CS257233B1

CS257233B1 - Flow-cooled conductor for quenching of toothed racks

Info

Publication number: CS257233B1
Application number: CS862934A
Authority: CS
Inventors: Jaromir Paukner; Pavel Jaros
Original assignee: Jaromir Paukner; Pavel Jaros
Priority date: 1986-04-22
Filing date: 1986-04-22
Publication date: 1988-04-15
Also published as: CS293486A1

Abstract

Průtočně chlazený konduktor pro kalení ozubených tyčí řízení vysokofrekvenčním proudem upevněný k izolační desce, jehož vodivé části sestávají z trubkových přívodů a kontaktů, je opatřen řídicím vodičem, který je tvořen nejméně dvěmi souběžně vedenými trubkami nad ohřívanou součástí. Trubky jsou uspořádány mezi přívodem a držákem kontaktu v pravé větvi konduktoru. Výměnné kontakty jsou vodivě přichyceny k držáků kontaktů a jsou trvale chlazeny tryskami, které jsou připevněné k izolační desce.A flow-cooled conductor for hardening steering gear racks with high-frequency current, fixed to an insulating plate, the conductive parts of which consist of tubular leads and contacts, is provided with a control conductor, which is formed by at least two parallel tubes above the heated part. The tubes are arranged between the lead and the contact holder in the right branch of the conductor. The exchangeable contacts are conductively attached to the contact holders and are permanently cooled by nozzles, which are fixed to the insulating plate.

Description

Vynález se týká průtočně chlazeného konduktoru pro kalení ozubených tyčí řízení.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a flow-cooled condenser for quenching toothed steering rods.

Ozubené tyče řízení automobilů se vyrábějí třemi způsoby. Třískovým obráběním z předem zušlechtěných ocelí bez dalšího tepelného zpracování nebo z cementačnich či nitrocementačních ocelí, kalených po cementaci a v novější době z legovaných zušlechtilých ocelí s povrchově kaleným ozubením např. indukčním kalením způsobem zub po zubu. Základním požadavkem hromadné výroby v současné době je zajistit vysokou odolnost ozubení proti opotřebení, vysokou pevnost a houževnatost při dynamickém namáhání a vysokou produktivitu výroby zvláště při výrobě automobilů. Tyto požadavky však nesplňuje prvý způsob a druhé dva jen v omezené míře.'Toothed steering rods are produced in three ways. Machining from pre-treated steels without further heat treatment or from cementation or nitro-cement steels hardened after cementation and more recently from alloyed high-grade steels with surface-hardened toothing, for example induction hardening tooth-to-tooth. The basic requirement of mass production nowadays is to ensure high wear resistance of gearing, high strength and toughness under dynamic stress and high productivity of production especially in car production. However, the first method and the second two do not meet these requirements to a limited extent. '

Protože výroba ozubených tyčí ze zušlechťovacích ocelí nezajišťuje vysokou odolnost zubů proti opotřebení, používá se jen v malosériové výrobě méně namáhaných tyčí. Dosud nejrozšířenějši je výroba ozubených tyčí z cementačnich a nitrocementačních ocelí kalených příslušným způsobem. Tento výrobní proces je technicky náročný. Kalicí zařízení jsou velmi rozměrná, investičně nákladná, a příliš se nehodí pro plynulou výrobu v lince a kladou značné nároky na výrobní plochu a organizaci mezioperační dopravy.Since the production of toothed racks from heat-treated steels does not ensure high wear resistance of the teeth, it is used only in small-lot production of less stressed rods. So far the most widespread is the production of toothed rods from cementation and nitrocementation steels quenched accordingly. This manufacturing process is technically demanding. Hardening equipment is very bulky, expensive to invest, and is not well suited for continuous production on the line and places considerable demands on the production area and the organization of inter-operational transport.

Indukční kalení způsobem zub po zubu spočívá v tom, že na každém zubu tyče je provedena ohřívací i chladicí operace. Každá tyč je podrobena tolika kalicím operacím, kolik je zubů a tudíž tolikrát i vzrůstá nebezpečí vzniku zmetku. Zařízení je relativně složité, velice náročné na přesnost a produktivitu výroby je nutno zajišťovat větším počtem strojů.Induction hardening in a tooth-to-tooth manner is based on a heating and cooling operation on each tooth of the bar. Each rod is subjected to as many quenching operations as there are teeth, and thus the risk of rejection increases. The equipment is relatively complex, very demanding in terms of accuracy and productivity of production has to be ensured by a larger number of machines.

Tyto skutečnosti si vynutily potřebu řešení technologie kalení tyčí řízení pomocí povrchového vysokofrekvenčního ohřevu zavedeným proudem do součásti prostřednictvím kontaktů. Zařízení, kterým se takovýto ohřev provádí se nazývá konduktor. Současně známé konduktory jsou tvořeny dvěma jednoduchými trubkovými přívody a dvěma kontakty, kterými se vysokofrekvenční nebo středofrekvenční proud zavede do ohřívané součásti. Oba přívody slouží především k připojení kontaktů na zdroj proudu a k propojení chladicího okruhu. Příklady praktického použití těchto konduktorů ve výrobní praxi jsou však poměrně vzácné.These facts necessitated the need to address the control rod hardening technology by means of surface high frequency heating by introducing a current to the component through the contacts. The device by which such heating is performed is called a conductor. The currently known capacitors consist of two simple tubular leads and two contacts through which the high-frequency or medium-frequency current is introduced into the heated component. Both connections are used primarily to connect the contacts to the power supply and to connect the cooling circuit. However, examples of the practical use of these conductors in manufacturing practice are relatively rare.

Jejich nevýhodou je, že se jedná vždy o jednoúčelové zařízení, u kterého se vždy musí překonávat obtíže s řešením kontaktů z hlediska tvaru, přechodových odporů a chlazení.Their disadvantage is that it is always a single-purpose device, which always has to overcome the difficulties of contact design in terms of shape, transition resistances and cooling.

Další nevýhoda spočívá v nerovnoměrném rozdělení proudové hustoty zavedeného proudu a dále v nutnosti řešení automatizace a mechanizace celé operace tepelného zpracování.Another disadvantage lies in the uneven distribution of the current density of the introduced current and in the necessity to solve the automation and mechanization of the entire heat treatment operation.

Výše uvedené nevýhody odstraňuje průtočně chlazený konduktor pro kalení ozubených tyčí řízení vysokofrekvenčním proudem, upevněný k izolační desce, jehož vodivé části sestávají z trubkových přívodů a kontaktů, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že je opatřen řídicím vodičem, který je tvořen nejméně dvěmi souběžně vedenými trubkami nad ohřívanou součástí. Trubky jsou uspořádány mezi přívodem a držákem kontaktu v pravé větvi konduktoru.The above-mentioned disadvantages are overcome by a flow-cooled high-current flow-through condenser for the hardening of toothed racks fixed to an insulating plate, the conductive parts of which consist of tubular connections and contacts, according to the invention. parallel pipes over the heated component. The tubes are arranged between the lead and the contact holder in the right branch of the condenser.

Výměnné kontakty jsou vodivě přichyceny k držákům kontaktů a jsou chlazeny tryskami, které jsou připevněné k izolační desce.The replaceable contacts are conductively attached to the contact holders and are cooled by nozzles attached to the insulating plate.

Hlavní předností konduktoru podle vynálezu je, že celé ozubení tyče řízení se ohřívá najednou a po ohřevu následuje i rychlé ochlazení celého kusu. Tímto je docílena vysoká produktivita kalicího zařízení, univerzálnost z hlediska volby ocelí a kalicího média a zajištěna optimální kvalita zakalení. Rovnoměrnost ohřevu ozubené tyče zajišťuje řídicí vodič. Další výhodou kalicího stroje vybaveného konduktorem podle vynálezu je jeho celková konstrukční jednoduchost, snadná možnost úplné automatizace celého procesu a výhodnost při zařazování do komplexních výrobních linek.The main advantage of the capacitor according to the invention is that the entire toothing of the steering rod is heated at the same time, followed by rapid cooling of the entire piece. This achieves high quenching productivity, versatility in the choice of steels and quenching medium, and ensures optimum turbidity quality. The control wire ensures uniform heating of the rack. Another advantage of the quenching machine equipped with the condenser according to the invention is its overall design simplicity, easy possibility of complete automation of the whole process and the advantage of inclusion in complex production lines.

Ve srování s oementačním a nitrocementačním kalením dosahuje stejné produktivity při pětkrát nižších investičních a provozních nákladech. V porovnání s indukčním kalením způsobem zub po zubu při stejných investičních nákladech dosahuje nejméně trojnásobné produktivity a výrazně menšího nebezpečí vzniku zmetků při kalení.In comparison with hardening and nitrocementing hardening, it achieves the same productivity at five times lower investment and operating costs. Compared to induction hardening, the tooth-to-tooth method at the same investment cost achieves at least triple productivity and significantly less risk of hardening rejects.

Příklad provedení průtočně chlazeného konduktoru podle vynálezu je znázorněn na připojených výkresech, kde na obr. 1 je schématický nárys konduktoru, přitisknutého k ozubené tyči řízení a na obr. 2 je řez v místě vyznačeném na obr. 1.An exemplary embodiment of a once-through condenser according to the invention is shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 is a schematic front view of a condenser pressed against the rack of the steering gear;

Na desce JL (obr. 1) vyrobené z izolačního materiálu, opatřené vodícími drahami 2^,On the plate JL (FIG. 1) made of insulating material, provided with guide tracks 21,

2a je připevněn vlastní průtočně vodou chlazený konduktor, sestávající z trubkových přívodů2a, a self-flowing water-cooled condenser consisting of tubing leads is attached

3, 3a, držáků 4^, 4a výměnných kontaktů 5, 5a, výměnných kontaktů 5, 5a a dvou souběžných trubek 7_, 7a, (viz obr. 1 a obr. 2), které tvoří řídící vodič. Všechny tyto části jsou vyrobeny z mědi. Jednotlivé díly levé větve konduktoru a pravé větve konduktoru jsou vzájemně vodivě spájeny, kromě výměnných kontaktů 5, 5a, které jsou vodivě přichyceny šrouby k držákům3, 3a, exchangeable contacts holders 4, 4a, exchangeable contacts 5, 5a, exchangeable contacts 5, 5a and two parallel tubes 7, 7a (see FIGS. 1 and 2), which form the control conductor. All these parts are made of copper. The individual parts of the left conductor branch and the right conductor branch are conductively soldered to each other, except for the replaceable contacts 5, 5a, which are conductively fastened by screws to the holders.

4, 4a výměnných kontaktů 5, 5a.4, 4a of the replaceable contacts 5, 5a.

Soustavou trubek a kanálků vytvořených v držácích ý, 4a výměnných kontaktů 5, 5a je konduktor průtočně chlazen vodou. Propojení chladicí vody mezi držáky 4, 4a výměnných kontaktůBy means of a system of tubes and channels formed in the holders 4, 4 of the exchangeable contacts 5, 5a, the conductor is flow-cooled by water. Cooling water connection between exchangeable contact holders 4, 4a

5, 5a je provedeno izolační hadicí 2· Výměnné kotakty 5, 5a jsou trvale chlazeny tryskami5, 5a is made by insulating hose 2 · Replaceable contacts 5, 5a are permanently cooled by nozzles

6, 6a, které jsou napájeny z rozvodu kalicího média a jsou samostatně připevněny na izolační desce,1^. Souběžně vedené trubky 7_, 7a, se při ohřevu nedotýkají ozubené tyče, jsou vedeny nad ozubením a jsou vodivě připájeny do držáku 4a výměnného kontaktu 5a. Používá se pro ně název řídicí vodič.6, 6a, which are fed from the quenching medium distribution and are separately mounted on the insulating plate; The parallel-guided pipes 7, 7a do not touch the toothed rack during heating, are guided above the toothing and are conductively brazed into the holder 4a of the exchange contact 5a. They are called control wire.

Výměnné kontakty 5, 5a jsou tvarovány podle stykové plochy ohřívané součásti. Kompletní konduktor včetně trysek J5, 6a tvoří s izolační deskou 2 pevný celek, který je za provozu rovnoměrně přitlačován pružinami _8, 8a k ohřívané tyči. Přítlačná síla pružin je nastavitelná například stavěcími šrouby. Kompletní konduktor je vestavěn do rámu vysokofrekvenčního kalicího stroje, který zajištuje jeho pohyb po vodicích lištách. Části kalicího stroje související s funkcí a umístěním konduktoru včetně vložené tyče řízení jsou na obrázcích č. 1 a č. 2 znázorněny jen schematicky bez podrobného popisu.The replaceable contacts 5, 5a are shaped according to the contact surface of the heated component. The complete condenser, including the nozzles 15, 6a, forms with the insulating plate 2 a rigid unit which is evenly pressed by the springs 8, 8a to the heated rod during operation. The spring force can be adjusted, for example, by adjusting screws. The complete condenser is built into the frame of the high-frequency quenching machine, which ensures its movement on the guide rails. The parts of the hardening machine related to the function and positioning of the condenser, including the intermediate steering rod, are shown in figures 1 and 2 only schematically without a detailed description.

Průtočně chlazený konduktor pracuje tak, že ozubená tyč řízení se vloží na pohyblivou část kalicího stroje a po spuštění funkce je zdvižena a přitlačena na oba výměnné kontakty 5, 5a. Prostřednictvím výměnných kontaktů 5, 5a, které jsou vodivě spojeny s držáky £,The flow-cooled condenser works by placing the rack of the steering gear on the movable part of the hardening machine and, after starting the function, is lifted and pressed against both exchangeable contacts 5, 5a. By means of replaceable contacts 5, 5a which are conductively connected to the holders 6,

4a výměnných kontaktů 5, 5a, se stlačí pružiny &, 8a. V okamžiku, kdy tlak v přitlačovacím vzduchovém válci kalicího stroje dosáhne nastavené hodnoty, zapne se vysokofrekvenční proud, který začne procházet konduktorem a přes výměnné kotakty 5, 5a dojde i k průchodu proudu povrchem ozubené tyče a jeho působením i k rychlému místnímu ohřevu ozubené části tyče řízení.4a of the exchangeable contacts 5, 5a, the springs 8, 8a are compressed. As soon as the pressure in the hardening pressurized cylinder of the hardening machine reaches the set value, the high-frequency current is switched on, which starts to pass through the condenser and through the interchangeable contacts 5, 5a the current passes through the toothed rack surface.

Šířka ohřívaného pruhu je řízena řídícím vodičem tvořeným trubkami 7_, 7a, jejichž vzájemná vzdálenost je experimentálně stanovena. Funkce řídicího vodiče spočívá v tom, že svým prostorovým uspořádáním vůči ozubení, tvarem a vzájemnou vzdáleností trubek 7_,The width of the heated strip is controlled by a control conductor formed by pipes 7, 7a, the mutual distance of which is experimentally determined. The function of the control conductor is that, by its spatial arrangement relative to the toothing, the shape and the spacing of the pipes 7,

7a, prostřednictvím svého elektromagnetického pole ovlivní zavedený vysokofrekvenční proud tak, že teče s rovnoměrně rozdělenou proudovou hustotou po celé šířce ozubení mezi kontakty7a, through its electromagnetic field, affects the applied high-frequency current so that it flows with a uniformly distributed current density across the entire tooth width between the contacts

5a. Současně snižuje induktivní odpor obvodu, v němž je vřazen konduktor a tím zvyšuje i celkovou účinnost a rychlost ohřevu.5a. At the same time, it reduces the inductive resistance of the circuit in which the conductor is inserted, thus increasing the overall efficiency and heating rate.

Průtočně chlazený konduktor podle vynálezu lze s výhodou použít jako součást vysokofrekvenč ního kalicího zařízení v komplexních výrobních linkách, zejména při výrobě ozubených tyčí řízení.The flow-cooled condenser according to the invention can advantageously be used as part of a high-frequency quenching device in complex production lines, in particular in the manufacture of steering racks.

Claims

1. A flow-cooled condenser for quenching high-frequency steering gear racks attached to an insulating plate, the conductive parts of which consist of tubular connections and contacts, characterized in that it is provided with a control conductor comprising at least two guided tubes (7), (7a). heated components arranged between the lead (3a) and the holder (4a) of the change-over contact (5a) in the right branch of the condenser.

(5a)

2. The conductively cooled conductor according to claim 1 is connected to the holders (4), characterized in that the interchangeable contacts (5), (4a) of the interchangeable contacts (5), (5a).

(5),

Flow-cooled condenser according to Claims 1 and 2, characterized in that the replacement contacts (5a) are cooled by nozzles (6), (6a) which are fixed to the insulating plate (1).