DE1055568B

DE1055568B - Process and device for surface hardening of large workpieces

Info

Publication number: DE1055568B
Application number: DEP9060A
Authority: DE
Inventors: Gottfried Kuechli
Original assignee: Patelhold Patenverwertungs and Elektro-Holding AG
Current assignee: Patelhold Patenverwertungs and Elektro-Holding AG
Priority date: 1953-01-09
Filing date: 1953-01-20
Publication date: 1959-04-23
Also published as: CH312599A

Description

Es ist bekannt, die Härtung von großen Zahnrädern im Allzahnverfahren in der Weise durchzuführen, indem dieselben im Ofen bis unmittelbar über den Curiepunkt erwärmt werden. Dabei erfolgt eine gleichmäßige Durchwärmung des Werkstückes. bis zu dieser Temperatur. Hierauf werden die Räder in die Induktionsspule eines Hochfrequenzgenerators gebracht, Avo sie für die nachfolgende Abschreckung die letzte Temperaturerhöhung erhalten. Dabei ist diese zusätzliche Erwärmung infolge des Skineffektes auf die Oberfläche beschränkt, so daß nach dem Abschrecken nur an der Oberfläche eine gehärtete Schicht entsteht. Bei einem andern Verfahren werden die Räder mit Hilfe eines Mittelfrequenzgenerators auf die erforderliche Vortemperatur gebracht und dann in. der Induktionsspule eines Hochfrequenzgenerators weiterbehandelt. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß die Räder bei einer Temperatur von etwa 720° C von einem Gerät in ein anderes Gerät gebracht werden müssen. Für die Vo<rerwärmung sind separate, relativ teuere öfen erforderlich, wobei außerdem der Wirkungsgrad dieser öfen schlecht ist.It is known to carry out the hardening of large gears in the all-tooth process by they are heated in the oven to just above the Curie point. A even heating of the workpiece. up to this temperature. Then the wheels are in the Induction coil brought to a high frequency generator, avo them for subsequent deterrence last temperature increase received. This additional warming is due to the skin effect the surface is limited, so that after quenching there is only a hardened layer on the surface arises. In another method, the wheels are opened with the aid of a medium frequency generator brought the required pre-temperature and then in. The induction coil of a high frequency generator further treated. The disadvantage of this method is that the wheels at a temperature of about 720.degree need to be moved from one device to another. For the pre-heating there are separate, relative expensive ovens are required, and the efficiency of these ovens is poor.

Vorliegende Erfindung vermeidet diese Nachteile.The present invention avoids these disadvantages.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren! und eine Einrichtung zur Oberflächenhärtung großflächiger Werkstücke, insbesondere Zahnräder, mittels Hochfrequenz wobei eine gleichmäßige Erwärmung mindestens bis zum Curiepunkt erfolgt.The invention relates to a method! and a facility for surface hardening of large workpieces, especially gear wheels, by means of high frequency with uniform heating at least up to the Curie point.

Das Verfahren besteht darin, daß mit einer relativ kleinen Hochfrequenzenergie, aber relativ langer Einwirkungszeit das Werkstück bis über den Cuiriepunkt gleichmäßig aufgeheizt wird und daß hierauf mit stark erhöhter Hochfrequenzenergie, aber nur kurzer Einwirkungszeit eine weitere, nur auf die Oberfläche des Werkstückes beschränkte Temperaturerhöhung bis zur Härtetemperatur erreicht ward, worauf die rasche Abschreckung vorgenommen wird.The method consists in that with a relatively small high frequency energy, but a relatively long exposure time the workpiece is heated evenly to above the Cuirie point and that then with strong increased high frequency energy, but only a short exposure time, only on the surface of the Workpiece limited temperature increase up to the hardening temperature was reached, whereupon the rapid Deterrence is carried out.

Das Werkstück wird demnach mit einer verhältnismäßig kleinen Hochfrequenzenergie langsam aufgeheizt. Die Wärme, die infolge des Skineffektes vor allem an der Oberfläche entsteht, findet genügend Zeit, um in das Werkstück einzudringen und so dieses überall gleichmäßig aufzuheizen. Diese gleichmäßige Aufheizung erfolgt bis zu einer Temperatur von etwa 720° C, also bis knapp über den Curiepunkt. Sie erreicht aber noch nicht die für die Strukturwandlung erforderliche Temperatur. Bei diesem langsamen Temperaturanstieg wird eine Überhitzung der Oberfläche und damit die Gefahr einer Verbrennung vermieden. Wenn diese gleichmäßig verteilte Temperatur erreicht ist, wird plötzlich der Strom im Induktor und damit die Heizleistung derart erhöht, daß eine plötzliche weitere Erhitzung der Oberfläche des Werkstückes eintritt. Die Leistungserhöhung wird derart Verfahren und EinrichtungThe workpiece is accordingly slowly heated with a relatively small high-frequency energy. The heat, which is created primarily on the surface as a result of the skin effect, has enough time to to penetrate the workpiece and heat it up evenly everywhere. This even Heating takes place up to a temperature of about 720 ° C, i.e. up to just above the Curie point. You achieved but not yet the temperature required for structural change. At this slow one If the temperature rises, overheating of the surface and thus the risk of burns is avoided. When this evenly distributed temperature is reached, the current suddenly goes into the inductor and thus the heating power is increased in such a way that a sudden further heating of the surface of the workpiece entry. The increase in performance becomes such a procedure and establishment

zur Oberflächenhärtungfor surface hardening

großflächiger Werkstückelarge workpieces

Anmelder:Applicant:

»Patelhold«
Patentverwertungs- & Elektro-"Patelhold"
Patent exploitation & electrical

Holding A. G.,
Glarus (Schweiz)Holding AG,
Glarus (Switzerland)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr. 6Representative: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, patent attorney,
Munich 23, Dunantstr. 6th

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 9. Januar 1953Claimed priority:
Switzerland from January 9, 1953

Gottfried Küchli, Dietikon (Schweiz),
ist als Erfinder genannt wordenGottfried Küchli, Dietikon (Switzerland),
has been named as the inventor

gewählt, daß die Härtetemperatur in einer so kurzen Zeit erreicht wird, daß die an der Oberfläche entstehende zusätzliche Wärme nicht genügend Zeit findet, um in das Innere des Werkstückes einzudringen. Bei der nun erfolgenden Abschreckung erfolgt somit die Härtung nur an der Oberfläche, während der Kern ungehärtet bleibt. Bei Zahnrädern werden die Zahnkonturen bis zum Zahngirund gehärtet, während der Zahnkern weich bleibt. Das Härteergebnis läßt sich mit dem beim Einsatzhärten erreichbaren Härteverhältnissen vergleichen, wobei jedoch die Schichtdicke im Zahnkopf beim Verfahren der Erfindung verstärkt ist.chosen so that the hardening temperature is reached in such a short time that the additional heat generated on the surface does not take enough time finds to penetrate the interior of the workpiece. In the deterrent that is now taking place thus hardening only on the surface, while the core remains uncured. With gears the tooth contours are hardened down to the tooth base, while the tooth core remains soft. That The hardness result can be compared with the hardness ratios achievable during case hardening, whereby however, the layer thickness in the tooth head is increased in the method of the invention.

Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Einrichtung ■ zur Durchführung des Verfahrens. Diese Einrichtung besteht darin, daß ein mit dem Werkstück enggekoppelter Induktor vorgesehen ist und daß ferner Mittel vorgesehen sind, um das Erreichen einer Temperatur beim Curiepunkt zu überwachen, und daß ferner Mittel vorgesehen sind, um beim Überschreiten der Temperatur über dem Curiepunkt dem Strom im Induktor zu erhöhen, und daß ferner Mittel zum plötzlichen Abschrecken des Werkstückes vorgesehen sind. In der Zeichnung ist die Induktoranordnung dargestellt. The invention also relates to a device for performing the method. This facility is that an inductor closely coupled to the workpiece is provided and that further means are provided to monitor the reaching of a temperature at the Curie point and that further Means are provided to control the current in the inductor when the temperature is exceeded above the Curie point to increase, and that further means are provided for suddenly quenching the workpiece. The inductor arrangement is shown in the drawing.

909 507/383909 507/383

1 bedeutet das Werkstück, z. B. ein Zahnrad. Dieses1 means the workpiece, e.g. B. a gear. This

ist umschlossen von dem enggekoppelten ringförmigen Induktor 2. Mit dem Induktor ist eine veränderbare Induktivität 3 in Serin geschaltet. Diese besteht zweckmäßig aus zwei parallel angeordneten Windüngen, zwischen welche eine Kupferplatte 4 einschiebbar ist. Die Hochfrequenz wird einem Röhrengenerator 5 entnommen. Bei herausgezogener Kupferplatte, und daher erhöhter Induktivität im Ausgangskreis wird das Werkstück bei schwachem Strom langsam bis auf Curiepunkttemperatur auf gelheizt. Nach Überschreiten des Curiepunktes wird die Platte 4 in die Spule 3 hineingeschoben, wodurch die Impedanz des Kreises verringert wird und dadurch der Strom und die Leistung des Induktors erhöht werden. Nach kurzer zusätzlicher Aufheizung wird der Strom abgeschaltet und das Werkstück abgeschreckt. Dieses Abschrecken kann mit an sich bekannten Mitteln vorgenommen werden. Die Verschiebung der Kupferplatte 4 kann zweckmäßig automatisch in Abhängigkeit einer Temperaturmeßeinrichtung vorgenommen werden. Die zusätzliche Aufheizung mit erhöhter Leistung kann plötzlich oder stetig nach einem zeitlich vorgeschriebenen Programm erfolgen,. Zu diesem Zweck kann die Bewegung der Kupferplatte mittels einer Kurvenscheibe in vorgeschriebener Zeitabhängigkeit vorgenommen werden. is enclosed by the tightly coupled ring-shaped inductor 2. With the inductor is a variable Inductor 3 switched in serine. This expediently consists of two windings arranged in parallel, between which a copper plate 4 can be inserted. The high frequency is a tube generator 5 taken. With the copper plate pulled out, and therefore increased inductance in the output circuit the workpiece is slowly heated up to the Curie point temperature with a weak current. After exceeding the Curie point, the plate 4 is pushed into the coil 3, whereby the The impedance of the circuit is reduced, thereby increasing the current and power of the inductor will. After a short additional heating, the current is switched off and the workpiece is quenched. This quenching can be carried out by means known per se. The postponement the copper plate 4 can expediently be made automatically as a function of a temperature measuring device will. The additional heating with increased power can suddenly or steadily a timed program. To this end, the movement of the copper plate by means of a cam in a prescribed time dependency.

Claims

Patent claims:

Curie point is made, characterized in that the preheating of the entire workpiece made with a relatively small high frequency energy, but long exposure time and that thereupon the rapid temperature increase of the surface up to the hardening temperature with greatly increased high-frequency energy, but only a short exposure time takes place, whereupon the rapid deterrent is carried out will.

2. Device for performing the method according to claim 1, characterized in that that an inductor closely coupled to the A-piece is provided and that means are also provided are to monitor the reaching of a temperature at the Curie point and that fcnu-r Means are provided to the current in the exceeding the temperature above the Curie point To increase inductor, and that further means are provided for suddenly quenching the workpiece are.

3. Device according to claim 2, characterized in that the energy regulation means a variable inductance connected in series with the inductor takes place.

4. Device according to claim 3, characterized in that that the setting of the inductance takes place by means of a temperature measuring device.

1. Process for surface hardening large-contemplated publications:

flat A-cranking pieces, in particular gears, German patent specification no. 569 351;

by means of high frequency, whereby a uniform material manual steel and iron, 1937, T 6-8

Preheating to the Curie point takes place and here and 9;

on a further increase in temperature above the 35 "Stahl und Eisen" 1943, pp. 934/935.

At. the announcement of the registration 1 priority document was displayed.

1 sheet of drawings