Par Dirk Joritz - Ipsen International GmbH
Dans le monde d'aujourd'hui, les composants métalliques doivent répondre à des exigences toujours plus grandes, par exemple en matière de résistance à l'usure ou à la corrosion. Pour garantir la qualité correspondante, même avec des matières premières relativement bon marché, les composants sont souvent soumis à un traitement thermique industriel. En fonction de la quantité de composants à traiter et de la flexibilité requise de l'installation, des fours à fonctionnement continu ou à charge discontinue sont utilisés.
Les fours à fonctionnement continu conviennent à la production de masse dans l'industrie automobile, par exemple. Les systèmes à chargement par lots, également appelés fours à chambre (unique), se distinguent par leur grande flexibilité : après chaque lot, le programme et, par conséquent, le composant à traiter peuvent être changés. Ces systèmes sont donc très populaires, par exemple, auprès des entreprises commerciales de traitement thermique.
Les fours à chambre utilisés pour la trempe et la cémentation (cémentation suivie d'une trempe à l'huile) sont composés d'une chambre de chauffe et d'un bain d'huile directement adjacent. En fonction de leur conception, on distingue deux groupes :
- Fours basés sur le principe de la trempe à cœur (fours TQ)
- Fours basés sur le principe du retour par trempe (fours RTQ)
Dans les fours TQ, qui fonctionnent selon le principe de la trempe à cœur, les composants à traiter sont chargés directement dans la chambre de chauffe, qui fonctionne à plus de 750 °C, où ils sont chauffés et, si nécessaire, cémentés. Les pièces sont ensuite transportées dans la chambre de trempe, où elles sont généralement trempées dans un bain d'huile. Cela permet également de durcir la couche superficielle. Les composants sont ensuite retirés du four.
Dans les fours RTQ, qui fonctionnent selon le principe du retour par trempe, les composants à traiter sont d'abord placés dans la chambre de trempe relativement froide (environ 120 °C à 140 °C) pendant quelques minutes. Ensuite, le lot est chargé dans la chambre de chauffage, qui fonctionne au-dessus de 750 °C, où il est réchauffé et, si nécessaire, cémenté. Ensuite, les composants sont durcis dans la chambre de trempe, comme dans la TQ. Les composants sont ensuite retirés du four.
Même si la taille des lots est identique, que le programme de traitement thermique est le même dans les deux fours et que les résultats obtenus ne varient que très peu, il existe certaines différences dont il faut tenir compte lors du choix du système de four approprié.
Espace et coût nécessaires :
Le four TQ possède à la fois une porte de chargement et de déchargement, de sorte que des systèmes de chargement appropriés doivent être installés devant et derrière le four. Par conséquent, ce type de four nécessite plus d'espace que le four RTQ, qui fonctionne avec un seul système combiné de chargement et de déchargement. En termes de coût, les deux fours eux-mêmes ne diffèrent que de façon insignifiante ; cependant, étant donné que deux systèmes de chargement sont ajoutés à un four RTQ, l'approvisionnement est initialement un peu plus cher. Toutefois, si une ligne comportant au moins trois fours TQ est utilisée pour le traitement thermique, cet investissement est rapidement amorti et la méthode TQ devient moins chère que la méthode RTQ à long terme.
Durée et débit du traitement :
Le programme de traitement thermique dans la chambre de chauffe est identique dans les deux systèmes de fours. La différence se situe au niveau du temps de traitement : celui-ci est un peu plus long dans le four RTQ, car la charge est chargée via la chambre de trempe et y reste pour une courte durée de rinçage (environ 15 à 20 minutes). Cela donne au four TQ un léger avantage en termes de débit, car le lot suivant peut déjà être chargé dans la chambre de chauffe alors que le lot précédent est encore en train de durcir dans le bain d'huile. Avec le système RTQ, il est possible d'introduire un lot dans la chambre de trempe pendant que le lot précédent est encore dans le bain d'huile (ce que l'on appelle le double chargement). Mais cela n'est possible que si le temps de trempe dans le bain d'huile est nettement plus long que le temps de purge avant le chargement de la chambre de chauffe. Cela signifie que
avec des temps de trempe courts, le four doit d'abord être complètement déchargé avant que le lot suivant puisse être traité.
Entretien et contrôle :
Le four TQ est également très performant sur ce point : au cours de la production normale, il est possible d'examiner la chambre de chauffe et la chambre de trempe pendant le chargement et le déchargement, par exemple pour observer l'état de la maçonnerie ou la présence éventuelle de suie. Avec un four RTQ, seule la chambre de trempe peut être inspectée pendant le fonctionnement ; l'inspection de la chambre de chauffe n'est possible que lorsque le four est hors production. Le four TQ est plus accessible pour la maintenance grâce à ses deux portes. Cependant, cela crée aussi un peu de travail supplémentaire car il faut surveiller et inspecter deux portes.
Résultats du traitement thermique et déroulement du processus :
Comme mentionné au début, les résultats du traitement thermique ne varient pas de manière significative entre les fours TQ et RTQ. Néanmoins, quelques détails doivent être mentionnés : lors du chargement du four TQ, l'air entre directement dans la chambre de chauffe. Cela signifie que l'atmosphère du four est perturbée et ne se reconstitue qu'après la fermeture de la porte. Dans le four RTQ, par contre, la charge reste d'abord dans la chambre de trempe pendant un court temps de purge. L'effet négatif de l'air qui a pénétré y est compensé. Lors du chargement de la chambre de chauffe, plus aucun air ne pénètre dans la chambre de chauffe et l'atmosphère du four est rétablie plus rapidement.
Afin de minimiser le temps d'échauffement dans la chambre de chauffe, les lots sont souvent préchauffés à une température de 350 °C à 450 °C. Dans ce cas, le temps de séjour dans la chambre de trempe des fours RTQ serait plutôt préjudiciable, car les lots perdent de la température pendant ce temps. Cela réduit l'effet de préchauffage souhaité.
En résumé, on peut dire que les deux systèmes de four sont performants dans différents domaines et qu'il ne faut pas préférer un type à l'autre. Si, par exemple, vous ne disposez que d'un espace limité, un système RTQ est probablement moins adapté. Si le préchauffage est d'une importance cruciale pour vous, un four RTQ n'entre pas nécessairement dans le concept. Les besoins individuels du client sont donc le facteur décisif dans le processus de sélection.
Nous nous ferons un plaisir de vous conseiller plus en détail sur les différents types de fours à atmosphère et leurs applications possibles afin de vous assurer que vous faites le bon choix. Pour plus d'informations, n'hésitez pas à nous contacter à l'adresse suivante marketing@ipsen.de.
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