Les traiteurs à façon se doivent de répondre aux exigences de leurs clients à la fois en matière de productivité et de qualité des traitements. Pour les assister au mieux dans cette démarche, SOLO Swiss a développé un nouveau concept de four de traitements thermochimiques répondant à des cahiers des charges évolutifs.

1. Un nouveau concept de four à passage optimisé pour le
traitement à façon
Les traiteurs à façon se doivent de répondre aux exigences de leurs clients à la fois en
matière de productivité et de qualité des traitements. Pour les assister au mieux dans
cette démarche, SOLO Swiss a développé un nouveau concept de four de traitements
thermochimiques répondant à des cahiers des charges évolutifs.
Cet article présente les particularités de l’installation qui intègre toutes les
caractéristiques nécessaires au traiteur à façon pour lui permettre de traiter toujours
plus et mieux.
Le système de chargement
Conçu pour optimiser et automatiser la production, le dispositif intègre un chargeur composé
d’un « bunker » dans lequel sont déversées les pièces à traiter. Une succession de vibreurs
complète ce système qui permet la répartition des pièces sur la bande. Un dosage automatique
est réglable selon les gammes.
Le canal de préchauffe
Une fois les pièces réparties sur la bande, elles sont alors préchauffées dans le canal d’entrée
(jusqu’à une température de 400 °C). L’intérêt de cette étape est triple car il permet
d’atteindre une meilleure homogénéisation de la température des pièces tout en évitant les
chocs thermiques et en brulant les huiles résiduelles.

2. Le four
Parfaitement adapté pour les traitements de cémentation et de carbonitruration, le four est
constitué de 6 zones de chauffe régulées indépendamment (à l’aide d’un thermocouple et
d’une boucle de régulation) et permettant d’atteindre une température maximale homogène de
950 °C ± 5 °C sur toute la bande. Cette dernière présente une longueur de 4 m et une largeur
de 450 mm pour une hauteur maximale de chargement de 100 mm.
La création des atmosphères de traitement peut se fait à l’aide d’une canne d’injection de
méthanol, une canne d’injection d’azote, de deux injecteurs de propane, d’air et d’ammoniac.
Deux zones sont équipées de turbos et de sondes à oxygène pour garantir une parfaite
distribution des gaz à l’intérieur du canal. Une sortie intégrant une canne de prélèvement
feuillard ainsi qu’une sortie de gaz pour le branchement d’un analyseur infrarouge CO/CO2
complètent les moyens de contrôle du potentiel carbone.
L’indépendance de ces deux zones est très intéressante car elle rend possible le travail avec
deux potentiels carbone différents simultanément dans le four.
Le bac de trempe
La fin du traitement de cémentation ou de carbonitruration se termine toujours par l’étape de
refroidissement rapide. Le bac de trempe utilisé contient de l’huile pouvant être utilisée dans
une gamme de températures comprise entre 20 et 200 °C.
Afin de garantir une trempe homogène sur l’ensemble de la production, une pompe de
brassage de l’huile est intégrée au bac. Enfin, toujours dans un souci de productivité, une
bande d’extraction facilite et automatise le déchargement des pièces.
Par ailleurs, pour éviter au client des travaux conséquents en génie civil pour placer le bac
dans une fosse, le four a été rehaussé sur un châssis spécialement conçu à cet effet.
La centrifugeuse
Les pièces trempées à l’huile requièrent très souvent un lavage en fin de traitement. Pour
s’affranchir de ce dispositif, une centrifugeuse à panier est disposée après le bac de trempe à
huile pour égoutter l’huile des pièces.
Les gaz
L’atmosphère est obtenue par craquage direct du méthanol liquide dans le four. Dans ce cas
précis, les pièces sont traitées avec un potentiel carbone contrôlé par une sonde à oxygène,
mais l’analyseur CO/CO2 peut se greffer à la régulation. Le panneau débitmétrique est
composé d’une ligne de méthanol (équipé de contrôle de débit) et de débitmètres massiques
pour le propane, l’air et l’ammoniac.
Par ailleurs, trois débits d’azote peuvent être ajustés séparément (sécurité, purge, et cycle). Il
est ainsi possible de passer d’une atmosphère méthanol pur à une atmosphère méthanol/azote
en quelques instants. Cela permet soit de travailler avec des proportions en CO de 33% pour
valoriser des coefficients de transfert élevés, soit de travailler avec un taux de CO plus bas afin
de limiter l’oxydation intergranulaire des pièces traitées.

3. L’atmosphère
Le craquage du méthanol liquide introduit dans le canal de chauffe donne une atmosphère
carburante composée à 33 % de CO et 66 % de H2.
CH3OH = CO + 2H2
CO = C + ½ O2
2 CO = CO2 + C
La régulation du potentiel carbone se fait alors via l’injection de propane qui en se
décomposant donne du carbone.
C3H8 = C + 2 CH4
CH4 = C + 2 H2
Le rôle du gaz carburant est de contrôler le potentiel carbone. Si ce dernier est trop bas, il est
alors possible d’injecter plus d’hydrocarbure.
En carbonitruration, l’ammoniac est injecté simultanément à l’atmosphère de cémentation. Une
partie de l’azote issu de la dissociation de l’ammoniac diffuse dans le réseau cristallin de l’acier
en provoquant une augmentation de la trempabilité de la couche enrichie.
2 NH3 = N2 + 3/2 H2
Le pilotage informatique
La ligne de traitement thermique est pilotée par un système Axron® équipé d’une interface
intuitive et évolutive facilitant le pilotage par les utilisateurs. Un système de supervision
déporté rend possible le suivi à distance avec l’intégration possible à un ERP.
Conclusion
Cette installation SOLO Swiss de traitements thermochimiques répond parfaitement
aux exigences du client qui s’est spécialisé dans la carbonitruration de pièces. Cette
ligne automatique et sécurisée lui permet de traiter aussi bien des pièces de faibles
dimensions (disposées en vrac) en très grandes séries avec des cadences de
production maximale de 250 kg/h, que des pièces de taille importante déposées
manuellement afin d’éviter tout risque de distorsions.
Outre le fait de pouvoir répondre dans les plus brefs délais à toute demande de ses
clients, et ce, quel que soit le type de pièces, ce traiteur à façon est en mesure de
fournir une qualité constante à coûts réduits grâce aux faibles consommations
d’électricité et de gaz de traitement.
SOLO Swiss Group
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