CH312599A - Verfahren und Einrichtung zur Oberflächenhärtung von Werkstücken - Google Patents

Description

  Verfahren und Einrichtung zur Oberflächenhärtung von Werkstücken    Es ist bekannt, die Härtung von grossen  Zahnrädern im Allzahnv erfahren in der Weise       durchzuführen,    indem dieselben im Ofen bis  unmittelbar über den Curie-Punkt erwärmt  werden. Dabei erfolgt eine gleichmässige       Durchwärmung    des Werkstückes bis zu dieser  Temperatur. Hierauf werden die Räder in  die Induktionsspule eines     Hoehfrequenzgene-          rators    gebracht, wo sie vor der nachfolgenden  Abschreckung die letzte     Temperaturerhöhung     erhalten.

   Dabei ist diese zusätzliche Erwär  mung infolge des Skineffektes auf die Ober  fläche beschränkt, so dass nach dem Ab  schrecken nur an der Oberfläche eine gehär  tete Schicht entsteht. Bei einem andern Ver  fahren werden die Räder mit Hilfe eines     Mit-          telfrequenzgenerators    auf die erforderliche  Vortemperatur gebracht und dann in der In  duktionsspule eines Hochfrequenzgenerators  weiter behandelt. Nachteilig bei diesen Ver  fahren ist, dass die Räder bei einer Tempera  tur von etwa. 720  C von einem Gerät in  ein anderes Gerät gebracht werden müssen.  Für die Vorerwärmung sind separate, rela  tiv teure öfen erforderlich, wobei ausserdem  der Wirkungsgrad dieser öfen schlecht ist.    Vorliegende Erfindung vermeidet diese  Nachteile.

      Die Erfindung betrifft ein Verfahren und  eine Einrichtung zur Oberflächenhärtung von  Werkstücken, insbesondere Zahnrädern, mit-         tels    Hochfrequenz, wobei eine gleichmässige  Erwärmung mindestens bis zum Curie-Punkt  erfolgt.  



  Das Verfahren besteht darin, dass mit  einer relativ kleinen Hochfrequenzenergie,  aber relativ langer Einwirkungszeit das Werk  stück mindestens bis zum Curie-Punkt gleich  mässig aufgeheizt wird, und dass hierauf eine  Temperaturerhöhung mit stark erhöhter  Hochfrequenzenergie, aber nur kurzer Ein  wirkungszeit erfolgt, so dass eine auf die  Oberfläche des Werkstückes beschränkte Tem  peraturerhöhung bis zur Härtetemperatur  erreicht wird, worauf das Werkstück abge  schreckt     wird.       Das Werkstück wird     demnach    mit     einer     verhältnismässig kleinen     Hochfrequenzenergie     langsam aufgeheizt.

   Die Wärme, die infolge  des     Skineffektes    vor allem an der Oberfläche  entsteht, findet genügend Zeit,     1.un    in das  Werkstück einzudringen und so dieses überall  gleichmässig aufzuheizen. Diese gleichmässige       Aufheizung        erfolgt    bis zu einer Temperatur  von etwa     72,0     C, also bis knapp über     dea          Curie-Punkt.    Sie erreicht aber noch nicht die  für die Strukturwandlung erforderliche Tem  peratur.

   Bei diesem langsamen 'Temperatur  anstieg wird eine     Überhitzung    der Oberfläche  und damit die Gefahr einer Verbrennung ver  mieden.     Wenn    diese gleichmässig verteilte  Temperatur erreicht ist, wird plötzlich der      Strom im Induktor und damit die     Heizlei-          stung    derart erhöht, dass eine plötzliche wei  tere. Erhitzung der Oberfläche des Werk  stückes eintritt. Die Leistungserhöhung wird  derart gewählt, dass die Härtetemperatur in  einer so kurzen Zeit erreicht wird, dass die an  der Oberfläche entstehende zusätzliche Wärme  nicht genügend Zeit findet, um in das Innere  des Werkstückes einzudringen.

   Bei der nun  erfolgenden Abschreckung erfolgt somit die       Härtung    nur an der Oberfläche, während der  Kern ungehärtet bleibt. Bei Zahnrädern wer  den die Zahnkonturen bis zum Zahngrund  gehärtet, während der Zahnkern weich bleibt.  



  s Das Härteergebnis lässt sieh mit den beim  Einsatzhärten erreichbaren Härteverhältnis  sen vergleichen, wobei jedoch die Schicht  dicke im Zahnkopf beim Verfahren der Er  findung verstärkt ist.  



  Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Ein  richtung zur Durchführung des Verfahrens.  Diese Einrichtung besteht darin, dass ein mit  dem Werkstück eng gekoppelter Induktor vor  gesehen ist, und Temperaturüberwachungs  organe vorgesehen sind, welche beim Über  schreiten der Curie-Temperatur den Strom im  Induktor erhöhen, und dass ferner Mittel zum  Abschrecken des Werkstückes vorgesehen sind.  



  In der     Zeichnung    ist ein Ausführungsbei  spiel einer Einrichtung zur Durchführung des  erfindungsgemässen Verfahrens dargestellt.  



  1 bedeutet das Werkstück, zum Beispiel  ein Zahnrad. Dieses ist umschlossen von dem  enggekoppelten ringförmigen Induktor 2. Mit  dem Induktor ist eine veränderbare Induk  tivität 3 in Serie geschaltet. Diese besteht  zweckmässig aus zwei parallel angeordneten  Windungen, zwischen welche eine Kupfer  platte 4 einschiebbar ist. Die Hochfrequenz  wird einem Röhrengenerator 5 entnommen. Bei  herausgezogener Kupferplatte und daher er  höhter Induktivität im Ausgangskreis wird  das Werkstück bei schwachem Strom langsam  bis auf Curie-Punkt-Temperatur aufgeheizt.  Nach Überschreiten des Curie-Punktes wird  die Platte 4 in die Spule 3 hineingeschoben,  wodurch die Impedanz des Kreises verringert    wird und dadurch der Strom und die Lei  stung des     Induktors    erhöht wird.

   Nach kurzer  zusätzlicher Aufheizung wird der Strom ab  geschaltet und das Werkstück abgeschreckt.  Dieses Abschrecken kann mit an sich be  kannten Mitteln vorgenommen werden. Die  Verschiebung der Kupferplatte 4 kann zweck  mässig automatisch in Abhängigkeit einer  Temperatur messeinriehtung v     orgenommenwer-          den.    Die zusätzliche Aufheizung mit erhöhter  Leistung kann plötzlich oder stetig nach einem  zeitlich vorgeschriebenen Programm erfolgen.  Zu diesem Zweck kann die Bewegung der  Kupferplatte mittels einer Kurvenscheibe in  vorgeschriebener Zeitabhängigkeit vor genom  men werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur Oberflächenhärtung von Werkstücken, insbesondere Zahnrädern, mit tels Hochfrequenz, wobei eine gleichmässige Vorwärmung bis mindestens zum Curie-Punkt erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Vor- wärmung mit einer relativ kleinen Hochfre quenzenergie, aber langen Einwirkungszeit vorgenommen wird, und dass hierauf eine Temperaturerhöhung mit stark erhöhterHoch- frequenzenergie, aber nur kurzer Einwir kungszeit erfolgt,

   so dass eine auf die Ober fläche des Werkstüekes beschränkte 'Tempera turerhöhung bis zur Härtetemperatur erreiellt wird und hierauf das Werkstück abgesehreekt wird. II. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentansprilch I, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit. dem Werkstiiek eng gekoppelter Induktor vorgesehen ist, und Temperaturüberwaehungsorgane vorgesehen sind, welche beim überschreiten der Curie- Temperatur den 'Strom im Induktor erhöhen, und dass ferner Mittel zum Abschrecken des Werkstückes vorgesehen sind.

   UN TERANS.PRÜCHE 1. Einrichtung nach Patentanspruch II. dadurch gekennzeichnet, da.ss zur Energie- regulierung eine in Serie mit dem Induktor geschaltete veränderbare Induktivität vorge sehen ist. Einrichtung nach Unteranspruch 2. cladurch gekennzeichnet, dass die Einstellung der Induktivität mittels einer Temperatur- messeinrichtung erfolgt.