Verfahren und Vorrichtung zur Oberflächenhärtuug von zylindrischen verschiedenen Querschnittes mittels hochfrequenter Induktionsströme. Es ist bekannt, zur Oberflächenhärtung zylindrischer Metallteile Hochfre.quenzinduk- toren mit aus einer oder mehreren Windun gen bestehenden Induktionsspulen zu verwen den, durch welche die Metallzylinder langsam hindurchgeschoben werden.
Die Induktions- spule besteht in den. meisten Fällen aus einem schleifen- oder wendelförmig gebogenen Me tallrohr, welches von einem Kühlwasserstrom durchflossen wird und an die Sekundärwick lung des in dem vom Hochfrequenzgenerator erregten Schwingkreis liegenden Transforma tors angeschweisst ist.
Der Innenquerschnitt der Induktionsspule ist dem Querschnitt des zu härtenden Zylinderstückes genau an.ge- passt, so dass zwischen Spule und Zylinder nur ein enger Luftspalt entsteht und der Streu fluss möglichst gering ist.
Zur Behandlung von Metallzylindern ver schiedener Querschnitte war man deshalb bis dahin genötigt, für jeden vorkommenden Zylinderquerschnitt eine besondere Induk tionsspule herzustellen und an eine entspr e-- ehende Transformatorsekundärspule anzu schliessen.
Die beschriebene Härtungsvorrichtung ist somit für die Behandlung von zylindrisclen Metallteilen verschiedenen Querschnittes zu kostspielig und eignet sich lediglich für die Härtung von Zylinderstücken ein und dessel ben Querschnittes.
Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zur Oberflächenhärtung von zylin drischen- Metallteilen verschiedenen Quer schnittes mittels hochfrequenter Wechsel ströme, bei welchem ein und -dieselbe Induk tionsspule für Werkstücke verschiedenen Querschnittes verwendet wird.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch er reicht, dass bei gegenseitigen Abweichungen des zu härtenden Metallzylinders und des lichten Raumes der Induktionsspule ein lei tendes Zwischenstück eingefügt ist, dessen Querschnitt so gewählt ist, dass sowohl zwi schen der Induktionsspule und ,dem Zwischen stück als auch zwischen dem letzteren und dem entsprechenden Werksdick je ein wenig stens annähernd zylindrischer Spalt entsteht.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- rens, bei welcher das leitende Zwischenstück aus einer metallischen Säule mit einem Längs kanal besteht, die in der Richtung einer Ra dialebene aufgeschnitten ist:.
Einige Ausführungsbeispiele für die Vor richtung gemäss der Erfindung sind an Hand der Fib. 1 bis 6 der Zeichnung näher erläu tert.
Im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 ist a die Sekuiidärwiclz-lung eines Transforma tors, dessen Primärwicl,:lung im Schwingli#reis eines Hochfrequenzgenerators liebt. Die. In duktionsspule b besitzt eine einzige Windung, die aus einem kreisförmig gebogenen Metall rohr besteht, das von einem Kühlwasserstrom durchflossen wird. Im Hohlraum der Induk tionsspule befinden sich ein zu härtender -Me- tallzylinder c und das entsprechende konzen trische Zwischenstück d.
Letzteres besteht aus einer an einer Stelle in radialer Richtung aufgeschnittenen Ringscheibe, welche zur Aufnahme von Kühlwasser hohl ausgebildet ist.
Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung gemäss der Erfindung mit einer aus mehreren Windungen bestehenden Induk tionsspule b. Das Zwischenstück d besteht hier aus einem in der Richtung einer Mant-l- linie aufgeschnittenen Zylinder mit hohlem Mantel für den Kühlwasserumlauf.
In den Fig. 3 und 4 sind ferner zwei Ausführungen der erfindungsgemässen Vor richtung zur Oberflächenhärtung von Werk stücken, deren Quersehnittsform von derjeni- gen der Induktionsspule abweicht, dargestellt.
Gemäss Fig. 3 hat das Werkstück einen t.rop- fenförmigen Querschnitt, wie dies beispiels- weise für eine Turbinenschaufel zutrifft, und gemäss Fig. 4 ist das Werkstück prismatisch und stellt beispielsweise einen Drehstahl dar.
Es sind aber auch Ausführungsformen ,der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Här tung der Innenflächen von Rohren oder rohr- artigen Körpern mit beliebigem Querschnitt möglich, wie sie beispielsweise in den Fig. 5 und 6 dargestellt sind. Die Induktionsspule b und das Zwischenstück d befinden sieh hier im Hohlraum des Werkstückes cr.
In Fällen, wo die Kühlung des Zwischen stiiekes d nicht notwendig ist, kann dieses auch massiv ausgebildet sein.
Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung ist. die transformatorischeWirkung um so besser, je enger die l.Auftspalte zwischen In duktor. Zwischenstück und '\Verkstiick, unter Beibehaltung der notwendigen elektrischen Isolation, gemacht werden können.
Es ist des- halb von Vorteil, zwischen die Induktions spule b und das Zwischenstück d eine elek trische Isolationsschicht, beispielsweise aus Glimmer, einzuschalten, wodurch der Luft spalt auf eine minimale Breite von der Grössenordnung eines halben Millimeters be schränkt werden kann.
Die Zylinderleitlinie kann, wie aus obi gem hervorgeht, einen beliebigen Linienzug darstellen.
Method and device for surface hardening of cylindrical cross-sections of various types by means of high-frequency induction currents. It is known to use high frequency inductors with induction coils consisting of one or more windings for surface hardening of cylindrical metal parts, through which the metal cylinders are slowly pushed.
The induction coil consists of the. Most cases from a loop or helically bent Me tallrohr, which is traversed by a flow of cooling water and is welded to the secondary winding of the transformer located in the resonant circuit excited by the high frequency generator.
The inner cross-section of the induction coil is precisely matched to the cross-section of the cylinder piece to be hardened, so that only a narrow air gap is created between the coil and the cylinder and the leakage flow is as low as possible.
In order to treat metal cylinders of different cross-sections, it was therefore necessary until then to produce a special induction coil for each cylinder cross-section and to connect it to a corresponding transformer secondary coil.
The hardening device described is thus too expensive for the treatment of cylindrical metal parts of different cross-section and is only suitable for the hardening of cylinder pieces of one and the same cross-section.
The invention now provides a method for surface hardening of cylin drischen metal parts of different cross-section by means of high-frequency alternating currents, in which one and -dies same induction coil is used for workpieces of different cross-section.
According to the invention, this is achieved in that, in the event of mutual deviations between the metal cylinder to be hardened and the clear space of the induction coil, a conductive intermediate piece is inserted, the cross-section of which is chosen so that between the induction coil and the intermediate piece as well as between the latter and the corresponding factory thickness a little at least approximately cylindrical gap is created.
The invention also relates to a device for carrying out the method, in which the conductive intermediate piece consists of a metallic column with a longitudinal channel which is cut open in the direction of a radial plane.
Some embodiments for the device according to the invention are on hand of the Fib. 1 to 6 of the drawing tert erläu.
In the exemplary embodiment according to FIG. 1, a is the secondary winding of a transformer, the primary winding of which in the oscillating element of a high-frequency generator. The. In the induction coil b has a single turn, which consists of a circularly curved metal tube through which a flow of cooling water flows. A metal cylinder c to be hardened and the corresponding concentric intermediate piece d are located in the cavity of the induction coil.
The latter consists of an annular disk cut open at one point in the radial direction, which is designed to be hollow for receiving cooling water.
Fig. 2 shows a longitudinal section through a device according to the invention with an induction coil consisting of several turns b. The intermediate piece d here consists of a cylinder cut open in the direction of a surface line with a hollow jacket for the cooling water circulation.
In FIGS. 3 and 4, two embodiments of the device according to the invention for surface hardening of work pieces whose cross-sectional shape deviates from that of the induction coil are shown.
According to FIG. 3, the workpiece has a teardrop-shaped cross-section, as is the case, for example, for a turbine blade, and according to FIG. 4 the workpiece is prismatic and represents, for example, a turning tool.
However, embodiments of the device according to the invention for hardening the inner surfaces of pipes or pipe-like bodies with any cross-section are also possible, as shown, for example, in FIGS. 5 and 6. The induction coil b and the intermediate piece d are located here in the cavity of the workpiece cr.
In cases where the cooling of the intermediate piece d is not necessary, it can also be made solid.
In the device according to the invention. the closer the first gap between the inductor, the better the transforming effect. Intermediate piece and piece can be made while maintaining the necessary electrical insulation.
It is therefore advantageous to insert an electrical insulation layer, for example made of mica, between the induction coil b and the intermediate piece d, so that the air gap can be restricted to a minimum width of the order of half a millimeter.
The cylinder guide line can, as can be seen from the above, represent any line.