CN101755061B - 电感应热处理 - Google Patents
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Abstract
具有由过渡段连接在一起的内线圈段和外线圈段的感应线圈安排成使得:外线圈段大体上感应热处理位于线圈下面的工件的环形外区,及内线圈段大体上感应热处理工件的环形内区,及过渡段至少横过将要热处理的工件的整个环形区域的宽度的一部分。内、外和过渡线圈段的相对布置实现跨整个环形区域如直交轴或错交轴齿轮的轮齿区域的受控感应热处理。
Description
相关申请交叉引用
本申请要求2007年7月21日申请的美国临时申请60/951,200的权益,在此通过引用结合其全部内容。
技术领域
本发明总体上涉及齿轮及齿轮状导电物品的电感应热处理,尤其涉及用于这样的齿轮及齿轮状物品的外壳或表面硬化的热处理。
背景技术
电感应加热可用于加热处理包括齿轮及齿轮状物品的导电工件。齿轮可表征为平行轴、直交轴和错交轴齿轮。所提及的轴为齿轮及相邻小齿轮或齿轮的中心轴。例如,由于两个相互作用的正齿轮具有平行轴,正齿轮属于平行轴齿轮的类型。平行轴齿轮的特点还在于径向向外的端面齿,如图1(a)和图1(b)中的正齿轮102所示。平行轴齿轮的齿区可通过将齿轮置于环绕感应线圈100内进行感应热处理。当适当的交流(ac)功率施加到感应线圈时,齿轮通过与ac电流流过电感器所建立的通量场磁耦合而被感应加热,分别如图1(a)和图1(b)中的涡流104和110的典型等势线所示。所供应电流的电频率对齿轮内的涡流流动和感应热分布具有值得注意的影响。基本上,在使用单匝或多匝螺线管线圈情形下,当必须仅以单一频率电流硬化齿尖时,施加相对高的频率(如30kHz到450kHz)及高功率密度。例如参见图1(a)。当相对高频率的电流(功率)施加到线圈100时,涡流在齿轮102中引起的加热沿齿轮的轮廓而行,如代表性的加热曲线104所示。由于电流密度的最高集中将在齿尖106中,在齿尖106中相比于齿根108将有功率过剩。还考虑齿尖106相较齿根108具有最小量的金属需要加热,因而齿尖将经历整个加热周期中最强烈的温度上升。此外,从热角度看,在齿根下面的金属量代表比齿尖大得多的吸热部分。补充齿尖的更强加热的另一因素涉及由于电感线圈和齿尖之间相较齿根的电磁邻近效应而更好的电磁耦合;更高的频率趋于使邻近效应更明显。当感应硬化齿根108时,优选相对低的频率(如50Hz到20kHz)。对于低频率,涡流透入深度远大于高频率情形。当加热细距和中距齿轮时,低频率感应的电流更容易形成短通路并沿齿轮的基础圆周或齿根线而不是沿齿轮廓而行。例如参见图1(b)及代表性的加热轮廓线110。结果是齿根圆角区域相较于齿尖具有更强的加热。通常,为提供沿轮齿轮廓(从齿尖到齿根)而行的硬化模式,需要对齿轮进行预加热。根据齿轮几何结构,预加热通常使用中频或低频(如小于20kHz)进行。高频(如30kHz到450kHz)在最后的加热阶段期间施加。
直交轴和错交轴齿轮的电感应硬化存在技术难题,因为轮齿特征,如包括齿根、节面角和齿面角、齿高度、齿圆角区域及齿面宽度的齿轮廓,随齿轮的具体应用变化。对于这样的齿轮的典型说明,参见:2005年由俄亥俄州ASM International出版的Materials Park中由Davis and Associates的J.R.Davis编辑的“Gears Materials,Properties,and Manufacture”中的图13,其示出了典型的直齿伞、弧齿锥、零度锥和准双曲面齿轮;同一文献的图18示出了螺旋形齿轮设计的典型例子;及同一文献的图15示出了典型的平面齿轮术语。本说明书的图3(c)标识了典型的轮齿术语。
本发明的一个目标在于提供感应热处理直交轴和错交轴齿轮的齿区的装置和方法以提高针对该轮齿区的感应加热温度曲线和硬化模式的一致性和可重复性。
本发明的另一目标是提高用于齿轮及齿轮状物品的热处理的感应加热系统的鲁棒性。
发明内容
本发明的一方面为电感应加热齿轮状物品的装置和方法,该齿轮状物品具有一个或多个从其表面突出的非连续突出体,如齿轮的所选类型的轮齿。至少一单匝感应线圈包括至少一外线圈段、至少一内线圈段、和将至少一外及内线圈段中的每一段的相邻端连接在一起的过渡线圈段。当物品邻近感应线圈旋转及向至少一单匝感应线圈供应交流电流时,外线圈段通常安排成感应加热前述物品的一个或多个非连续突出体的外环形区域,及内线圈段通常安排成感应加热一个或多个非连续突出体的内环形区域。过渡线圈段安排成随物品旋转至少部分横过从物品表面突出的一个或多个非连续突出体。当从物品表面突出的一个或多个非连续突出体在单匝感应线圈下旋转时,其中线圈被供应交流电流,齿轮状物品被感应加热。
在本发明的一些例子中,齿轮状物品为直交轴齿轮或错交轴齿轮,其中从物品表面突出的一个或多个非连续突出体为轮齿。
本发明的上述及其它方面将在本说明书及所附权利要求中进一步提出。
附图说明
如下面简要概括地,附图用于示例性地理解本发明而非限制本说明书及所附权利要求进一步提出的发明:
图1(a)和图1(b)示出了感应热处理平行轴齿轮的现有技术方法。
图2(a)为本发明的电感应热处理装置的一个例子的俯视图。
图2(b)为图2(a)中所示的电感应热处理装置的立体图。
图3(a)和图3(b)为可用本发明的电感应热处理装置硬化的齿轮类型的俯视图和截切(通过图3(a)中的线B-B)。
图3(c)为典型轮齿术语的说明。
图4(a)为图2(a)中所示的感应线圈通过图2中的线A-A的截面图。
图4(b)以截面图方式示出了在工件的完整旋转中在外和内线圈段的一段下方通过的工件重叠感应加热区域。
图4(c)为本发明的感应线圈的另一例子的截面图,其中外线圈段的外伸区域部分沿工件侧面向下延伸。
图5(a)为本发明的电感应热处理装置的另一例子的俯视图。
图5(b)为图5(a)中所示的电感应热处理装置通过图5(a)中的线C-C的截面图。
图5(c)为图5(b)中所示的电感应热处理装置通过图5(b)中的线D-D的截面图,但工件及相关的支撑结构除外。
图6(a)和图6(b)分别示出了用于本发明电感应热处理过程的一个例子的所施加感应功率和所耗用能量进度表的一个例子。
图7(a)和图7(b)分别示出了渐进预加热阶段的渐进均热阶段持续期间的变化和感应预加热能量水平的变化的一个例子。
具体实施方式
本发明的电感应热处理装置的一个非限制性的例子如图2(a)和图2(b)中所示。感应线圈10包括三个线圈段,即外线圈段12、过渡线圈段14和内线圈段16(每一段在图2(a)中以不同角度的交叉阴影线示出)。如图中所示,相对于将要用本发明装置感应加热的工件的中心轴Zr的位置,外线圈段相较内线圈段径向远离轴Zr进行布置,过渡线圈段将外和内线圈段的端部连接在一起,如图2(a)和图2(b)中所示。这些端部可称为外和内线圈段的内端。外和内线圈段的另一端经电导体20a和20b连接到交流电源20。这些端部可称为外和内线圈段的外端。
可选地,感应线圈10可包括基座件10a,如图2(b)中所示,外、内和过渡段均形成在该基座件上。可选地,基座件可以是导电或非导电件,并可用于辅助功能,如为淬火系统的构件提供空间,如下进一步所述。
作为例子但非限制,本发明的电感应热处理装置特别适合由直交轴或错交轴齿轮的轮齿区域代表的工件的感应热处理,前述齿轮如但不限于直齿伞、弧齿锥、零度锥、准双曲面和螺旋形齿轮,这些齿轮可概括为具有环形、圆锥节距、齿区的工件,如图3(a)和图3(b)中的齿轮90的交叉阴影线区90a所示。这些类型的齿轮通常通过包括齿根、节面角和齿面角、齿高度、齿圆角区域及齿面宽度的齿轮廓的变化进行区分,齿轮廓随齿轮的具体类型和应用变化。如下面进一步阐述的,本发明的电感应热处理装置在用齿角、齿高和/或齿圆角区域及齿面宽度的变化实现实质上一致的轮齿硬化时特别有利。
在典型但非限制性的方案中,图2(a)和图2(b)中所示的感应线圈10倒置,工件90放在感应线圈下面,齿轮的齿区面向感应线圈。感应线圈的每一段的正面与一个或多个非连续突出体的区域相对,如在此进一步所述。工件按如下进一步所述进行旋转。
外和内线圈段12和16可以为弓形或属于其它形状,以与热处理的工件区域的形状一致及实现特定感应热处理情形。尽管通常称为齿轮,工件90也可以是齿轮状物品,其中工件的一个或多个元件从工件表面突出,类似于从齿轮表面突出的轮齿,但不必对称或一个或多个元件中的每一元件均相似。例如,轮齿区域90a从图3(b)中的表面90e突出。在图4(a)中,外和内线圈段的长度Locs和Lics及宽度wocs和wics可进行选择以控制跨工件面或区域的感应热分布模式。
在本发明的优选但非限制性的例子中,过渡线圈段通常定向成使得在感应加热的轮齿区域中感应的涡流大体上跨轮齿的长度横向流动,这在轮齿的齿根中感生热量。通常,这通过定向过渡线圈段的长度方向使得其至少部分横切轮齿的齿面宽度90b′的长度方向实现,如图2(a)中所示的示例性轮齿90b,这些均在图中示意性地示出。
内线圈段16的内边界rics通常大于工件90的齿区的内径向边界r′wp,这有助于感生热量在工件齿区中的分布。这还防止工件靠近其内边界的部分(由于电磁环效应)过热,从而在同一区域中避免过分热处理的硬化深度。
外线圈段12的外边界rocs通常大于工件90的外边界rwp,这有助于感生热量在工件齿区中的受控分布。这还避免工件靠近其外边界的部分(由于电磁终端效应)欠热,从而在同一区域中避免减小的热处理硬化深度。
改变段宽度比(定义为内线圈段的平均宽度wics与外线圈段的平均宽度wocs的比,例如如图4(a)中所示)有助于感生热量在工件的外和内边界区域之间的受控分布。优选地,但非限制,外线圈段的宽度小于内线圈段的宽度,例如如图2(a)、图2(b)和图4(a)中的本发明的感应线圈10的例子所示。图4(a)还示出了外线圈段12相较工件90的边缘外伸距离OHOCS。进一步地,随着工件90在施加有交流电流的感应线圈10下面旋转时,有轮齿区域的环形段90d,其受益于外和内线圈段的径向重叠OL,如图4(b)中的截面和图2(a)中的虚线圆所示,其通常代表外和内线圈段下方的最宽径向扫描区域。
图4(c)示出了与本发明的电感应热处理装置一起使用的感应线圈的另一例子10a,其中外线圈段12a相较工件90的边缘外伸距离OHOCS及沿工件边缘部分向下延伸。该可选方案有助于轮齿区域的外边缘或将要感应加热的区域的外边缘的感应加热。
图5(a)、图5(b)和图5(c)示出了本发明的电感应热处理装置的另一例子11,其中感应线圈由液体介质冷却,及提供可选的淬火系统以在感应加热之后快速冷却工件。提供外壳11a以在感应线圈10c的基座中形成封闭的淬火剂室。线圈包括外线圈段12c、过渡线圈段14c和内线圈段16c,如图5(c)中针对每一段的不同角度的交叉阴影线所示。工件90c可以是准双曲面齿轮(如图5(b)的截面图所示),轮齿区域90c′(以交叉阴影线示出)位于线圈的各段的下面。旋转器80提供旋转工件90c的工具,及在该非限制性的例子中,包括工件安装结构82和旋转驱动器84如电动机,其输出轴连接到安装结构以旋转安装结构和工件90c。当适当的淬火剂源连接到入口40时,淬火剂入口40提供淬火剂介质如水流入淬火剂室42的进入通道。贯穿线圈段形成的淬火剂通道44允许淬火剂从淬火剂室流到通道出口46以在齿轮硬化过程期间将淬火剂喷在工件90c上。适当的交流功率源连接到功率端子20a′和20b′并经供应管道49馈给感应线圈10c。在该非限制性的例子中,感应线圈段由从适当的源供应给入口52并经供应管道49馈给嵌入在底部的封闭环形冷却室50(图5(b))或馈给感应线圈段的其它部分的液体介质如水冷却,返回的冷却介质通过出口54退出装置。
参考图5(b),在本发明的任何例子中,外和/或内线圈段中的任一个的截面可形成如外线圈12d的区域12d″所示的轮廓,例如,藉此外线圈段的内区在外线圈段和工件90c的相邻面之间的间隙比外线圈段的外区中的同样的间隙大。此外,外和内线圈段的间隙可根据所希望的感应加热需求而不同。图5(b)中还示出了外线圈段12d的可选区域12d′,其沿工件边缘部分向下延伸。
在本发明的上面例子中举例说明单匝感应线圈的同时,本发明的其它例子可使用多个单匝线圈或具有外、过渡和内线圈段的多匝线圈或其组合。此外,在单匝线圈中可使用多个内、外和过渡段。内、外和过渡线圈段的实际形状将随具体应用变化。术语“单匝感应线圈”包括如本发明的上面例子中所示的在中心轴周围延伸小于约360度的线圈,只要该线圈包括在此所述的外、过渡和内线圈段即可。
本发明感应线圈可由单件导电材料如铜雕刻而成,或由分开的内、外和过渡线圈段构件组装而成。例如,感应线圈10c可通过机械加工工件区域以获得所希望的组成感应线圈的段几何结构而由实心铜环形工件形成。在本发明的备选例子中,不是所有感应线圈段均可具有内部冷却室或通道,及不是所有感应线圈段均可具有淬火剂出口。
在本发明的一些例子中,通量补偿器可至少部分位于线圈段之一周围以将磁通量导向工件。例如,参考图4(b),U形集中器可位于外线圈段12上方并至少沿外线圈段12两侧顺延外线圈段的部分长度;或参考图4(c),L形集中器可位于外线圈段12a上方并至少沿外线圈段12a的外伸侧顺延外线圈段的部分长度。
在本发明的感应加热过程中,工件区域热处理到最后温度可在两个或两个以上加热阶段中完成,在此期间工件在电感器下面旋转。通常,初始加热阶段之后为一个或多个中间加热阶段以预加热工件。在初始和中间预加热阶段期间施加相对低的功率。这些阶段之后通常为一个或多个短持续时间、高功率、最后的加热阶段。预加热阶段与均热阶段交替,在均热阶段期间不向工件施加感应功率以使先前加热阶段期间感生的热量能透入(均热)轮齿区域。对于本发明的感应热处理装置,均热阶段的持续时间增加,同时预加热阶段期间的能耗相较先前可实现的能耗降低。
前述过程的一个例子如图6(a)和图6(b)中所示。参考图6(a),初始预加热阶段S1施加60kW的功率水平24秒,工件转速为250转每分;之后为6秒的均热阶段SK1,在此期间工件可继续以250转每分的速度旋转;第二预加热阶段S2施加60kW的功率水平8秒,工件转速为250转每分;之后为9秒的均热阶段SK2,在此期间工件可继续以250转每分的速度旋转;第三预加热阶段S3施加60kW的功率水平4秒,工件转速为250转每分;之后为10秒的均热阶段SK3,在此期间工件可继续以250转每分的速度旋转;第四预加热阶段S4施加60kW的功率水平3秒,工件转速为250转每分;之后为12秒的均热阶段SK4,在此期间工件可继续以250转每分的速度旋转。在均热阶段SK4之后,高热阶段S5,施加350kW的功率水平0.5秒,工件转速为500转每分。在该例子中,预加热阶段的交流频率为150kHz,及最后加热阶段的交流频率为150kHz;用于该非限制性例子的典型工件具有7.75英寸的外径和5.25英寸的内径。图7(a)示出了从均热阶段SK1到均热阶段SK4均热阶段持续时间的增加。图6(b)示出了预加热阶段消耗的能量(E1到E4),而图7(b)示出了从初始预加热阶段S1到最后的预加热阶段S4所消耗能量降低的趋势。
优选地,工件在最后加热阶段期间的旋转速度实现每一轮齿至少两次回转。
在本发明的上述非限制性例子中,工件在均热阶段期间旋转;但在本发明的其它例子中,工件在一个或多个均热阶段的至少部分期间可固定不动。
在本发明的上述非限制性例子中,工件在预加热和最后加热阶段期间的旋转速度不同;但在本发明的其它例子中,在预加热阶段和最后加热阶段期间的旋转速度可以相同。
在本发明的上述非限制性例子中,在预加热阶段和最后加热阶段期间使用单一频率;但在本发明的其它例子中,在预加热阶段和最后加热阶段期间可使用不同的频率。例如,在预加热阶段可使用单一较低的频率或多个较低的频率以实现增强的齿根区域预加热。
在本发明的上述非限制性例子中,同一感应线圈可用于预加热和最后加热;但在本发明的其它例子中,不同的感应线圈即至少具有有区别的内、外或过渡段和/或不同的所供应功率特性的感应线圈可用于预加热和/或最后加热阶段中的一个或多个。例如,对这些阶段使用不同的线圈可有助于将工件的齿轮面的所选区域预加热到不同的温度水平;对于一些齿轮几何结构,在最后加热阶段之前跨齿轮面的加热温度梯度是合乎需要的。当使用不同的感应线圈时,可提供本发明的多站式装置,其中每一站包括不同的感应线圈,及在工件在各站之间输送期间介于其间的均热阶段可整体或部分地发生。
图6(a)和图6(b)图示的本发明的非限制性例子顺序使用施加功率阶段和未施加功率(均热)阶段;但在本发明的其它例子中,类似的或所希望的预加热可通过随时适当控制(例如,功率幅值和/或频率变化)的连续施加的功率完成。
在本发明的上述例子中,工件旋转同时感应线圈保持固定不动;但在本发明的其它例子中,感应线圈可旋转同时工件保持固定不动,或可使用感应线圈和工件的组合旋转。
在本发明的上述例子中,感应线圈和工件的中心轴实质上重合;但在本发明的其它例子中,感应线圈的中心轴可偏离工件的中心轴。
本发明的上述例子仅为了说明的目的提供,绝不应视为限制本发明。在本发明已结合不同实施例进行描述的同时,在此使用的词句是描述和说明性的词句,而不是限制性的词句。虽然已经结合具体装置、材料和实施例描述了本发明,但本发明不受在此公开的具体细节的限制;而是本发明延伸到所有功能等效的结构、方法和用途。受益于本说明书的教示的本领域技术人员可以实现对本发明的多种修改,这些变化可在不脱离本发明范围的情况下进行。
Claims (20)
1.用于加热齿轮状物品的电感应加热装置,所述齿轮状物品具有一个或多个从其表面突出的非连续突出体的环形区域,所述装置包括:
至少一匝感应线圈,包括:
具有至少部分与一个或多个非连续突出体的环形区域的径向外区相对的面的外线圈段,外线圈段具有外端和内端,外线圈段安排成感应加热一个或多个非连续突出体的径向外区;
具有至少部分与一个或多个非连续突出体的环形区域的径向内区相对的面的内线圈段,内线圈段具有外端和内端,内线圈段安排成感应加热一个或多个非连续突出体的径向内区;及
连接在外线圈段和内线圈段的内端之间的过渡线圈段,所述过渡线圈段相对于所述齿轮状物品布置以至少部分横跨一个或多个非连续突出体的长度;及连接在外线圈段和内线圈段的外端之间的交流源。
2.根据权利要求1的电感应加热装置,还包括用于旋转齿轮状物品的工具。
3.根据权利要求1的电感应加热装置,其中外线圈段和内线圈段为弓形。
4.根据权利要求1的电感应加热装置,其中改变外和内线圈段的长度和宽度以实现跨一个或多个非连续突出体的径向外区和内区的感应加热模式。
5.根据权利要求1的电感应加热装置,其中外线圈段的宽度小于内线圈段的宽度。
6.根据权利要求1的电感应加热装置,其中内线圈段的内边界大于从中心轴突出的一个或多个非连续突出体的内边界。
7.根据权利要求1的电感应加热装置,其中外线圈段的外边界大于从中心轴突出的一个或多个非连续突出体的外边界。
8.根据权利要求7的电感应加热装置,其中所述外线圈段相较齿轮状工件的边缘外伸。
9.根据权利要求1的电感应加热装置,其中所述至少一匝感应线圈的至少一线圈段按截面形成轮廓。
10.根据权利要求1的电感应加热装置,还包括至少部分延伸在至少一线圈段周围的至少一通量补偿器。
11.根据权利要求1的电感应加热装置,其中在至少一线圈段的面和一个或多个非连续突出体的环形区域的对向区域之间形成的间隙距离不同于在至少一其它线圈段的面和一个或多个非连续突出体的环形区域的对向区域之间形成的间隙距离。
12.根据权利要求1的电感应加热装置,还包括穿过至少一匝感应线圈的至少一段的至少一冷却介质通道。
13.根据权利要求1的电感应加热装置,还包括外线圈段、内线圈段和过渡线圈段均与其连接的基座。
14.根据权利要求13的电感应加热装置,其中所述基座包括淬火剂室,该淬火剂室具有用于向其供应淬火剂的至少一淬火剂入口;及至少一匝感应线圈的至少一段具有多个淬火剂出口,用于将淬火剂传到一个或多个非连续突出体的感应加热区域。
15.根据权利要求1的电感应加热装置,其中所述齿轮状物品为直交轴齿轮或错交轴齿轮,及所述一个或多个非连续突出体为轮齿。
16.感应加热从齿轮状物品表面突出的一个或多个非连续突出体的方法,该方法包括:
旋转所述齿轮状物品,所述一个或多个非连续突出体面向至少一匝感应线圈,所述至少一匝感应线圈包括:具有至少部分与一个或多个非连续突出体的环形区域的径向外区相对的面的外线圈段,所述外线圈段具有外端和内端,所述外线圈段安排成感应加热一个或多个非连续突出体的径向外区;具有至少部分与一个或多个非连续突出体的环形区域的径向内区相对的面的内线圈段,所述内线圈段具有外端和内端,所述内线圈段安排成感应加热一个或多个非连续突出体的径向内区;及连接在所述外线圈段和所述内线圈段的内端之间的过渡线圈段,所述过渡线圈段相对于所述齿轮状物品布置以至少部分横跨一个或多个非连续突出体的长度;及
将交流源连接到所述外线圈段和所述内线圈段的外端以产生与所述一个或多个非连续突出体耦合从而感应加热所述一个或多个非连续突出体的磁通场。
17.根据权利要求16的方法,还包括步骤:向所述至少一匝感应线圈的至少一线圈段供应内部冷却介质。
18.根据权利要求16的方法,还包括步骤:通过所述至少一匝感应线圈的至少一线圈段中的多个淬火剂开口向所述一个或多个突出体供应淬火剂。
19.根据权利要求16的方法,还包括步骤:以预加热功率水平对一个或多个非连续突出体感应加热一系列顺序递减的预加热时间段,每一顺序递减的时间段之后为顺序递增的均热时间段;及在以预加热功率水平感应加热系列顺序递减的时间段之后以最后加热功率水平对一个或多个非连续突出体感应加热至少一最后加热时间段,所述至少一最后加热时间段比任何预加热时间段短及所述最后加热功率水平比所述预加热功率水平大。
20.根据权利要求19的方法,其中系列顺序递减的预加热时间段包括四个顺序递减的预加热时间段,最后预加热时间段为初始预加热时间段的一半,所述顺序递增的均热时间段包括四个顺序递增的均热时间段,最后均热时间段为初始预加热时间段的两倍,所述至少一最后加热时间段为初始预加热时间段的0.025倍,所述最后加热功率水平为预加热功率水平的5.4倍。
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DE102009026935B4 (de) * | 2009-06-15 | 2019-05-23 | Ema Indutec Gmbh | Härtemaschine zum induktiven Härten unter Schutzgas |
CN102212656B (zh) * | 2010-04-09 | 2013-04-03 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 感应硬化系统和方法 |
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CN102051451B (zh) * | 2011-01-25 | 2012-07-04 | 武汉理工大学 | 复杂空间曲面点式移动感应加热淬火装置及方法 |
DE102013100154B4 (de) * | 2013-01-09 | 2016-06-16 | Eldec Schwenk Induction Gmbh | Verfahren zum Erwärmen von Werkstücken auf Härtetemperatur |
CN103103331B (zh) * | 2013-02-01 | 2014-03-05 | 万向钱潮传动轴有限公司 | 一种轴类零件感应淬火同步感应回火的方法及加热感应器 |
WO2014204963A1 (en) | 2013-06-22 | 2014-12-24 | Inductoheat, Inc. | Inductor for single-shot induction heating of complex workpieces |
CN106406379B (zh) * | 2016-08-31 | 2018-04-10 | 兰州空间技术物理研究所 | 一种直接对真空室内被校准真空计进行加热的温控装置 |
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CN111212490B (zh) * | 2020-02-17 | 2022-02-01 | 中国科学院电工研究所 | 一种多工件同时加热的超导感应加热装置 |
CN112195330A (zh) * | 2020-09-19 | 2021-01-08 | 安徽鼎恒实业集团有限公司 | 在再制造处理后的轨道车辆齿轮表面进行硬化处理的装备 |
WO2023211718A1 (en) * | 2022-04-25 | 2023-11-02 | Ajax Tocco Magnethermic Corporation | Magnetically enhanced induction heat treating application |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2167798A (en) * | 1935-08-19 | 1939-08-01 | Ohio Crankshaft Co | Apparatus for heat treating gears and the like |
US4855551A (en) * | 1986-06-25 | 1989-08-08 | Tocco, Inc. | Method and apparatus for hardening gears |
US5360963A (en) * | 1991-05-31 | 1994-11-01 | Contour Hardening, Inc. | Apparatus for and method of induction-hardening machine components |
US20050039830A1 (en) * | 2003-08-19 | 2005-02-24 | Mark Christofis | Induction heat treatment method and coil and article treated thereby |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1036725A (en) * | 1962-05-05 | 1966-07-20 | Delapena & Sons Ltd | Improvements in or relating to induction heating |
US3446495A (en) * | 1966-06-16 | 1969-05-27 | Park Ohio Industries Inc | Apparatus for hardening gear teeth |
US4251707A (en) * | 1979-08-09 | 1981-02-17 | Park-Ohio Industries, Inc. | Inductor for axially and circumferentially heating a rotating workpiece |
US4604510A (en) * | 1985-05-20 | 1986-08-05 | Tocco, Inc. | Method and apparatus for heat treating camshafts |
JPH0742510B2 (ja) | 1985-11-26 | 1995-05-10 | トヨタ自動車株式会社 | カサ歯車の高周波焼入法 |
US4785147A (en) * | 1986-06-25 | 1988-11-15 | Tocco, Inc. | System for hardening gears by induction heating |
US4749834A (en) * | 1986-06-25 | 1988-06-07 | Tocco, Inc. | Method and apparatus of hardening gears by induction heating |
US4855556A (en) * | 1986-06-25 | 1989-08-08 | Tocco, Inc. | Method and apparatus for hardening gears and similar workpieces |
US4675488A (en) * | 1986-06-25 | 1987-06-23 | Tocco, Inc. | Method for hardening gears by induction heating |
US4757170A (en) * | 1986-06-25 | 1988-07-12 | Tocco, Inc. | Method and apparatus for induction heating gears and similar workpieces |
US4779070A (en) * | 1986-12-18 | 1988-10-18 | Westinghouse Electric Corp. | High energy toroidal inductor |
US5124517A (en) * | 1991-05-31 | 1992-06-23 | Contour Hardening, Inc. | Method of induction-hardening machine components |
JP3698883B2 (ja) | 1998-02-04 | 2005-09-21 | 高周波熱錬株式会社 | 高周波焼入方法及び冷却ジャケット |
US6548793B1 (en) * | 2001-06-29 | 2003-04-15 | Torque-Traction Technologies, Inc. | Apparatus and method of inductively heat treating a beveled gear |
JP2003342640A (ja) | 2002-05-29 | 2003-12-03 | Denki Kogyo Co Ltd | 傘歯車の高周波焼入方法及び装置 |
US7253381B2 (en) * | 2004-04-21 | 2007-08-07 | Inductoheat, Inc. | Multi-frequency heat treatment of a workpiece by induction heating |
JP4367770B2 (ja) | 2004-06-02 | 2009-11-18 | 高周波熱錬株式会社 | 誘導加熱方法及び誘導加熱コイル |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2167798A (en) * | 1935-08-19 | 1939-08-01 | Ohio Crankshaft Co | Apparatus for heat treating gears and the like |
US4855551A (en) * | 1986-06-25 | 1989-08-08 | Tocco, Inc. | Method and apparatus for hardening gears |
US5360963A (en) * | 1991-05-31 | 1994-11-01 | Contour Hardening, Inc. | Apparatus for and method of induction-hardening machine components |
US20050039830A1 (en) * | 2003-08-19 | 2005-02-24 | Mark Christofis | Induction heat treatment method and coil and article treated thereby |
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