dimension transversale du canal 3 de l'ajutage 2 et la dimension transversale de la surface à traiter est compris entre 0,6 et 0,85. Si la valeur de ce rapport est inférieure à 0,6, le jet 4 de l'électrolyte ne s'étend pas sur toute la surface et si la valeur du rapport est supérieure à 0,85, la valeur de la surface chauffée croit au-dessus de la valeur requise par suite de la divergence du jet, ce qui aboutit à l'augmentation de l'intensité du courant et des pulsations du courant. La stabilisation de la vitesse du jet 4 est assurée grâce au fait que le jet 4 traverse la couche de l'électrolyte, c'est pourquoi la profondeur de l'immersion de la face supérieure en bout 6 de l'ajutage 2 dans le bottier-cuve 1 n'est par plus importante que deux dimensions transversales du canal 3 de l'ajutage 2. Autrement, des pulsations du jet 4 de l'électrolyte sont engendrées et empêchent l'échauffement stable de l'article 8. La dimension transversale du bottier-cuve 1 doit dépasser de 3 à 5 fois la dimension transversale du canal 3 de l'ajutage 2. Des valeurs inférieures entrassent l'instabilité de la vitesse du jet par suite de la formation d'ondes à la surface de l'électrolyte et de l'influence du gaz dégagé sur l'électrode d'amenée de courant sur le chauffage. Un rapport des dimensions transversales du boStier-cuve 1 et du canal 3 de l'ajutage 2 supérieur à cinq aboutit à la création de constructions d'un grand encombrement. L'invention permet d'élargir la gamme des surfaces intérieures à traiter, de stabiliser la température du chauffage des articles et d'améliorer leurs propriétés mécaniques après un traitement thermique et thermochimique dans des électrolytes. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour le traitement d'une surface intérieure d'un article, du type comportant un boStier-cuve dans lequel est monté coaxialement un ajutage avec un canal pour la formation d'un jet d'électrolyte, un électrode d'amenée du courant disposée sur la paroi intérieure du boStier-cuve, caractérisé en ce que la face en bout (6) de l'ajutage (2) est disposée, par rapport au bord supérieur (7) du boStier-cuve (1), à une distance comprise entre zéro et deux diamètres du canal (3) de l'ajutage (2) et en ce que le rapport entre le diamètre intérieur du bottier-cuve (1) et le diamètre du canal (3) de l'ajutage (2) est compris entre 3 et 5. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un stabilisateur (9) du jet (4) de l'életrolyte est monté au-dessous d'un article (8) à traiter, coaxialement à l'ajutage (2), avec la possibilité de se déplacer suivant un axe vertical (10). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la surface (11) du stabilisateur (9), orientée vers l'article (8) à traiter, est concave.