DE102019202000A1 - Device and method for inductive feed hardening of roller bearing raceways - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zum induktiven Vorschubhärten einer Wälzlagerlaufbahn eines Wälzlagerrings, wobei die Vorrichtung einen Induktor (3) mit einer Induktionsfläche (4) aufweist, die zum induktiven Einbringen von Wärme in eine einen Abschnitt der Wälzlagerlaufbahn umfassende Härtezone des Wälzlagerrings dem Abschnitt der Wälzlagerlaufbahn gegenüberliegend und relativ zur Wälzlagerlaufbahn in deren Umfangsrichtung verschiebbar positionierbar ist, wobei die Induktionsfläche (4) in Richtung der Breite der Wälzlagerlaufbahn zumindest abschnittsweise eine konkave Form aufweist zur Vergleichmäßigung der Härtetiefe der Härtezone (5) über die Laufbahnbreite.Device for inductive feed hardening of a roller bearing raceway of a roller bearing ring, the device having an inductor (3) with an induction surface (4) which is used for the inductive introduction of heat into a hardening zone of the roller bearing ring that encompasses a section of the roller bearing raceway opposite the section of the roller bearing raceway and relative to the roller bearing raceway can be positioned displaceably in the circumferential direction, the induction surface (4) having a concave shape at least in sections in the direction of the width of the roller bearing raceway to make the hardening depth of the hardening zone (5) uniform over the raceway width.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum induktiven Vorschubhärten von Wälzlagerlaufbahnen.The invention relates to a device and a method for inductive feed hardening of roller bearing raceways.
Zum Härten von Werkstücken aus Stahl werden diese zunächst stark erhitzt. Dabei wandelt sich das bei Raumtemperatur vorliegende Gefüge in Austenit um, in welchem mehr Kohlenstoff gelöst werden kann als in Ferrit. Weiterhin wird beim Erhitzen Zementit aufgelöst, dessen Kohlenstoff mit dem entstandenen Austenit in Lösung geht. Schreckt man nun den heißen Stahl schnell ab, bleibt dem Kohlenstoff keine Zeit zur Diffusion, so dass eine Entmischung des Austenits und des Kohlenstoffs ins Ferrit und Zementit unterbunden wird. Das Gitter des Eisens kann nicht in das kubisch-raumzentrierte Ferrit übergehen, es entsteht stattdessen Martensit mit einem tetragonal-verzerrten kubisch-raumzentrierten Gitter, welches durch den Kohlenstoff verspannt ist.To harden workpieces made of steel, they are first heated strongly. The structure present at room temperature is converted into austenite, in which more carbon can be dissolved than in ferrite. Furthermore, cementite is dissolved when heated, the carbon of which goes into solution with the austenite formed. If the hot steel is quickly quenched, the carbon does not have time to diffuse, so that segregation of the austenite and carbon into ferrite and cementite is prevented. The iron lattice cannot change into the body-centered cubic ferrite; instead, martensite is created with a tetragonally distorted body-centered cubic lattice, which is braced by the carbon.
Beim induktiven Härten wird das Werkstück mittels eines hochfrequenten Wechselstroms erhitzt, der durch eine Spule eines Induktors geleitet wird. Dadurch werden magnetische Wechselfelder erzeugt, die Wirbelströme im Werkstück induzieren, welche das Werkstück erhitzen.With inductive hardening, the workpiece is heated by means of a high-frequency alternating current that is passed through a coil of an inductor. This creates alternating magnetic fields that induce eddy currents in the workpiece, which heat the workpiece.
Beim sogenannten Vorschubhärten von Wälzlagerlaufbahnen wird der Wälzlagerring im Vorschubbetrieb an einem Induktor vorbeigeführt, der jeweils nur einen Umfangsabschnitt der Wälzlagerlaufbahn erhitzt. In Vorschubrichtung hinter dem Induktor ist eine Brause angeordnet, die den erhitzten Abschnitt abschreckt. Nach einem Umlauf des Wälzlagerings ist die Wälzlagerlaufbahn gehärtet. Verfahrensbedingt verbleibt am Anfang/Ende des Umlaufs ein kurzer ungehärteter Bereich, der sogenannte Schlupf. Alternativ kann auch der Induktor im Vorschub um den Umfang des Wälzlagerings bewegt werden. Die für das Vorschubhärten verwendeten Induktoren sind kompakt an flexiblen Maschinenträgern befestigbar. Nachführsteuerungen erlauben die exakte Positionierung von Induktoren und Werkstück zueinander. Somit sind sie auch für unterschiedlich große Werkstücke flexibel einsetzbar.In the so-called advance hardening of roller bearing raceways, the roller bearing ring is guided past an inductor in advance mode, which only heats a circumferential section of the roller bearing raceway. A shower is arranged behind the inductor in the feed direction, which cools off the heated section. After one revolution of the rolling bearing ring, the rolling bearing raceway is hardened. Due to the process, a short unhardened area remains at the beginning / end of the cycle, the so-called slip. Alternatively, the inductor can also be moved around the circumference of the rolling bearing ring in advance. The inductors used for feed hardening can be attached in a compact manner to flexible machine carriers. Tracking controls allow the exact positioning of inductors and workpiece to one another. This means that they can also be used flexibly for workpieces of different sizes.
Bei den bekannten Härtungsverfahren für Wälzlagerlaufbahnen treten häufig ungleichmäßige Verläufe in der Härtetiefe in Richtung der Laufbahnbreite auf. Derartige Ungleichmäßigkeiten können die Belastbarkeit und die Lebensdauer der Wälzlager negativ beeinflussen.In the known hardening processes for roller bearing raceways, uneven courses in the hardening depth in the direction of the raceway width often occur. Such irregularities can negatively affect the load-bearing capacity and the service life of the rolling bearings.
Um die Ungleichmäßigkeiten im Verlauf der Härtetiefe zu reduzieren, ist es beim Vorschubhärten bekannt, den Induktor auf empirischer Basis gegenüber der Wälzlagerlaufbahn schrägzustellen. Durch den geringeren Abstand zwischen Induktor und Wälzlagerring auf einer Seite der Laufbahn und einen entsprechend größeren Abstand zwischen Induktor und Wälzlagerring auf der anderen Seite können so in Richtung der Laufbahnbreite stetig ansteigende bzw. abfallende Ungleichmäßigkeiten in der Härtetiefe ausgeglichen werden.In order to reduce the irregularities in the course of the hardening depth, it is known in feed hardening to incline the inductor on an empirical basis with respect to the roller bearing raceway. Due to the smaller distance between inductor and roller bearing ring on one side of the raceway and a correspondingly larger distance between inductor and roller bearing ring on the other side, steadily increasing or decreasing irregularities in the hardness depth can be compensated for in the direction of the raceway width.
Zur Vergleichmäßigung der seitlichen Ausdehnung der Härtung schlägt die Druckschrift
Nachteilig ist, dass mit den vorgenannten Verfahren nur über die Laufbahnbreite stetig zu- bzw. abnehmende Veränderungen der Härtetiefe ausgeglichen werden können. Gleichgerichtete Ungleichmäßigkeiten, die an beiden Laufbahnrändern auftreten, können nicht berücksichtigt werden.It is disadvantageous that with the above-mentioned methods it is only possible to compensate for constantly increasing or decreasing changes in the hardness depth over the width of the track. Uneven irregularities in the same direction that occur at both edges of the raceway cannot be taken into account.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, welche die genannten Nachteile des Standes der Technik nicht aufweisen und eine Möglichkeit zur Härtung einer Wälzlagerlaufbahn mit einer sehr guten Gleichmäßigkeit bieten.The invention is therefore based on the object of providing a device and a method which do not have the aforementioned disadvantages of the prior art and offer the possibility of hardening a rolling bearing raceway with very good uniformity.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum induktiven Vorschubhärten von Wälzlagerlaufbahnen mit den Merkmalen des Anspruchs 1.This object is achieved by a device for inductive feed hardening of roller bearing raceways with the features of
Durch die zumindest abschnittsweise konkave Form der Induktionsfläche in Richtung der Breite der Wälzlagerlaufbahn, können beide Ränder der Induktionsfläche während des Härtens näher an die Wälzlagerlaufbahn herangeführt werden als ein innerer Bereich der Induktionsfläche. Dabei ist die Induktionsfläche, von welcher aus die Wirbelströme angeregt werden, dem Wälzlagerring zugewandt. Hierdurch können prinzipbedingte Ungleichmäßigkeiten der Härtetiefe in den Randbereichen besser ausgeglichen werden.Due to the at least partially concave shape of the induction surface in the direction of the width of the roller bearing raceway, both edges of the induction surface can be brought closer to the roller bearing raceway during hardening than an inner area of the induction surface. The induction surface, from which the eddy currents are excited, faces the rolling bearing ring. In this way, irregularities in the hardness depth due to the principle in the edge areas can be better compensated for.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass zum einen das von dem Induktor erzeugte Magnetfeld im Bereich der Ränder der Induktionsfläche eine schwächere Magnetfeldstärke aufweist, wodurch dort weniger Wärme eingebracht wird, und zum anderen die Randbereiche der Wälzlagerlaufbahn durch Wärmeleitung in umliegende Bereiche des Wälzlagerrings die eingebrachte Wärme schneller ableiten, was bei den bekannten Härteverfahren an den Laufbahnrändern zu einer reduzierten Härtetiefe führt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet demgegenüber durch die zumindest teilweise konkave Form der Induktionsfläche die Möglichkeit, in diesen Randbereichen die Feldliniendichte des Magnetfeldes zu erhöhen und somit eine tiefer reichende Erwärmung zu bewirken. Tief bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung in eine Richtung orthogonal zur dem Induktor zugewandten Oberfläche des Wälzlagerrings in den Wälzlagerring hinein. The invention is based on the knowledge that, on the one hand, the magnetic field generated by the inductor has a weaker magnetic field strength in the area of the edges of the induction surface, which means that less heat is introduced there, and, on the other hand, the edge areas of the rolling bearing raceway through heat conduction into surrounding areas of the rolling bearing ring Dissipate heat more quickly, which in the known hardening processes at the raceway edges leads to a reduced hardening depth. In contrast, the device according to the invention offers the possibility, due to the at least partially concave shape of the induction surface, to increase the field line density of the magnetic field in these edge areas and thus to bring about deeper heating. In the context of the present invention, deep means in a direction orthogonal to the surface of the roller bearing ring facing the inductor into the roller bearing ring.
Konkav bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung, dass alle Bereiche zwischen zwei Randbereichen auf einer gemeinsamen Seite einer die beiden Randbereiche verbindenden Gerade liegen. Die gemeinsame Seite der Geraden ist hier die Seite, welche vom Wälzlagerring abgewandt ist. Der konkave Teil der Induktionsfläche ist also eine Einbuchtung. Somit wird eine durch Randeffekte bedingte geringere Feldliniendichte am Rand der Induktionsfläche und damit eine geringere Tiefe der Erwärmung dadurch ausgeglichen, dass sich die Induktionsfläche in diesen Bereichen näher am Wälzlagerring befindet.Concave within the meaning of the present invention means that all areas between two edge areas lie on a common side of a straight line connecting the two edge areas. The common side of the straight line is the side facing away from the rolling bearing ring. The concave part of the induction surface is therefore an indentation. Thus, a lower field line density caused by edge effects at the edge of the induction surface and thus a lower depth of heating is compensated for by the fact that the induction surface is closer to the rolling bearing ring in these areas.
Denkbar ist, dass die Induktionsvorrichtung aus einem Vorwärmeinduktor, einem Hauptinduktor, einer Abschreckeinrichtung sowie einer Seitenkühlung und einer Nachkühlbrause besteht. Die konkave Form der Induktionsfläche bezieht sich dann auf eine Ebene, welche orthogonal zur Haupterstreckungsebene des Induktors und den Mittelpunkt der Wälzlagerlaufbahn schneidend ausgerichtet ist.It is conceivable that the induction device consists of a preheating inductor, a main inductor, a quenching device as well as side cooling and an after-cooling shower. The concave shape of the induction surface then relates to a plane which is aligned orthogonally to the main plane of extent of the inductor and intersecting the center point of the roller bearing raceway.
Vorzugsweise umfasst der Induktor einen Hohlleiter, der eine mit einem Kühlmedium durchströmbare Induktionsspule bildet. Dadurch kann der Induktor während des Härtungsvorganges effektiv gekühlt werden. Dabei kann mindestens eine Außenfläche des Hohlleiters die Induktionsfläche des Induktors bilden. Vorzugsweise ist der Hohlleiter aus Kupfer oder einem kupferhaltigen Material gefertigt. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein separater Kühlleiter vorgesehen sein.The inductor preferably comprises a waveguide which forms an induction coil through which a cooling medium can flow. This allows the inductor to be effectively cooled during the hardening process. At least one outer surface of the waveguide can form the induction surface of the inductor. The waveguide is preferably made of copper or a copper-containing material. Alternatively or additionally, a separate cooling conductor can also be provided.
Denkbar ist, dass die konkave Form symmetrisch ist. Dies ist insbesondere vorteilhaft für die Härtung von Laufbahnen, bei denen der Wärmeverlust durch Wärmeleitung an beiden Rändern der Laufbahn im Wesentlichen gleich ist.It is conceivable that the concave shape is symmetrical. This is particularly advantageous for the hardening of raceways in which the heat loss due to thermal conduction is essentially the same at both edges of the raceway.
Denkbar ist aber auch, dass die konkave Form asymmetrisch ist. Denkbar ist, dass die konkave Form im Wesentlichen stetig ist. Denkbar ist weiterhin, dass die konkave Form kurvenförmig ist, wobei ferner denkbar ist, dass die konkave Form symmetrisch kurvenförmig oder asymmetrisch kurvenförmig ist.But it is also conceivable that the concave shape is asymmetrical. It is conceivable that the concave shape is essentially continuous. It is also conceivable that the concave shape is curved, wherein it is furthermore conceivable that the concave shape is symmetrically curved or asymmetrically curved.
Denkbar ist, dass der Induktor eine Seitenkühlung, beispielsweise in Form von seitlichen Brausen zum Kühlen seitlicher Bereiche außerhalb der Härtezone, aufweist.It is conceivable that the inductor has side cooling, for example in the form of side showers for cooling side areas outside the hardening zone.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Induktor zur Vergleichmäßigung der Ausdehnung der Härtezone eine Feldverstärkungsvorrichtung zur lokalen Verstärkung eines Magnetfeldes aufweist, wobei die Feldverstärkungsvorrichtung zur lokalen Verstärkung des Magnetfeldes bevorzugt eine Vorrichtung zum Konzentrieren des Magnetfeldes ist, wobei die Feldverstärkungsvorrichtung besonders bevorzugt aus einem ferromagnetischen Material, beispielsweise aus Trafoblech oder einem ferromagnetischen Kunststoff, besteht. Damit ist eine gut steuerbare Konzentrierung des Magnetfeldes realisierbar. Die Feldverstärkungsvorrichtung ist dazu auf der dem Werkstück abgewandten Seite der Induktionsfläche angeordnet. Denkbar ist, dass die Feldverstärkungsvorrichtung zumindest teilweise aus einem magneto-dielektrischen Material besteht. Weiterhin ist denkbar, dass die Verstärkungsvorrichtung Weicheisenpartikel aufweist, die in einen Kunststoff eingebettet sind. Vorstellbar ist weiterhin, dass die Verstärkungsvorrichtung eine zum Werkstück hin offene und im Wesentlichen U-förmige Form aufweist.According to a further preferred embodiment of the present invention it is provided that the inductor has a field reinforcement device for local reinforcement of a magnetic field in order to even out the expansion of the hardening zone, wherein the field reinforcement device for local reinforcement of the magnetic field is preferably a device for concentrating the magnetic field, the field reinforcement device in particular preferably made of a ferromagnetic material, for example transformer sheet or a ferromagnetic plastic. A well controllable concentration of the magnetic field can thus be realized. For this purpose, the field reinforcement device is arranged on the side of the induction surface facing away from the workpiece. It is conceivable that the field reinforcement device consists at least partially of a magneto-dielectric material. It is also conceivable that the reinforcement device has soft iron particles which are embedded in a plastic. It is also conceivable that the reinforcement device has an essentially U-shaped shape that is open towards the workpiece.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Induktionsfläche eine zumindest abschnittsweise konkav geformte Induktionshauptfläche und eine Induktionsseitenfläche aufweist. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise, die Induktionsfläche unterschiedlichen Gegebenheiten des Werkstücks anzupassen.According to a further preferred embodiment of the present invention, it is provided that the induction surface has an induction main surface, which is concave at least in sections, and an induction side surface. This makes it possible in an advantageous manner to adapt the induction surface to different conditions of the workpiece.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Induktionshauptfläche und die Induktionsseitenfläche unter einem Winkel zueinander angeordnet sind. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise das gleichzeitige Härten von mehreren Bereichen von Wälzlagerringen mit komplexen Geometrien. Denkbar wäre beispielsweise eine L-förmige oder eine U-förmige Geometrie zu härten. Zum gleichmäßigen Härten einer U-förmigen Geometrie wäre denkbar, dass die Vorrichtung eine erste Induktionsseitenfläche und eine zweite Induktionsseitenfläche aufweist. Dazu ist denkbar, dass die erste Induktionsseitenfläche und die zweite Induktionsseitenfläche an gegenüberliegenden Seiten der Induktionshauptfläche angeordnet sind und die erste Induktionsseitenfläche in einem ersten Winkel zur Induktionshauptfläche angeordnet ist und die zweite Induktionsseitenfläche in einem zweiten Winkel zur Induktionshauptfläche angeordnet ist.According to a further preferred embodiment of the present invention it is provided that the induction main surface and the induction side surface are arranged at an angle to one another. This advantageously enables the simultaneous hardening of several areas of rolling bearing rings with complex geometries. It would be conceivable, for example, to harden an L-shaped or U-shaped geometry. For uniform hardening of a U-shaped geometry, it would be conceivable for the device to have a first induction side surface and a second induction side surface. For this purpose it is conceivable that the first induction side surface and the second induction side surface are on opposite sides of the induction main surface are arranged and the first induction side surface is arranged at a first angle to the induction main surface and the second induction side surface is arranged at a second angle to the induction main surface.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Induktionsseitenfläche zumindest teilweise eine konvexe Form aufweist. Konvex bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung, dass alle Bereiche zwischen zwei Randbereichen auf einer gemeinsamen Seite einer die beiden Randbereiche verbindenden Geraden liegen und dabei dem Wälzlagerring näher angeordnet sind als die Randbereiche. Der konvexe Teil der Induktionsfläche ist also eine Ausbuchtung. Wird ein L-förmiger Bereich gehärtet, können so formbedingte geringere Tiefen bei der Erwärmung des Winkelbereichs des L-förmigen Bereichs durch eine nähere Anordnung der Induktionsfläche im Winkelbereich an dem Wälzlagerring kompensiert werden.According to a further preferred embodiment of the present invention it is provided that the induction side face has at least partially a convex shape. In the context of the present invention, convex means that all areas between two edge areas lie on a common side of a straight line connecting the two edge areas and are arranged closer to the roller bearing ring than the edge areas. The convex part of the induction surface is therefore a bulge. If an L-shaped area is hardened, shape-related shallower depths when the angular area of the L-shaped area is heated can be compensated for by arranging the induction surface more closely in the angular area on the roller bearing ring.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Induktionsseitenfläche einen an die Induktionshauptfläche angrenzenden Eckbereich und einen Mittelbereich aufweist, wobei die Induktionsseitenfläche im Eckbereich eine konvexe Form aufweist und im Mittelbereich eine konkave Form aufweist. Dies ermöglicht es, durch Randeffekte verringerte Tiefen bei der Erwärmung und formbedingte verringerte Tiefen bei der Erwärmung des Winkelbereichs des L-förmigen Bereichs durch eine nähere Anordnung der Induktionsseitenfläche im Randbereich und im Winkelbereich an dem Wälzlagerring zu kompensieren.According to a further preferred embodiment of the present invention, it is provided that the induction side surface has a corner region adjoining the main induction surface and a central region, the induction side surface having a convex shape in the corner region and a concave shape in the central region. This makes it possible, due to edge effects, to compensate for reduced depths during heating and shape-related reduced depths during heating of the angular area of the L-shaped area by arranging the induction side surface more closely in the edge area and in the angular area on the roller bearing ring.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Induktionsfläche zumindest abschnittsweise zum Inneren der Induktionsfläche hin konkav geformte Außenkonturen aufweist. Die konkav geformten Außenkonturen der Induktionsfläche können so gewählt sein, dass der von der Induktionsfläche erhitzbare Härtebereich im Wesentlichen rechteckförmig ausgebildet ist. Die konkaven Außenkonturen wirken einer verstärkten Wärmeabführung in den Eckbereichen des Härtebereichs entgegen, die im Stand der Technik zu einem Härtebereich mit gerundeten Außenkonturen führen. Ein rechteckförmiger Härtebereich hat den Vorteil, dass im Vorschub alle Bereiche der Laufbahn über die Laufbahnbreite hinweg gleich lange erhitzt werden. Ein rechteckförmiger Härtebereich trägt somit ebenfalls zur Vergleichmäßigung der Härtetiefe bei.It can also be provided that the induction surface has outer contours that are concave towards the interior of the induction surface, at least in sections. The concave outer contours of the induction surface can be selected so that the hardness area that can be heated by the induction surface is essentially rectangular. The concave outer contours counteract increased heat dissipation in the corner areas of the hardness area, which in the prior art lead to a hardness area with rounded outer contours. A rectangular hardness area has the advantage that all areas of the track are heated for the same length of time across the width of the track. A rectangular hardness area thus also contributes to the equalization of the hardness depth.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung zur Lösung der eingangs gestellten Aufgabe ist ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10, bei dem der Wälzlagerring im Bereich einer die Wälzkörperlaufbahn umfassenden Härtezone von der Vorrichtung abschnittsweise im Vorschubbetrieb induktiv erwärmt wird.Another object of the present invention for solving the problem set out above is a method with the features of
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, dass durch die zumindest abschnittsweise konkave Form der Induktionsfläche, die äußeren Bereiche des konkaven Abschnitts der Induktionsfläche näher an dem Werkstück angeordnet werden als die Bereiche zwischen den äußeren Bereichen des konkaven Abschnitts. Weiterhin kann durch eine Feldverstärkungsvorrichtung bewirkt werden, dass in definierten Bereichen die Feldliniendichte des Magnetfeldes erhöht wird und somit eine tiefer reichende Erwärmung bewirkt wird.The method according to the invention enables the outer areas of the concave section of the induction surface to be arranged closer to the workpiece than the areas between the outer areas of the concave section due to the at least partially concave shape of the induction surface. Furthermore, a field reinforcement device can cause the field line density of the magnetic field to be increased in defined areas and thus to bring about deeper-reaching heating.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass in einem Anpassungsschritt vor dem induktiven Erwärmen des Wälzlagerrings die konkave Form der Induktionsfläche und/oder die Feldverstärkungsvorrichtung so angepasst werden, dass dadurch die Härtetiefe in der Härtezone vergleichmäßigt wird. Dies kann beispielsweise durch das Anordnen der Feldverstärkungsvorrichtung geschehen. Denkbar ist aber auch, die konkave Form der Induktionsfläche entsprechend anzupassen, beispielsweise durch Aufbringen von Kupferblechen.According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that in an adjustment step before the inductive heating of the roller bearing ring, the concave shape of the induction surface and / or the field reinforcement device are adjusted so that the hardening depth in the hardening zone is evened out. This can be done, for example, by arranging the field reinforcement device. However, it is also conceivable to adapt the concave shape of the induction surface accordingly, for example by applying copper sheets.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung zur Lösung der eingangs gestellten Aufgabe ist ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Induktor zumindest teilweise mittels 3D-Druck aus einem Metall gefertigt wird. Der 3D-Druck erlaubt in vorteilhafter Weise einfach und schnell einen sehr genau geformten Induktor herzustellen. Der Freiheit bei der geometrischen Gestaltung des Induktors sind dabei nur wenig Grenzen gesetzt. A further subject matter of the present invention for solving the object set at the beginning is a method for producing a device according to one of
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass als Metall Kupfer verwendet wird. Kupfer lässt sich gut mit einem 3D-Druckverfahren verarbeiten und leitet elektrischen Strom hervorragend. Dies macht Kupfer zu einem vorteilhaft geeigneten Kandidaten zur Herstellung von Induktoren, die gleichzeitig mit Kühlkanälen versehen sein können.According to a preferred embodiment of the present invention it is provided that copper is used as the metal. Copper can be easily processed with a 3D printing process and is an excellent conductor of electricity. This makes copper an advantageously suitable candidate for the production of inductors, which can also be provided with cooling channels.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung zur Lösung der eingangs gestellten Aufgabe ist ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Induktor zumindest teilweise aus einem Vierkantrohr gefertigt wird. Das Fertigen zumindest von Teilen des Induktors aus einem Vierkantrohr ist kostengünstig, einfach und zudem durch eine gute Materialverfügbarkeit ausgezeichnet. Anpassungen der Induktorgeometrie lassen sich so schnell bewerkstelligen.The present invention also provides a method for producing a device according to one of
Denkbar ist aber auch, dass der Induktor zumindest teilweise aus einem Rohr mit einem runden, ovalen oder mehreckigen Querschnitt gefertigt wird.It is also conceivable, however, that the inductor is manufactured at least partially from a tube with a round, oval or polygonal cross section.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Vierkantrohr aus Kupfer gefertigt wird. Kupfer leitet elektrischen Strom hervorragend, was es zu einem geeigneten Material zur Herstellung von Leiterbahnen des Induktors macht.According to a preferred embodiment of the present invention it is provided that the square tube is made of copper. Copper is an excellent conductor of electricity, which makes it a suitable material for the production of conductor tracks for the inductor.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein Einschnitt in das Vierkantrohr eingefügt wird, wobei das Vierkantrohr an dem Einschnitt gebogen wird. Dies ermöglicht ein einfaches Anpassen des Vierkantrohres an die gewünschte Induktorgeometrie.According to a preferred embodiment of the present invention it is provided that at least one incision is made in the square tube, the square tube being bent at the incision. This enables the square tube to be easily adapted to the desired inductor geometry.
Das Biegen des Vierkantrohres kann zweidimensional erfolgen, also so, dass die Haupterstreckungsrichtungen der gebogenen Teile eine ebene Fläche aufspannen. Das Biegen des Vierkantrohres kann aber auch dreidimensional erfolgen, also so, dass die Haupterstreckungsrichtungen der gebogenen Teile eine nicht-ebene Fläche aufspannen.The bending of the square tube can take place two-dimensionally, so that the main directions of extension of the bent parts span a flat surface. The bending of the square tube can, however, also take place three-dimensionally, that is, in such a way that the main directions of extent of the bent parts span a non-flat surface.
Alle vorstehenden Ausführungen unter „Offenbarung der Erfindung“ gelten gleichermaßen für die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren zum Härten und die erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung.All of the above statements under “Disclosure of the Invention” apply equally to the device according to the invention and the method according to the invention for hardening and the method according to the invention for production.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.Advantageous configurations and developments of the invention can be found in the subclaims and the description with reference to the drawings.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den wesentlichen Erfindungsgedanken nicht einschränken.Further details, features and advantages of the invention emerge from the drawings and from the following description of preferred embodiments with reference to the drawings. The drawings merely illustrate exemplary embodiments of the invention, which do not restrict the essential inventive concept.
FigurenlisteFigure list
-
1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum induktiven Vorschubhärten einer Wälzlagerlaufbahn gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,1 shows schematically a device for inductive feed hardening of a roller bearing raceway according to a first embodiment of the invention, -
2 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum induktiven Vorschubhärten einer Wälzlagerlaufbahn gemäß dem Stand der Technik,2 shows schematically a device for inductive feed hardening of a rolling bearing raceway according to the prior art, -
3 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum induktiven Vorschubhärten einer Wälzlagerlaufbahn gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,3 shows schematically a device for inductive feed hardening of a rolling bearing raceway according to a second embodiment of the invention, -
4 zeigt schematisch eine weitere Vorrichtung zum induktiven Vorschubhärten einer Wälzkörperlaufbahn gemäß dem Stand der Technik,4th shows schematically a further device for inductive feed hardening of a rolling element raceway according to the prior art, -
5 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum induktiven Vorschubhärten einer Wälzlagerlaufbahn gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung,5 shows schematically a device for inductive feed hardening of a rolling bearing raceway according to a third embodiment of the invention, -
6a ,6b zeigen schematisch Teile des Herstellungsverfahrens der erfindungsgemäßen Vorrichtung,6a ,6b show schematically parts of the manufacturing process of the device according to the invention, -
7 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum induktiven Vorschubhärten einer Wälzlagerlaufbahn gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.7th shows schematically a device for inductive feed hardening of a rolling bearing raceway according to a fourth embodiment of the invention.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.In the various figures, the same parts are always provided with the same reference numerals and are therefore usually only named or mentioned once.
In
Der Induktor
Die den Anschlüssen
In
In
In
In
In
Im Übrigen gelten die Ausführungen zu der in
Bezugszeichenliste List of reference symbols
- 11
- Vorrichtungcontraption
- 22
- WälzlagerringRolling bearing ring
- 33
- InduktorInductor
- 44th
- InduktionsflächeInduction surface
- 4'4 '
- InduktionshauptflächeInduction main surface
- 4"4 "
- InduktionsseitenflächeInduction side face
- 55
- HärtezoneHardening zone
- 66th
- HohlleiterWaveguide
- 88th
- VierkantrohrSquare tube
- 8`8 '
- Einschnittincision
- 99
- FeldverstärkungsvorrichtungField enhancement device
- 1010
- Anschlüsseconnections
- 1111
- Halterungbracket
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102014102288 A1 [0007]DE 102014102288 A1 [0007]
- DE 10228333 C1 [0008]DE 10228333 C1 [0008]
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102021210454A1 (en) | 2021-09-21 | 2023-03-23 | Thyssenkrupp Ag | Inductor for inductive hardening of metallic materials and manufacturing method for an inductor |
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-
2019
- 2019-02-14 DE DE102019202000.3A patent/DE102019202000A1/en active Pending
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