Einrichtung zum induktiven Härten von Zahnstangen Der Gegenstand der Erfindung betrifft eine Ein richtung zum Härten von Zahnstangen, bei der eine zu härtende Zahnstange durch einen Induktor elek trisch erhitzt wird. Eine solche Härtung von Zahn stangen, wie sie bei dien Lenkungen von Kraftfahr- zeugen vielfach verwendet wenden, ist notwendig, da solche Zahnstangen mechanisch sehr beansprucht sind und deshalb eine gehärtete Oberfläche benötigen.
Bei den bisher bekannten Verfahren werden die Zahnstangen mittels eines umfassenden ein oder mehrwindigen Induktors induktiv erhitzt. Bei dieser Härtung tritt jedoch nicht das gewünschte Härtebild auf, wie es bei einer im Ofen aufgekohlten und, an- schliessend gehärteten Zahmstange erreichbar ist.
Je doch haben im Ofen aufgekohllte und anschliessend gehärtete Zahnstangen einen sehr grossen Verzug, so dass sie nach dem Härten gerichtet und- geschliffen. und wieder gerichtet werden müssen.
Zur Vermeidung dieser Nachteile hat man schon eine Einzelzahnhärtung von Zahnstangen versucht, wobei jedoch infolge des kleinen Moduls und der Wärmeleitung im Zahn selbst Unregelmässigkeiten in den Härtegraden besonders .an den Zahnflanken auftreten.
Die Vorteile einer schnellen Erhitzung mit entsprechendem Härtebild bei geringem Verzug has- sen sich auf einfache Weise mit dem Gegenstand der Erfindung mit konduktiv induktiver Erhitzung dadurch erreichen, dass der Induktor aus einer zwei geteilten, das Zahnprofil enthaltenden und an den beiden äusseren Enden mit Kontaktflächen versehe nen Metallschiene besteht, die an der Teilungsstelle ihre Hochfrequenzeinepeisung hat und vom Hoch frequenzstrom direkt durchflossen wird,
und dass Mittel vorhanden sind, um die Schiene an die Zahn Stange anzunähern und durch die beiden Kontakt flächen in Berührung mit dieser zu bringen. Bei gleichmässigen Abständen der Metallschienen mit ihrem Zahnprofil von den zu erhärtenden Zahn- stangenoberflächen wird eine über tlie ganze Ober fläche nahezu gleichmässige Härtung erreicht.
Um ein gleichmässiges Abschrecken der auf diese Weise induktiv konduktiv erhitzten Zahnstange zu erreichen, sind die Metallschienen zweckmässig hohl und- vorteilhaft über einen Druckausgleichskör- per an eine entsprechende Abschreckflüssigkeits- leitung angeschlossen.
Die Zahnprofile der beiden Schienen enthalten mit Vorteil in entsprechenden: Ab- ,ständ-en mit -diesen von der Abschreckflüssigkeit ge- füllten Hohlräumen in Verbindung stehende Boh rungen, die die A'bschreckflüssigkeit den einzelnen Stellen der Zahnstangen zuzuleiten .gestatten.
Durch den Druckausgleichskörper kann erreicht werden, dass die Abschreckfilüssigkeit unter gleichbleibendem Druck in beide Induktorhälften und von dort während des Härtevorganges auf die Zahnstange gelangt.
Weitere Einzelheiten .sind an Hand eines Aus führungsbeispieles, das in der Zeichnung in verein fachter Weise dargestellt ist, nachfolgend näher er- läutert.
Zwei getrennte Metallschienen 1 und: 2 bilden ,den Induktor und sind in Fluchtlinie hintereinander- liegend angeordnet und an ihren äusseren Enden mit Kontaktflächen 3 und 4 versehen, die mit der zu härtenden Zahnstange 21 in Berührung kommen. Die den Zähnen der Zahnstange gegenüberliegenden Teile der beiden Metallschienen 1 und 2,
die insbe- sondere aus Kupfer bestehen, weisen ein entspre chendes Zahnprofil 5 und 6 auf. Das Zahnprofil greift in die Zähne der Zahnstange ein, ohne diese zu berühren. Die Metallschiene 1 ist über einen Isolator 17 und die Metallschiene 2 über einen Isolator 18 starr mit einem Träger 16 verbunden.
Die Hoch- frequenzspeisung 7/8 erfolge an der Teilungsstelle des Induktors. Am Träger 16 ist ein Druckaus- gleichskörper 13 mit einer Zuführung 14 für eine Abschreckflüssigkeit verbunden, die über Flüssig keitsleitungen 11 und 12 den Anschlüssen 9 und 10 der beiden Metallschienen zugeführt werden kann..
Die Metallschienen 1 und 2 sind hierzu hohl und mit den einzelnen Stellen des Zahnprofils 5 und 6 durch Kanäle verbunden, aus denen die Abschreckflüssig- keit auf die Zähne der zu härtenden Zahnstange ge- spritzt werden kann.
Infolge des Druckausgleichs- körpers 13 erfolge das Abspritzen: unter gleichblei bendem Druck. Die einander zugekehrten Enden der beiden Metallschienen sind über gekühlte Rechteck rohre mit dem nicht dargestellten HF-Erzeuger ver bunden.
Aus dem. Schnitt nach der Linie<B><I>A -A</I></B> in Fig.2 ist ersichtlich, dass die Metallschiene 1 einen in Ihrer Längserstreckung verlaufenden Hohlraum. 23 ent hält, der mit den Zahnprofilen durch senkrecht dazu angeordnete Bohrungen 19 in Verbindung steht. Ausserdem ist jede Schiene zur Kühlung der Metall schienen noch mir einem Kühlrohr 20 in ihrem Inneren ausgestattet und mit einem nacht dargestell ten Kühlkreislauf verbunden.
Der Träger 16 kann mitsamt den an ihm be festigten Metallschienen mit Mitteln gegen die mutig bei 22 gelagerte Zahnstange 21 an den Kontakt flächen 3 und 4 vor und während des Härteprozesses gepresst werden, um einen negativen Verzug vor der Härtung auszulösen und nach dem Härten ein Ver ziehen der Zahnstange zu unterbinden.
Device for inductive hardening of racks The object of the invention relates to a device for hardening racks, in which a rack to be hardened is heated elec trically by an inductor. Such a hardening of toothed racks, as they are often used in the steering of motor vehicles, is necessary because such toothed racks are subject to high mechanical loads and therefore require a hardened surface.
In the previously known methods, the racks are inductively heated by means of a comprehensive single-turn or multi-turn inductor. With this hardening, however, the desired hardening pattern does not occur, as can be achieved with a taming rod that has been carburized in an oven and then hardened.
However, racks that have been carburized and then hardened in the furnace have a very large distortion, so that they are straightened and ground after hardening. and must be judged again.
To avoid these disadvantages, a single tooth hardening of racks has already been attempted, but due to the small module and the heat conduction in the tooth itself, irregularities in the degrees of hardness occur especially on the tooth flanks.
The advantages of rapid heating with a corresponding hardness profile with little distortion can be achieved in a simple manner with the subject of the invention with conductive inductive heating by providing the inductor with contact surfaces from a two-part, the tooth profile containing the tooth profile and at the two outer ends There is a metal rail that has its high-frequency feed at the point of division and the high-frequency current flows directly through it,
and that means are available to bring the rail closer to the toothed bar and through the two contact surfaces to bring it into contact with this. If the metal rails with their tooth profile are spaced evenly from the rack surfaces to be hardened, hardening is almost uniform over the entire surface.
In order to achieve a uniform quenching of the rack, which is inductively conductively heated in this way, the metal rails are expediently hollow and, advantageously, connected to a corresponding quenching liquid line via a pressure compensation body.
The tooth profiles of the two rails advantageously contain bores connected to these cavities filled by the quenching liquid, which allow the quenching liquid to be fed to the individual points of the racks.
The pressure compensation body can ensure that the quenching liquid reaches both halves of the inductor under constant pressure and from there to the rack during the hardening process.
Further details are explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment that is shown in a simplified manner in the drawing.
Two separate metal rails 1 and 2 form the inductor and are arranged one behind the other in alignment and are provided at their outer ends with contact surfaces 3 and 4 which come into contact with the toothed rack 21 to be hardened. The parts of the two metal rails 1 and 2 opposite the teeth of the rack
which in particular consist of copper, have a corresponding tooth profile 5 and 6. The tooth profile engages in the teeth of the rack without touching them. The metal rail 1 is rigidly connected to a carrier 16 via an insulator 17 and the metal rail 2 via an insulator 18.
The high-frequency feed 7/8 takes place at the point of division of the inductor. On the support 16, a pressure compensation body 13 is connected to a feed 14 for a quenching liquid, which can be fed to the connections 9 and 10 of the two metal rails via liquid lines 11 and 12.
The metal rails 1 and 2 are hollow for this purpose and are connected to the individual points of the tooth profile 5 and 6 by channels from which the quenching liquid can be sprayed onto the teeth of the rack to be hardened.
As a result of the pressure compensation body 13, the spraying takes place: under constant pressure. The mutually facing ends of the two metal rails are connected to the HF generator, not shown, via cooled rectangular tubes.
From the. Section along the line <B> <I> A -A </I> </B> in FIG. 2 it can be seen that the metal rail 1 has a cavity running in its longitudinal extension. 23 ent holds, which is connected to the tooth profiles by holes 19 arranged perpendicular thereto. In addition, each rail for cooling the metal rails is still equipped with a cooling tube 20 in its interior and connected to a night dargestell th cooling circuit.
The carrier 16 can be pressed together with the metal rails attached to it be with means against the courageously mounted at 22 rack 21 on the contact surfaces 3 and 4 before and during the hardening process to trigger a negative delay before hardening and after hardening a Ver to stop pulling the rack.