DE102020215172A1 - Induktorschleife sowie Induktorvorrichtung mit einer solchen Induktorschleife, insbesondere zum Härten von Zahnstangen - Google Patents

Induktorschleife sowie Induktorvorrichtung mit einer solchen Induktorschleife, insbesondere zum Härten von Zahnstangen Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Induktorschleife (12) sowie eine Induktorvorrichtung (10) mit einer solchen Induktorschleife (12), insbesondere zum Härten von Zahnstangen (18). Eine erfindungsgemäße Induktorschleife (12) weist eine Schleifenkörpergeometrie für eine Induktorvorrichtung (10) zum Induktionshärten von Werkstücken unter Schutzgasatmosphäre auf, an welcher mindestens eine Gasströmungsstruktur (26) zum partiellen Leiten eines Schutzgasstromes ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Induktorschleife sowie eine Induktorvorrichtung mit einer solchen Induktorschleife, insbesondere zum Härten von Zahnstangen. Dabei betrifft die Erfindung vor allem solche Induktorschleifen und Induktorvorrichtungen, die für das Vorschubhärten von Werkstücken geeignet sind, insbesondere von in Lenkgetrieben in Kraftfahrzeugen eingesetzten Zahnstangen. Derartige Zahnstangen weisen üblicherweise - zumindest über einen Teil-Längenabschnitt - einen (ggf. abgeflachten) Verzahnungsbereich auf, insbesondere mit einer Geradverzahnung, und einen sich über den restlichen Umfang erstreckenden Rückenabschnitt, der üblicherweise eine kreisbogenförmige Querschnittsgeometrie aufweist. Ebenfalls aus der Praxis bekannt sind Zahnstangen mit Schrägverzahnungen oder mit multiplen Verzahnungen, die freigeformt sind, beispielsweise um eine variable Übersetzung zu erzielen. Ferner wird auf aus der Praxis bekannte Rückenabschnitte verwiesen, die V-förmig oder Y-förmig ausgebildet sind. Die Rückenabschnitte und die Verzahnungen können beliebig miteinander kombiniert sein.
  • Aus DE 38 42 372 C2 ist eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke mittels induktiver Erwärmung bekannt, die eine Durchlaufkammer mit einem darin angeordneten Induktor sowie Durchlaufkammereinströmöffnungen zum Einströmen von Gas (Schutzgas) zur Erzeugung einer Gasatmosphäre aufweist. Im Zusammenhang mit dieser Vorrichtung sind auch Forminduktoren beschrieben, die einen halbkreisförmigen und einen kreisförmigen Arbeitsabschnitt aufweisen, die zwecks effizienter induktiver Erwärmung üblicherweise möglichst nah an einem zu bearbeitenden Werkstück angeordnet werden. Die Durchlaufkammer ist abgedichtet, indem sie zwei sich gegenüberliegende Seitenwände und eine Deckenwand aufweist und die Seitenwände an ihrem unteren Endbereich in eine mit einer Abschreckflüssigkeit füllbare Werkstückhalterung und -fördereinrichtung eintauchen. Diese Vorrichtung ist nur für das Härten von in die Durchlaufkammer passenden Werkstücken verwendbar und somit nicht zum Vorschubhärten geeignet, bei welchem ein Gegenstand, kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich partiell und somit sukzessive immer induktiv erwärmt und damit über Teilabschnitte gehärtet wird.
  • Aus DE 10 2013 010 229 A1 und aus DE 10 2015 220 570 B4 ist es bekannt, Induktoren durch generative Fertigungsverfahren aufzubauen, insbesondere mittels des 3D-Druckverfahrens. Dabei wird in beiden Dokumenten darauf hingewiesen, dass sich nahezu beliebige dreidimensionale Formen erzeugen lassen. DE 10 2015 220 570 B4 bezieht sich auf eine Induktionseinheit mit einer um eine Rotationsachse drehbaren Werkstückaufnahme, die eine Induktionsspule und ein Feldführungselement aufweist, wobei das Feldführungselement entlang der Rotationsachse axial beabstandet zu der Induktionsspule angeordnet und in radialer Richtung zu der Rotationsachse bewegbar ist. Details zur Verwendung der Induktoren für ein Vorschubhärten und/oder in Verbindung mit einem Schutzgas sind den beiden vorstehenden Dokumenten jeweils nicht zu entnehmen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Induktorschleife sowie eine Induktorvorrichtung mit einer solchen Induktorschleife zur Verfügung zu stellen, die zum Vorschubhärten geeignet ist und eine optimierte Schutzgasversorgung und damit ein qualitativ hochwertiges Härteergebnis erzielbar ist.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind in Verbindung mit den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Eine erfindungsgemäße Induktorschleife weist eine Schleifenkörpergeometrie für eine Induktorvorrichtung zum Induktionshärten von Werkstücken unter Schutzgasatmosphäre auf, wobei an der Schleifenkörpergeometrie mindestens eine Gasströmungsstruktur zum partiellen Leiten eines Schutzgasstromes ausgebildet ist. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist es die Grundidee der Erfindung, die Schleifenkörpergeometrie einer Induktorschleife, welche primär der induktiven Erwärmung zum Induktionshärten dient, geometrisch so zu gestalten, dass positive Effekte hinsichtlich der Gasströmung erzielt werden. Mit positiven Effekten ist dabei insbesondere gemeint, dass die Gasströmungsstruktur zu einer Vermeidung oder einer Verringerung einer Verzundung von behandelten Werkstücken führt. Dies kann zum einen durch eine verbesserte Einströmung in einen Arbeitsraum erfolgen, der beispielsweise ein von einer Induktorschleife vollständig oder zumindest teilweise umschlossener Bereich sein kann. Dies kann aber auch alternativ oder in Ergänzung dazu durch eine verbesserte Gasführung innerhalb eines Arbeitsraumes sein, beispielsweise indem eine schon im Arbeitsraum befindliche Gasströmung verstärkt zu bestimmten Bereichen eines Werkstücks geleitet wird. Unter einer Gasströmungsstruktur werden in diesem Zusammenhang insbesondere solche Elemente an der Schleifenkörpergeometrie verstanden, die erkennbar Einfluss nehmen auf die Gasströmung eines Schutzgases bei Einströmen in einen Arbeitsraum oder beim Lenken der Strömung innerhalb eines Arbeitsraumes. Insoweit wird auch an dieser Stelle bereits auf eine Induktorvorrichtung mit einer entsprechenden Induktorschleife verwiesen. Aufgrund der Vermeidung bzw. Reduzierung einer Verzundung auf ein akzeptables Maß mit der erfindungsgemäßen Gestaltung kann auf eine Nachbearbeitung durch Bürsten und/oder Strahlen vermieden werden. Dadurch ergeben sich niedrige Taktraten und dementsprechend geringe Fertigungszeiten und -kosten.
  • In einer praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Induktorschleife ist als Gasströmungsstruktur mindestens eine partielle Abstandsvergrößerung von zwei Abschnitten der Schleifenkörpergeometrie als Schutzgasdurchgang vorgesehen. Diese können insbesondere durch eine geeignete partielle, relative Beabstandung von zwei Teilelementen einer Induktorschleife in einem Teilbereich realisiert sein, beispielsweise ein oder zwei bogenförmige Bereiche, die jeweils zu einer relativen Abstandsvergrößerung der Teilelemente führen. Unter einer partiellen Abstandsvergrößerung wird ferner - auch unabhängig von der geometrischen Form des Induktors - jede weitere Art einer partiellen Freimachung in der Induktorschleife verstanden, insbesondere eine Freimachung durch partielle Aufweitung des für den Durchtritt von Schutzgas verfügbaren Abstandes (Durchströmungsquerschnitt) zwischen zwei Teilelementen, wie auch immer diese Freimachung erzeugt ist.
  • Als Schutzgas geeignet sind insbesondere Inertgase, wie z.B. Stickstoff.
  • Alternativ oder als konkrete Ausgestaltung einer partiellen Abstandsvergrößerung kann bei einer erfindungsgemäßen Induktorschleife die Schleifenkörpergeometrie mindestens einen Bogenabschnitt aufweisen, in welchem zwei Abschnitte der Schleifenkörpergeometrie im Wesentlichen parallel zueinander, aber beabstandet zueinander angeordnet sind, wobei mindestens eine Gasströmungsstruktur die zwei Abschnitte durchdringend orientiert ist. Vorzugsweise sind zwei oder mehr Gasströmungsstrukturen die zwei Abschnitte der Schleifenkörpergeometrie durchdringend orientiert.
  • Unter einer solchen Gasströmungsstruktur, welche zwei Abschnitte der Schleifenkörpergeometrie durchdringend orientiert ist, werden insbesondere ein oder mehrere diskret erkennbare, radiale Durchgangsöffnungen durch zwei - zumindest partiell - voneinander beabstandete Teilelemente einer Induktorschleife verstanden. Diese können insbesondere kanalartig innerhalb eines Isolatormaterials ausgebildet sein, das zwischen den Teilelementen angeordnet ist. Eine solche Durchgangsöffnung kann insbesondere durch eine Bohrung erzeugt sein. Alternativ oder in Ergänzung können ein oder mehrere Durchgangsöffnungen zwischen zwei mit Isolatormaterial ausgefüllten Abschnitten vorgesehen sein, insbesondere indem im Bereich der Durchgangsöffnungen auf Isolationsmaterial verzichtet wird oder dieses nachträglich zur Schaffung der Durchgangsöffnungen entfernt wird.
  • Besonders bevorzugt ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Induktorschleife über den Bogenabschnitt verteilt mehrere Gasströmungsstrukturen ausgebildet sind. Dies hat den Vorteil, dass keine allzu großen Strömungswegunterschiede zu den zu erreichenden Abschnitten eines in dem Arbeitsbereich angeordneten Werkstücks erzeugt werden. Dementsprechend sind auch Druck und Einströmgeschwindigkeit über den gesamten Bogenabschnitt dann weitestgehend homogen. Vorzugsweise sind zwei, drei, vier oder fünf Einströmöffnungen vorgesehen. Dabei können die Einströmöffnungen gleichmäßig über den Bogen bzw. einen vollständigen Umfang verteilt angeordnet sein oder eine höhere Dichte an Einströmöffnungen in besonders behandlungsintensiven Bereichen vorgesehen sein.
  • Für eine geeignete Zuführung von Schutzgas zu einer Zahnstange mit Verzahnungsbereich und Rückenabschnitt ist es vorteilhaft, wenn eine höhere Dichte an Einströmöffnungen im Verzahnungsbereich vorgesehen ist, zum einen, weil es ausreichend ist, wenn primär dieser mechanisch besonders beanspruchte Bereich gehärtet wird, zum anderen, weil dieser Bereich aufgrund der Zähne mit seinen Erhebungen und Vertiefungen eine besonders intensive Begasung mit Schutzgas erfordert, um das Schutzgas auch zwischen den Zähnen möglichst gleichmäßig zu verteilen.
  • In einer weiteren praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Induktorschleife ist mindestens eine Gasströmungsstruktur als Arbeitsraum-Leitstruktur derart ausgebildet, dass die Arbeitsraum-Leitstruktur einen durch eine Innenkontur der Schleifenkörperkontur vorgegebenen Arbeitsraum verkleinert. Weist beispielsweise der Arbeitsraum eine kreisbogenförmige oder vollständig kreisförmige Grundform auf, sind als Arbeitsraum-Leitstruktur alle von dem Kreisbogen bzw. der den Arbeitsraum begrenzenden Kreisform nach innen ragende Strukturen gemeint, welche das den Arbeitsraum durchströmende Schutzgas ablenken.
  • Derartige Arbeitsraum-Leitstrukturen können insbesondere als Leitflügel, als Düse, als Diffusor, als Innenwendel, als Rippe, als Steg und/oder als Prallwand ausgebildet sein.
  • Bevorzugt sind Arbeitsraum-Leitstrukturen und/oder andere Gasströmungsstrukturen so ausgebildet, dass sich eine laminare Strömung derart einstellt, dass das zu härtende Bauteil von der laminaren Strömung gleichmäßig über die gesamte, zu härtende Oberfläche überströmt wird.
  • Als Leitflügel sind dabei insbesondere Strukturen zu verstehen, welche eine Strömung - im Wesentlichen ohne Druckveränderung - umlenken.
  • Unter einer Düse ist ein trichterartig ausgebildetes Element zu verstehen, das eine Strömung in den Arbeitsraum führt, wobei im Bereich der Düse eine Beschleunigung der Strömung bewirkt wird.
  • Unter einem Diffusor ist ein trichterartig ausgebildetes Element zu verstehen, das eine Strömung in den Arbeitsraum führt, wobei im Bereich des Diffusors eine Verlangsamung der Strömung bewirkt wird.
  • Unter einer Innenwendel ist eine wendelartig ausgebildete Struktur zu verstehen, mit welcher insbesondere eine Drallströmung erzeugt werden kann.
  • Unter einer Rippe und unter einem Steg sind insbesondere Strukturen zu verstehen, mit welchen eine Strömung in einem flachen Winkel reflektiert und/oder geteilt werden kann.
  • Unter einer Prallwand ist eine Struktur zu verstehen, die eine Strömung zumindest teilweise zurückreflektiert. Dadurch können insbesondere turbulente Strömungen erzeugt werden.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Induktorvorrichtung mit einer wie vorstehend beschriebenen Induktorschleife, wobei mindestens eine Gaszuführstruktur vorgesehen ist, die einen die Induktorschleife durchdringenden Gasleitpfad umfasst. Alternativ oder in Ergänzung dazu betrifft die Erfindung eine Induktorvorrichtung mit einer wie vorstehend beschriebenen Induktorschleife, welche einen zweiseitig offenen Arbeitsraum aufweist, der ein Vorschubhärten von Werkstücken ermöglicht, insbesondere indem Werkstücke durch den Arbeitsraum hindurchführbar sind. Auf die vorstehend bereits in Verbindung mit der Induktorschleife erläuterten Vorteile wird hiermit noch einmal verwiesen.
  • Vorzugsweise ist dazu, in Vorschubrichtung betrachtet, hinter einem durch einen Induktor definierten Arbeitsraum eine Brausevorrichtung vorgesehen, um mittels eines Kühlfluides, insbesondere mittels Wasser - ggf. mit hinzugemengten polymeren Abschreckmedien - das durch das Vorschubhärten erwärmte Werkstück, wie z.B. eine Zahnstange, in möglichst kurzer Zeit wieder abzukühlen.
  • Die Erfindung betrifft insbesondere Induktorvorrichtungen, mittels welchen Werkstücke induktiv auf Temperaturen von mehr als 500 °C, bevorzugt mehr als 800 °C und weiter bevorzugt mehr als 900 °C oder auch mehr als 1000 °C aufheizbar sind. Dabei wird - abhängig von dem jeweiligen Werkstoff - vorzugsweise so weit aufgeheizt, bis die jeweils spezifische Austenitisierungstemperatur erreicht ist.
  • In einer praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Induktorvorrichtung weist die Induktorschleife eine Schleifenkörpergeometrie mit mindestens einem Bogenabschnitt auf, wobei mehrere Gasleitpfade den Bogenabschnitt radial durchdringend vorgesehen sind. Auch die diesbezüglichen Vorteile, insbesondere eine ungefähr gleichmäßige Strömungsgeschwindigkeit sowie eine ungefähr gleichmäßige Druckverteilung, wurden vorstehend bereits erläutert.
  • Als vorteilhaft erwiesen in Verbindung mit einer erfindungsgemäßen Induktorvorrichtung hat es sich ferner, wenn die Induktorschleife eine mindestens halbkreisförmige Schleifenkörpergeometrie aufweist, wobei an der Schleifenkörpergeometrie im Bereich des mindestens halbkreisförmigen Abschnitts mindestens eine, sich radial nach innen in den Arbeitsraum erstreckende Arbeitsraum-Leitstruktur an der Induktorschleife ausgebildet ist. Dies gilt insbesondere für die Verwendung von Induktorvorrichtungen in Verbindung mit ungleichmäßiger Gestaltung über den Umfang und/oder über die Länge, wie sie beispielsweise bei Zahnstangen vorliegt. Zahnstangen weisen einen über den Umfang ungefähr gleichmäßig ausgebildeten Rückenabschnitt auf, der nicht gehärtet werden muss, und einen Verzahnungsabschnitt, welcher gehärtet werden soll und aufgrund der Zähne eine unregelmäßige Oberfläche aufweist, Insoweit sind Arbeitsraum-Leitstrukturen von Vorteil, die darauf hinwirken, dass Schutzgas primär in dem Verzahnungsbereich verbleibt und sich dort gleichmäßig über die gesamte Oberfläche der Verzahnung verteilt. Dementsprechend sind Prallwände und/oder Leitflügel sinnvoll, welche die Schutzgasströmung in Richtung Verzahnung lenken bzw. einem Wegströmen von der Verzahnung entgegenwirken. Ferner sind Rippen, Stege oder Flügel sinnvoll, welche die Schutzgasströmung gleichmäßig über die Zähne des zu härtenden Werkstücks verteilen.
  • Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn eine Induktorschleife einer wie vorstehend beschriebenen Induktorvorrichtung mindestens einen Schleifenabschnitt mit zwei Teilabschnitten aufweist, die durch ein Isolatormaterial voneinander beabstandet sind. Diese Gestaltung ermöglicht es, die Teilabschnitte mit relativ geringem Abstand zueinander anzuordnen und gleichzeitig zu verhindern, dass sich diese Teilabschnitte - unerwünschter Weise - berühren. Ferner kann das Isolatormaterial vorteilhaft für die Ausbildung von Durchgangsöffnungen genutzt werden, insbesondere in radialer Richtung eines bogenförmigen Schleifenabschnitts und vorzugsweise in einer der vorstehend beschriebenen Art und Weise.
  • Weitere praktische Ausführungsformen der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
    • 1 eine Induktorvorrichtung mit Induktorschleife und einer sich innerhalb der Induktorschleife befindlichen Zahnstange in einer Seitenansicht,
    • 2 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts mit der Induktorschleife der Induktorvorrichtung und der Zahnstange aus 1 in der gleichen Seitenansicht,
    • 3 eine vergrößerte Darstellung der Induktorschleife mit der Zahnstange aus den 1 und 2 in einer isometrischen Ansicht,
    • 4 eine vergrößerte Darstellung auf eine Gasströmungsstruktur der Induktorschleife aus den 1 bis 3 gemäß dem in 3 mit IV gekennzeichneten Ausschnitt in einer isometrischen Ansicht,
    • 5 eine vergrößerte Darstellung einer alternativen Gestaltung einer Gasströmungsstruktur einer Induktorschleife und
    • 6 eine Induktorschleife mit mehreren Gasströmungsstrukturen während des Durchführens einer Zahnstange zwecks Härtens in einer Seitenansicht.
  • 1 zeigt eine Induktorvorrichtung 10 mit einer Induktorschleife 12, die eine Schleifenkörpergeometrie aufweist, welche sich insbesondere zum Vorschubhärten eignet. Die Induktorvorrichtung 10 umfasst ein Gehäuse 14, welches nicht im Detail dargestellte Anschlüsse für eine Strom- bzw. Spannungsversorgung und für Wasser aufweist. Ferner sind Gaszuführstrukturen 16 vorgesehen, um ein Schutzgas zu einem zu bearbeitenden Werkstück zu leiten. Mit dem Ziel, Zunder bei der Induktionsbearbeitung zu vermeiden. In dem in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist als ein zu härtendes Bauteil eine Zahnstange 18 dargestellt.
  • Die Zahnstange 18 weist einen kreisbogenförmigen Rückenabschnitt 20 und einen Verzahnungsbereich 22 auf.
  • Wie in den 1 und 2 gut erkennbar ist, weist die Induktorschleife 12 eine bogenförmige Geometrie auf, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel kreisbogenförmig gestaltet ist. Der Bereich innerhalb des Kreisbogens der Induktorschleife 12 bildet einen Arbeitsraum 24 für das induktive Erwärmen und Härten eines zu bearbeitenden Werkstücks, beispielsweise der in den 1 bis 3 dargestellten Zahnstange 18. Dabei erstreckt sich der Arbeitsraum 24 innerhalb des kreisbogenförmigen Abschnitts der Schleifenkörpergeometrie und ferner in axialer Richtung. In axialer Richtung ist der Arbeitsraum 24 zweiseitig offen, so dass ein zu bearbeitendes Werkstück, wie beispielsweise die Zahnstange 18, durch die kreisbogenförmige Schleifenkörpergeometrie hindurch geführt und dadurch durch kontinuierlichen oder quasikontinuierlichen Vorschub gehärtet werden kann.
  • Um während des Härtens das Bilden von Zunder möglichst effizient zu vermeiden, wird während des Härtevorgangs Schutzgas über die Gaszuführungsstrukturen 16 in den Arbeitsraum 24 eingebracht.
  • In den Figuren ist mit den Pfeilen S jeweils die Hauptströmungsrichtung des Schutzgases durch die Gaszuführstruktur 16 gekennzeichnet.
  • Die Erfindung betrifft insbesondere die Ausbildung bestimmter Gasströmungsstrukturen 26 an der Schleifenkörpergeometrie. Dabei werden im Folgenden anhand der Ausführungsbeispiele verschiedene Möglichkeiten der Ausbildung von Gasströmungsstrukturen 26 erläutert. Sämtliche Gasströmungsstrukturen 26 dienen zum partiellen Leiten eines Schutzgasstromes, insbesondere mit dem Ziel, das Bilden von Zunder beim Härtevorgang zu vermeiden bzw. so weit wie möglich zu reduzieren.
  • Zuvor soll noch kurz die geometrische Gestaltung der Induktorschleife 12 erläutert werden. Die Induktorschleife 12 besteht in den gezeigten Ausführungsbeispielen aus zwei Abschnitten, die jeweils kreisbogenförmig im Wesentlichen parallel zueinander, aber dennoch beabstandet zueinander angeordnet sind. Diese Abschnitte der Schleifenkörpergeometrie können als Teilabschnitte 28a, 28b angesehen werden. Zwischen den Teilabschnitten 28a, 28b ist ein Isolatormaterial 30 angeordnet, um ein Berühren der Teilabschnitte 28a, 28b zu verhindern.
  • In den 3 und 4 ist als erste Möglichkeit zur Ausbildung einer Gasströmungsstruktur 26 eine partielle Abstandsvergrößerung in Form einer Durchgangsöffnung 32 in dem Isolatormaterial 30 gezeigt. So kann Schutzgas, wie in 2 schematisch durch die inneren Pfeile S dargestellt, durch entsprechende Ausbildung von Durchgangsöffnungen 32 in radialer Richtung durch die Induktorschleife 12 hindurch geführt werden. Um das Schutzgas von den Gaszuführstrukturen 16 zu den mit den Pfeilen gekennzeichneten Positionen zu führen, kann in dem kreisbogenförmigen Abschnitt der Induktorschleife 12 eine nur schematisch dargestellte Ringnut 34 ausgebildet sein. Durch geeignete Auswahl der Querschnittsfläche und Querschnittsform der Durchgangsöffnung 32 kann eine geeignete Verteilung von Schutzgas in dem Arbeitsraum 24 bewirkt werden.
  • 5 zeigt eine weitere Möglichkeit, wie eine Gasströmungsstruktur 26 alternativ oder in Ergänzung an einer Induktorschleife 12 ausgebildet sein kann. Bei dieser Ausführungsform ist der Abstand der beiden Teilabschnitte 28a, 28b in dem Bereich, in welchem Schutzgas gemäß dem Pfeil S in radialer Richtung durch die Induktorschleife 12 hindurchströmen soll, partiell vergrößert, indem diese bogenförmig geformt ist. Eine derartige Gestaltung ist insbesondere unter Anwendung des 3D-Druck-Verfahrens mit vielen Vorteilen verbunden, insbesondere mit der Möglichkeit, die geometrische Gestaltung der Induktorschleife 12 sehr filigran herzustellen und positive Effekte hinsichtlich der Gasströmung zu erzielen.
  • 6 zeigt eine Induktorschleife 12, mit Gasströmungsstrukturen 26 in Form von Arbeitsraum-Leitstrukturen 36.
  • Gegenüberliegend des Verzahnungsbereichs 22 ist als Arbeitsraum-Leitstruktur 36 eine bogenförmig in den Arbeitsraum 24 hineinragende Rippe 38 vorgesehen. Die Rippe 38 ist so gestaltet, dass sich bei Vorschubhärten in dem Verzahnungsbereich 22 eine möglichst homogene, laminare Strömung einstellt, die eine Zunderbildung vermeidet.
  • Gegenüberliegend zum Rückenabschnitt 20 sind Leitflügel 40 vorgesehen, die ebenfalls in den Arbeitsraum 24 hineinragen und die Strömung des Schutzgases innerhalb des Arbeitsraumes 24 so beeinflussen, dass Zunder möglichst nicht entsteht.
  • Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Induktorvorrichtung
    12
    Induktorschleife
    14
    Gehäuse
    16
    Gaszuführstruktur
    18
    Zahnstange
    20
    Rückenabschnitt
    22
    Verzahnungsabschnitt
    24
    Arbeitsraum
    26
    Gasströmungsstruktur
    28a, 28b
    Teilabschnitt
    30
    Isolatormaterial
    32
    Durchgangsöffnung
    34
    Ringnut
    36
    Arbeitsraum-Leitstrukturen
    38
    Rippe
    40
    Leitflügel
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 3842372 C2 [0002]
    • DE 102013010229 A1 [0003]
    • DE 102015220570 B4 [0003]

Claims (10)

  1. Induktorschleife mit einer Schleifenkörpergeometrie für eine Induktorvorrichtung (10) zum Induktionshärten von Werkstücken unter Schutzgasatmosphäre, dadurch gekennzeichnet, dass an der Schleifenkörpergeometrie mindestens eine Gasströmungsstruktur (26) zum partiellen Leiten eines Schutzgasstromes ausgebildet ist.
  2. Induktorschleife nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Gasströmungsstruktur (26) mindestens eine partielle Abstandsvergrößerung von zwei Abschnitten der Schleifenkörpergeometrie als Schutzgasdurchgang vorgesehen ist.
  3. Induktorschleife nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifenkörpergeometrie mindestens einen Bogenabschnitt aufweist, in welchem zwei Abschnitte der Schleifenkörpergeometrie im Wesentlichen parallel zueinander, aber beabstandet zueinander angeordnet sind, wobei die Gasströmungsstruktur (26) die zwei Abschnitte durchdringend orientiert ist.
  4. Induktorschleife nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass über den Bogenabschnitt verteilt mehrere Gasströmungsstrukturen (26) ausgebildet sind.
  5. Induktorschleife nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Gasströmungsstruktur (26) als Arbeitsraum-Leitstruktur (36) derart ausgebildet ist, dass sie einen durch eine Innenkontur der Schleifenkörperkontur vorgegebenen Arbeitsraum (24) verkleinert.
  6. Induktorschleife nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsraum-Leitstruktur (36) als Leitflügel, als Düse, als Diffusor, als Innenwendel, als Rippe, als Steg und/oder als Prallwand ausgebildet ist.
  7. Induktorvorrichtung mit einer Induktorschleife (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Gaszuführstruktur (16) vorgesehen ist, die einen die Induktorschleife (12) durchdringenden Gasleitpfad umfasst und/oder dass die Induktorschleife (12) einen zweiseitig offenen Arbeitsraum (24) derart aufweist, dass ein Vorschubhärten von Werkstücken ermöglicht ist.
  8. Induktorvorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktorschleife (12) eine Schleifenkörpergeometrie mit mindestens einem Bogenabschnitt aufweist, wobei mehrere Gasleitpfade den Bogenabschnitt radial durchdringend vorgesehen sind.
  9. Induktorvorrichtung nach einem der beiden vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktorschleife (12) eine mindestens halbkreisförmige Schleifenkörpergeometrie aufweist, wobei an der Schleifenkörpergeometrie im Bereich des mindestens halbkreisförmigen Abschnitts mindestens eine, sich radial nach innen in den Arbeitsraum (24) erstreckende Arbeitsraum-Leitstruktur (36) an der Induktorschleife (12) ausgebildet ist.
  10. Induktorvorrichtung nach einem der drei vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktorschleife (12) mindestens einen Schleifenabschnitt mit zwei Teilabschnitten aufweist, die durch ein Isolatormaterial (30) voneinander beabstandet sind.
DE102020215172.5A 2020-12-02 2020-12-02 Induktorschleife sowie Induktorvorrichtung mit einer solchen Induktorschleife, insbesondere zum Härten von Zahnstangen Pending DE102020215172A1 (de)

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