CH233627A - Method and device for surface hardening of cylindrical metal parts of different cross-sections by means of high-frequency induction currents. - Google Patents

Method and device for surface hardening of cylindrical metal parts of different cross-sections by means of high-frequency induction currents.

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CH233627A
CH233627A CH233627DA CH233627A CH 233627 A CH233627 A CH 233627A CH 233627D A CH233627D A CH 233627DA CH 233627 A CH233627 A CH 233627A
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CH
Switzerland
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intermediate piece
sections
induction coil
different cross
cross
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German (de)
Inventor
Patentverwertungs-Elektro-Hold
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Patelhold Patentverwertung
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/36Coil arrangements
    • H05B6/40Establishing desired heat distribution, e.g. to heat particular parts of workpieces

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Description

  

      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.

 

Claims (1)

PATENTANSPIttrCHE I. Verfahren zur Oberflächenhärtung von zylindrischen Metallteilen verschiedenen Quer ehnittes mittels hochfrequenter Induktions ströme, dadurch gekennzeichnet, class ein und dieselbe Induktionsspule für Werkstücke ver schiedenen Querschnittes verwendet wird, tvohei bei gegenseitigen Querschnittsabwei- chtuigen des zu härtenden Metallzylinders und des lichten Raumes der Induktionsspule ein leitendes Zwischenstück eingefügt wird, PATENT APPLICATION I. Method for surface hardening of cylindrical metal parts of different cross-sections by means of high-frequency induction currents, characterized in that one and the same induction coil is used for workpieces of different cross-sections, tvohei with mutual cross-sectional deviations of the metal cylinder to be hardened and the clear space of the induction coil conductive intermediate piece is inserted, dessen: Querschnitt so gewählt ist, dass sowohl zwischen der Induktionsspule und dem Zwi- sclienstiick als auch zwischen dem letzteren und dein entsprechenden Werkstück je ein wenigstens annähernd zylindrischer Spalt ent steht. the cross section of which is selected such that an at least approximately cylindrical gap is created between the induction coil and the intermediate piece as well as between the latter and the corresponding workpiece. 1I. Vorrichtung zur Durchftihrung des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet:, @dass das leitende Zwischen stück aus einer metallischen Säule mit einem Längskanal besteht, welche in der Richtung einer Radialebene aufgeschnitten ist. <B>UNTERANSPRÜ</B>CHE 1. 1I. Device for carrying out the method according to claim 1, characterized in that the conductive intermediate piece consists of a metallic column with a longitudinal channel which is cut open in the direction of a radial plane. <B> SUBClaim </B> CHE 1. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die als leitendes Zwischenstück dienende metallische Säule abgesehen vom Längskanal - massiv ist. 2. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die als leitendes Zwischenstück dienende metallische Säule zur Aufnahme eines Kühlmittels als -Hohl körper ausgebildet ist. Device according to claim II, characterized in that the metallic column serving as a conductive intermediate piece, apart from the longitudinal channel, is solid. 2. Device according to claim II, characterized in that the metal column serving as a conductive intermediate piece for receiving a coolant is designed as a hollow body.
CH233627D 1943-06-23 1943-06-23 Method and device for surface hardening of cylindrical metal parts of different cross-sections by means of high-frequency induction currents. CH233627A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE866824C (en) * 1948-10-21 1953-02-12 Telefunken Gmbh High-frequency glow head for cylindrical inner surfaces
DE955323C (en) * 1953-02-10 1957-01-03 Licentia Gmbh Process for inductive surface hardening of camshafts
DE1030484B (en) * 1955-12-09 1958-05-22 Licentia Gmbh Hardening process with inductive heating of crankshafts, camshafts or similar elongated shafts with irregular, non-circular and / or eccentric profiles and a device for this

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