Brevet FR2858850A1 — publié le 20050218

La présente invention concerne une méthode de mesure de la vitesse de chauffe ou de refroidissement d'une pièce lors d'une opération de traitement thermique ou de trempe gazeuse, réalisée en mode discontinu (souvent qualifié de batch ). Se pose dans de telles opérations un vrai problème de pouvoir suivre efficacement l'évolution de la température que voit réellement la pièce. Ainsi en considérant ci-dessous l'exemple de la trempe gazeuse, on connaît, pour effectuer de telles mesures, des systèmes dits embarqués , qui sont constitués d'une enveloppe isolante, d'une électronique, et d'un capteur. L'enveloppe isolante protège l'électronique pendant une période de temps qui dépend de la température atteinte lors du cycle de mesure ainsi que de l'épaisseur de l'isolant lui-même. Les inconvénients majeurs d'un tel montage sont les suivants: - l'encombrement: plus le cycle est long plus l'épaisseur protectrice doit 15 être importante et plus la masse embarquée perturbe la mesure. - la cadence d'utilisation: le cycle de mesure suivant ne peut être effectué que si l'isolant a suffisamment refroidi. - sa limitation d'emplois: le cycle de température ne doit pas excéder une certaine durée. En effet, plus le cycle est long plus l'épaisseur protectrice doit être importante, et on atteint rapidement une taille incompatible avec le procédé. - son impossibilité d'utilisation en conditions industrielles de traitement cadencé par la perte de productivité que cela engendre. On connaît également les systèmes dits intégrés , qui sont constitués d'un capteur logé dans une pièce type. Un élément chauffe le capteur avant le refroidissement à la température désirée. Lors de la trempe, le capteur et la charge sont simultanément refroidis. Les inconvénients majeurs d'un tel montage sont les suivants: - l'ajout d'un élément annexe difficile à loger dans une installation compacte. - la difficulté de positionner le système pour avoir une bonne représentativité du refroidissement de la charge, celui-ci étant influencé de façon significative par la nature de l'écoulement du gaz dans la charge. - la difficulté de changer le type de la pièce utilisé dans le montage. Un des objectifs de la présente invention est alors de proposer un système qui s'adapte facilement dans une charge type, dont l'encombrement ne perturbe pas la mesure, qui est réutilisable instantanément. D'autre part la pièce type doit être facilement interchangeable, de façon à être représentative des pièces traitées. Comme décrit plus en détail ci-dessous dans le cadre de figures, le système de mesure selon la présente invention est constitué d'un système de guidage et d'une pièce type (ou capteur ) destinée à recevoir un thermocouple. Les deux parties du système sont liées par un système d'accrochage simple et sont facilement interchangeables. Dans la figure 1 ci-dessous la pièce type est un cylindre (à droite sur la figure) muni d'un orifice apte à recevoir le thermocouple; le système de guidage est une pièce de forme conique ou sensiblement conique qui va permettre de viser juste i.e de guider petit à petit le thermocouple vers l'orifice présent dans la pièce type sans angles ou autres arêtes qui risqueraient d'arrêter la progression du thermocouple (voire de le plier). La partie gauche de la figure 1 illustre la situation où cône de guidage et pièce type de test sont accolés ou accrochés, mais on pourrait bien entendu sans sortir du cadre de la présente invention utiliser une pièce unique (en un seul morceau) intégrant système de guidage et pièce de test apte à recevoir le thermocouple. De même comme on l'aura compris à la lecture de ce qui précède, si le système de guidage préféré ici a une forme conique il pourrait adopter d'autres structures telle une forme pyramidale. Le principe de fonctionnement de cet arrangement est le suivant: - un ou des thermocouples sont positionnés à un endroit donné de la cellule de traitement thermique ou de trempe considérée; - un ou des capteurs (pièces types) sont positionnés au sein de la charge à traiter dans la cellule; -quand le cycle de chauffage ou de refroidissement est enclenché, la charge contenant les pièces à traiter transite vers la cellule. Lorsque la charge est translatée dans la cellule, le (ou les) thermocouple(s) pénètre(nt) dans les entonnoirs de guidage où il est guidé vers l'orifice d'entrée de la partie creuse de la pièce type correspondante. Le(s) thermocouple(s) se met(tent) ainsi à la température des points où l'on souhaite mesurer la vitesse de chauffe ou de refroidissement. Le thermocouple est d'abord chauffé lors de le son passage dans le cône de guidage, puis par conduction lorsqu'il est en position et en contact avec le capteur (pièce type). II est préférable d'utiliser des thermocouples suffisamment fins pour que 5 le temps de réponse soit adapté à la mesure à effectuer. A ce titre d'ailleurs, on utilise selon un des modes de mise en oeuvre de l'invention un thermocouple préchauffé ou préchauffable tel que celui illustré dans le cadre de la figure 2 ci-dessous qui représente une épingle chauffante munie d'un thermocouple. La présente invention concerne alors un procédé de mesure de la vitesse de chauffe ou de refroidissement d'une pièce lors d'une opération de traitement thermique ou de trempe gazeuse d'une charge en mode discontinu (dit batch ), selon lequel: - on dispose d'au moins un thermocouple, positionné à un endroit donné 15 de la cellule de traitement thermique ou de trempe; - on dispose d'au moins une pièce type ou capteur, positionnée au sein de la charge à traiter dans la cellule, et munie d'une partie creuse la rendant apte à recevoir en son sein un thermocouple; - on dispose d'au moins un système de guidage de forme par exemple conique, apte, quand le cycle de traitement ou de refroidissement est démarré, à recevoir ledit au moins un thermocouple et à le guider vers la partie creuse de la pièce type. Selon des modes particuliers de mises en oeuvre de l'invention: - quand le cycle de chauffage ou de refroidissement est démarré, la charge contenant les pièces à traiter transite vers la cellule puis dans la cellule de chauffage ou trempe, ledit au moins un thermocouple pénètre alors dans le système de guidage où il est guidé vers la partie creuse de la pièce type. - la translation de la charge est stoppée alors que le thermocouple se trouve dans le système de guidage, ceci afin de parfaire le pré-chauffage du thermocouple. - on utilise à titre de thermocouple un thermocouple préchauffé ou préchauffable tel qu'une épingle chauffante munie d'un thermocouple. - pièce type et système de guidage sont deux pièces différentes aptes à être accolées ou accrochées. - pièce type et système de guidage forment une pièce unique. L'invention concerne également une installation de mesure de la vitesse de chauffe ou de refroidissement d'une pièce lors d'une opération de traitement thermique ou de trempe gazeuse en mode discontinu (dit batch ), comportant: - au moins un thermocouple, positionné à un endroit donné de la cellule de traitement thermique ou de trempe; - au moins une pièce type ou capteur, positionnée au sein de la charge à traiter dans la cellule, et munie d'une partie creuse la rendant apte à recevoir en son sein un thermocouple; - au moins un système de guidage de forme par exemple conique, apte, quand le cycle de traitement ou de refroidissement est démarré, à recevoir ledit au moins un thermocouple et à le guider vers la partie creuse de la pièce type. Selon des modes particuliers de mise en oeuvre de l'invention: - pièce type et système de guidage sont deux pièces différentes aptes à 15 être accolées ou accrochées. - pièce type et système de guidage forment une pièce unique. - le thermocouple est un thermocouple préchauffé ou préchauffable tel qu'une épingle chauffante munie d'un thermocouple. On conçoit alors tous les avantages qu'il est possible d'obtenir grâce à l'évaluation précise que réalise l'invention, de l' évolution de température des pièces traitées. On peut citer à titre illustratif: - la possibilité d'effectuer la régulation du procédé de trempe gazeuse: par exemple la réalisation d'une trempe étagée; - l'utilisation de ce système dans une cellule de revenu ou encore de trempe sous zéro et permettre ainsi l'enregistrement de la qualité du traitement réalisé ; - dans une cellule de traitement thermique, le suivi de la chauffe subie par la pièce témoin et le repérage par exemple de la transition ferrite -- - > austénite pour réguler la montée en température et limiter en conséquence les dé- formations subies par la pièce. REVENDICATIONS 1. Procédé de mesure de la vitesse de chauffe ou de refroidissement d'une pièce lors d'une opération de traitement thermique ou de trempe gazeuse d'une charge en mode discontinu (dit batch ), selon lequel: - on dispose d'au moins un thermocouple, positionné à un endroit donné de la cellule de traitement thermique ou de trempe; - on dispose d'au moins une pièce type ou capteur, positionnée au sein de la charge à traiter dans la cellule, et munie d'une partie creuse la rendant apte à recevoir en son sein un thermocouple; - on dispose d'au moins un système de guidage de forme par exemple conique, apte, quand le cycle de traitement ou de refroidissement est démarré, à recevoir ledit au moins un thermocouple et à le guider vers la partie creuse de la pièce type. 2. Procédé de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que quand le cycle de chauffage ou de refroidissement est démarré, la charge contenant les pièces à traiter transite vers la cellule puis dans la cellule de chauffage ou trempe, ledit au moins un thermocouple pénètre alors dans le système de guidage où il est guidé vers la partie creuse de la pièce type. 3. Procédé de mesure selon la revendication 2, caractérisé en ce que la translation de la charge est stoppée alors que le thermocouple se trouve dans le système de guidage, ceci afin de parfaire le pré-chauffage du thermocouple. 4. Procédé de mesure selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on utilise à titre de thermocouple un thermocouple préchauffé ou préchauffable tel qu'une épingle chauffante munie d'un thermocouple. 5. Procédé de mesure selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que pièce type et système de guidage sont deux pièces différentes aptes à être accolées ou accrochées. 6. Procédé de mesure selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que pièce type et système de guidage forment une pièce unique. 7. Installation de mesure de la vitesse de chauffe ou de refroidissement d'une pièce lors d'une opération de traitement thermique ou de trempe gazeuse en mode discontinu (dit batch ), comportant: - au moins un thermocouple, positionné à un endroit donné de la cellule de traitement thermique ou de trempe; - au moins une pièce type ou capteur, positionnée au sein de la charge à traiter dans la cellule, et munie d'une partie creuse la rendant apte à recevoir en 5 son sein un thermocouple; - au moins un système de guidage de forme par exemple conique, apte, quand le cycle de traitement ou de refroidissement est démarré, à recevoir ledit au moins un thermocouple et à le guider vers la partie creuse de la pièce type. 8. Installation de mesure de la vitesse de refroidissement selon la revendication 7, caractérisée en ce que pièce type et système de guidage sont deux pièces différentes aptes à être accolées ou accrochées. 9. Installation de mesure de la vitesse de refroidissement selon la revendication 7, caractérisée en ce que pièce type et système de guidage forment une pièce unique. 10. Installation de mesure de la vitesse de refroidissement selon la revendication 7, caractérisée en ce que ledit thermocouple est un thermocouple préchauffé ou préchauffable tel qu'une épingle chauffante munie d'un thermocouple.