Brevet FR2738500A1 — publié le 19970314

La présente invention à un dispositif d'enlèvement d'impureté destiné à enlever des impuretés mélangées dans une solution de bain de sel fondu, et à un procédé de fabrication d'un tel dispositif d'enlèvement d'impureté. Les dispositifs de nitruration douce à bain de sel ont été utilisés afin de cémenter les pièces métalliques à base de fer telles que des pièces automobiles comprenant des vilebrequins ou équivalents. Plus spécialement, un dispositif de nitruration douce à bain de sel cémente une pièce métallique à base de fer lorsque la pièce métallique à base de fer est immergée dans une solution de bain de sel dans laquelle un agent de bain de sel a été chauffé et fondu. Lorsque le processus de cémentation progresse, la quantité d'impuretés mélangées dans la solution de bain de sel fondu augmente et tend à dégrader la qualité de la pièce métallique à base de fer traitée. Différents procédés ont par conséquent été proposés afin d'enlever les impuretés de la solution de bain de sel. Selon un procédé connu, un pot en treillis métallique ou équivalent est placé dans le four à bain de sel, la solution de bain de sel fondu est brassée afin de faire flotter les impuretés, et une fois que le brassage est terminé, les impuretés qui se sont déposées au fond du pot sont enlevées avec le pot du four à bain de sel. Toutefois, le procédé conventionnel ci-dessus est problématique dans la mesure o l'efficacité du dispositif de nitruration douce à bain de sel est faible car le dispositif de nitruration douce à bain de sel n'est pas en fonctionnement lorsque les impuretés sont enlevées du four à bain de sel. C'est un but général de la présente invention que de procurer un dispositif d'enlèvement d'impureté économique qui se prête à une utilisation répétée, et un procédé de fabrication d'un tel dispositif d'enlèvement d'impureté économique. Un but principal de la présente invention est de procurer un dispositif d'enlèvement d'impureté qui est capable d'enlever efficacement et de façon fiable des impuretés d'une solution de bain de sel fondu, et un procédé de fabrication d'un tel dispositif d'enlèvement d'impureté. Les buts, caractéristiques et avantages ci- dessus, ainsi que d'autres, de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description suivante faite en liaison avec les dessins annexés, dans lesquels des formes de réalisation préférées de la présente invention sont représentées à titre d'exemples illustratifs. La figure 1 est une vue en coupe verticale d'un dispositif d'enlèvement d'impureté selon une forme de réalisation de la présente invention; La figure 2 est une vue en coupe verticale partielle agrandie d'un réceptacle de piégeage d'impureté du dispositif d'enlèvement d'impureté; La figure 3 est une vue en coupe verticale partielle agrandie d'un réceptacle de piégeage d'impureté selon une autre forme de réalisation de la présente invention, le réceptacle de piégeage d'impureté ayant deux groupes de trous ayant des diamètres différents qui sont définis dans une paroi latérale de celui-ci; et La figure 4 est une vue en coupe verticale partielle agrandie d'un réceptacle de piégeage d'impureté selon encore une autre forme de réalisation de la présente invention, le réceptacle de piégeage d'impureté ayant trois groupes de trous ayant des diamètres différents qui sont définis dans une paroi latérale de celui-ci. Comme cela est représenté sur la figure 1, un dispositif d'enlèvement d'impureté 10 selon une forme de réalisation de la présente invention comporte un réceptacle de piégeage d'impureté 16 disposé & l'extérieur d'un bain de sel fondu 12 et relié au bain de sel fondu 12 afin de faire circuler une solution de bain de sel fondu 14 entre le réceptacle de piégeage d'impureté 16 et le bain de sel fondu 12. Le réceptacle de piégeage d'impureté 16 est réalisé en tôle d'acier, en céramique, en titane, ou en alliage d'acier qui est fortement résistant à la chaleur et à l'acide et a une épaisseur dans la plage de 0,1 mm à 10 mm. Le réceptacle de piégeage d'impureté 16 est sous la forme d'un cylindre pourvu d'un fond ayant une extrémité ouverte recouverte 18. Le réceptacle de piégeage d'impureté 16 possède une paroi latérale 20 et un fond 22 qui ont plusieurs trous 24 définis dedans, chacun ayant un diamètre allant de 0,1 mm à 1 mm. Des trous adjacents sont espacés l'un de l'autre d'une distance qui est de 1 à 3 fois leur diamètre. Chacun des trous 24 est formé par usinage par faisceau d'électrons, et est d'une forme conique de telle sorte que le diamètre D1 d'une extrémité de celui-ci qui s'ouvre au niveau d'une surface de paroi extérieure du réceptacle de piégeage d'impureté 16 est inférieur au diamètre D2 d'une extrémité de celui-ci qui s'ouvre au niveau d'une surface de paroi intérieure du réceptacle de piégeage d'impureté 16. Le réceptacle de piégeage d'impureté 16 définit un espace intérieur 26 ayant une surface ouverte supérieure au niveau de l'extrémité ouverte recouverte 18 qu'au niveau du fond 22. L'espace intérieur 26 est d'une forme conique de telle sorte qu'il s'évase progressivement du fond 22 vers l'extrémité ouverte recouverte 18. Plus spécialement, l'espace intérieur 26 a un diamètre de 130 mm au niveau du fond 22, un diamètre de 150 mm au niveau de l'extrémité ouverte recouverte 18 et une hauteur verticale de 200 mm. Un couvercle 28 est monté dans l'extrémité ouverte 18 et a un orifice d'entrée central 30 destiné à introduire la solution de bain de sel fondu 14 dans le réceptacle de piégeage d'impureté 16. Le couvercle 28 possède également un bouchon de dispersion 34 positionné sous l'orifice d'entrée 30 afin de disperser la solution de bain de sel fondu 14 sur une grande étendue dans le réceptacle de piégeage d'impureté 16 et réduire la pression de la solution de bain de sel fondu 14 qui sort de l'orifice d'entrée 30. Le bain de sel fondu 12 possède un corps de bain 36 fabriqué dans un alliage résistant à la corrosion tel que l'INCONEL (marque déposée), le corps de bain 36 étant rempli avec la solution de bain de sel fondu 14. Un tuyau 38 a une extrémité immergée dans la solution de bain de sel fondu 14 dans le corps de bain 36 et reliée à une pompe (non représentée). L'autre extrémité du tuyau 38 est reliée à l'orifice d'entrée du couvercle 28 qui est monté dans l'extrémité ouverte 18 du réceptacle de piégeage d'impureté 16. Le réceptacle de piégeage d'impureté 16 est placé de façon amovible sur un bâti 40 qui est relié intégralement à une extrémité supérieure du corps de bain 36. Un procédé de fabrication du dispositif d'enlèvement d'impureté 10 va être décrit ci-dessous. La paroi latérale 20 et le fond 22 sont fabriqués séparément l'une de l'autre, et plusieurs trous coniques 24 sont formés dans la paroi latérale 20 et le fond 22 par usinage par faisceau d'électrons. La paroi latérale 20 et le fond 22 sont fixés l'une à l'autre avec les ouvertures plus grandes (avec le diamètre D2) des trous 24 sur le côté de paroi intérieur, terminant ainsi le réceptacle de piégeage d'impureté cylindrique pourvu d'un fond 16. En variante, une fois que le cylindre pourvu d'un fond composé de la paroi latérale 20 et du fond 22 a été fabriqué, plusieurs trous coniques 24 peuvent être formés dans la paroi latérale 20 et le fond 22 par usinage par faisceau d'électrons. Le réceptacle de piégeage d'impureté 16 est alors placé sur le bâti 40 qui s'étend à l'extérieur du bain de sel fondu 12, et est relié au bain de sel fondu 12 par le tuyau 38 afin de faire circuler la solution de bain de sel fondu 14 entre le réceptacle de piégeage d'impureté 16 et le bain de sel fondu 12. L'agent de bain de sel dans le bain de sel fondu 12 est chauffé à une température donnée, produisant ainsi la solution de bain de sel fondu 14. Lorsque des pièces métalliques à base de fer sont immergées dans la solution de bain de sel fondu 14 pendant une durée prédéterminée, elles sont cémentées ou nitrurées. Lorsque le processus de nitruration ci-dessus continue, la quantité d'impuretés accumulées dans la solution de bain de sel fondu 14 augmente. Un procédé d'enlèvement d'impuretés accumulées de la solution de bain de sel fondu 14 est par conséquent mis en oeuvre. Plus spécialement, la pompe qui n'est pas illustrée est actionnée afin d'aspirer la solution de bain de sel fondu 14 dans le bain de sel fondu 12 par l'intermédiaire-du tuyau 38. La solution de bain de sel fondu 14 dans le tuyau 38 est introduite par le dessus du réceptacle de piégeage d'impureté 16 dans le réceptacle de piégeage d'impureté 16 en passant par des trous 32 dans le bouchon de dispersion 34. Une fois que les impuretés contenues dans la solution de bain de sel fondu 14 ont été piégées et enlevées par le réceptacle de piégeage d'impureté 16, la solution de bain de sel fondu 14 s'écoule à travers les trous 24 dans la paroi latérale 20 et le fond 22, et revient dans le bain de sel fondu 12. Dans cette forme de réalisation, le réceptacle de piégeage d'impureté 16 se compose de tôle avec les trous 24 définis dedans. Par conséquent, la surface du réceptacle de piégeage d'impureté 16 qui est maintenue en contact avec la solution de bain de sel fondu 14 est inférieure à celle d'un dispositif d'enlèvement d'impureté en treillis de la même matière métallique. Par conséquent, le réceptacle de piégeage d'impureté 16 est plus résistant à l'érosion par la solution de bain de sel fondu 14 et dure plus longtemps d'un dispositif d'enlèvement d'impureté en treillis. Le réceptacle de piégeage d'impureté 16 fabriqué en acier, en céramique, en titane, ou en alliage d'acier est fortement résistant à la chaleur et à l'acide. Le réceptacle de piégeage d'impureté 16 a par conséquent d'une grande durée de vie et est économique du fait qu'il est adapté à une utilisation répétée. Dans cette forme de réalisation, les trous 24 sont formés dans la paroi latérale 20 et le fond 22 du réceptacle de piégeage d'impureté 16 par usinage par faisceau d'électrons. Comme cela est représenté sur la figure 2, chacun des trous 24 est d'une forme conique de telle sorte que le diamètre D1 de son extrémité qui s'ouvre au niveau de la surface de paroi extérieure est inférieur au diamètre D2 de son extrémité qui s'ouvre au niveau de la surface de paroi intérieure. Cette configuration de trou conique permet aux impurtés d'être déposées facilement et de façon fiable dans les trous 24 le long de la pente des surfaces inférieures des trous 24, de sorte que le réceptacle de piégeage d'impureté 16 peut piéger les impuretés très efficacement. Lorsque le réceptacle de piégeage d'impureté 16 est ensuite placé dans et nettoyé par un appareil de nettoyage à ultrasons ou à eau chaude, les impuretés accumulées peuvent facilement être enlevées des trous 24 le long de la pente des surfaces intérieures des trous 24. Les impuretés peuvent par conséquent être efficacement enlevées du réceptacle de piégeage d'impureté 16 lorsqu'il est nettoyé. La figure 3 montre un réceptacle de piégeage d'impureté 16 selon une autre forme de réalisation de la présente invention. Comme cela est représenté sur la figure 3, le réceptacle de piégeage d'impureté 16 possède une paroi latérale 20 et un fond 22, et la paroi latérale 20 possède un premier groupe de trous 24a défini dans une zone proche du fond 22 et ayant un diamètre Da de 0,2 mm par exemple, et un deuxième groupe de trous 24b défini dans une zone éloignée du fond 22 et ayant un diamètre Db de 0,6 mm par exemple. Du fait que la paroi latérale 20 possède deux groupes de trous 24a, 24b ayant des diamètres différents, le réceptacle de piégeage d'impureté unique 16 représenté sur la figure 3 est capable d'enlever de façon fiable des dépôts de différentes tailles de la solution de bain de sel fondu 14. La figure 4 montre un réceptacle de piégeage d'impureté 16 selon encore une autre forme de réalisation de la présente invention. Comme cela est représenté sur la figure 4, le réceptacle de piégeage d'impureté 16 possède une paroi latérale 20 et un fond 22, et la paroi latérale 20 possède un premier groupe de trous 24c, un deuxième groupe de trous 24d, et un troisième groupe de trous 24e qui sont définis de manière successive dans des régions respectives depuis le fond 22 jusqu'à l'extrémité supérieure, c'est-à-dire l'extrémité 18 (voir la figure 1). Plus spécialement, les trous 24c dans le premier groupe, c'est-à-dire le groupe inférieur, ont chacun un diamètre Dc de 0,2 mm par exemple, les trous 24d dans le deuxième groupe, c'est-à-dire le groupe du milieu, ont chacun un diamètre Dd de 0,4 mm, par exemple, et les trous 24e dans le troisième groupe, c'est-à-dire le groupe supérieur, ont chacun un diamètre De allant de 0,6 à 0,8 mm par exemple. Le réceptacle de piégeage d'impureté 16 avec les trois groupes de trous 24c, 24d, 24e offre les mêmes avantages que le réceptacle de piégeage d'impureté 16 avec les deux groupes de trous 24a, 24b. Bien que le réceptacle de piégeage d'impureté 16 se présente sous la forme d'un cylindre pourvu d'un fond dans les formes de réalisation illustrées, le dispositif d'enlèvement d'impureté peut comprendre un réceptacle de piégeage d'impureté ayant une forme tubulaire polygonale pourvue d'un fond. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'enlèvement d'impureté caractérisé en ce qu'il comporte: un réceptacle de piégeage d'impureté (16) destiné à enlever des impuretés mélangées dans une solution de bain de sel fondu; ledit réceptacle de piégeage d'impureté (16) étant fabriqué en acier, en céramique, en titane, ou en alliage d'acier, et ayant une forme cylindrique pourvue d'un fond ou tubulaire polygonale pourvue d'un fond avec une extrémité ouverte (18); ledit réceptacle de piégeage d'impureté (16) comprenant une paroi latérale (20) et un fond (22) ayant chacun plusieurs trous (24) définis dedans. 2. Dispositif d'enlèvement d'impureté selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des trous (24) défini dans la paroi latérale (20) et le fond (22) dudit réceptacle de piégeage d'impureté (16) comporte un trou conique (24) ayant un diamètre à une extrémité de celui-ci s'ouvrant au niveau d'une surface de paroi extérieure dudit réceptacle de piégeage d'impureté (16), ledit diamètre étant inférieur à un diamètre d'une extrémité qui s'ouvre au niveau d'une surface de paroi intérieure dudit réceptacle de piégeage d'impureté (16). 3. Dispositif d'enlèvement d'impureté selon la revendication 2, caractérisé en ce que des trous (24) adjacents sont espacés l'un de l'autre d'une distance qui est de 1 à 3 fois le diamètre des trous (24). 4. Dispositif d'enlèvement d'impureté selon la revendication 2, caractérisé en ce que les trous définis dans la paroi latérale (20) dudit réceptacle de piégeage d'impureté (16) comprennent des trous (24a) près dudit fond (22) et des trous (24b) éloignés dudit fond (22), lesdits trous (24a) proches dudit fond (22) ayant un diamètre inférieur au diamètre desdits trous (24b) éloignés dudit fond (22). 5. Dispositif d'enlèvement d'impureté selon la revendication 4, caractérisé en ce que les trous définis dans la paroi latérale (20) dudit réceptacle de piégeage d'impureté (16) comprennent au moins deux groupes de trous ayant des diamètres progressivement plus grands dans une direction éloignée dudit fond (22). 6. Dispositif d'enlèvement d'impureté selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit réceptacle de piégeage d'impureté (16) définit un espace intérieur conique ayant une surface ouverte plus grande au niveau de l'extrémité ouverte (18) qu'au niveau du fond (22). 7. Dispositif d'enlèvement d'impureté selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un couvercle (28) monté dans l'extrémité ouverte (18) dudit réceptacle de piégeage d'impureté (16) et ayant un orifice d'entrée central (30) destiné à introduire une solution de bain de sel fondu dans ledit réceptacle de piégeage d'impureté (16), ledit couvercle (28) ayant un bouchon de dispersion (34) positionné sous ledit orifice d'entrée (30) et ayant plusieurs trous (32) définis dedans. il 8. Procédé de fabrication d'un dispositif d'enlèvement d'impureté, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: fabriquer une paroi latérale (20) et un fond (22) séparément l'une de l'autre; former plusieurs trous coniques (24) dans ladite paroi latérale (20) et ledit fond (22) par usinage par faisceau d'électrons; et fixer ladite paroi latérale (20) et ledit fond (22) l'une à l'autre avec des ouvertures plus grandes des trous (24) sur une paroi latérale intérieure, complétant ainsi un réceptacle de piégeage d'impureté (16) d'une forme cylindrique pourvue d'un fond ou tubulaire polygonale pourvue d'un fond avec une extrémité ouverte (18) destiné à enlever des impuretés mélangées dans une solution de bain de sel fondu. 9. Procédé de fabrication d'un dispositif d'enlèvement d'impureté, comportant les étapes consistant à: prévoir un réceptacle de piégeage d'impureté pourvu d'un fond (16) avec une extrémité ouverte (18) afin d'enlever des impuretés mélangées dans une solution de bain de sel fondu; et former plusieurs trous coniques (24) dans une paroi latérale (20) et un fond (22) dudit réceptacle de piégeage d'impureté pourvu d'un fond (16) par usinage par faisceau d'électrons.