DE1079240B - Process for induction hardening of workpieces - Google Patents

Process for induction hardening of workpieces

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DE1079240B
DE1079240B DEV13868A DEV0013868A DE1079240B DE 1079240 B DE1079240 B DE 1079240B DE V13868 A DEV13868 A DE V13868A DE V0013868 A DEV0013868 A DE V0013868A DE 1079240 B DE1079240 B DE 1079240B
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DE
Germany
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generator
workpiece
workpieces
induction hardening
inductor
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DEV13868A
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Inventor
Arno Woitscheck
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WERKZEUGMASCHINENFABRIK IAHERM
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WERKZEUGMASCHINENFABRIK IAHERM
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/04Sources of current
    • HELECTRICITY
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    • H05B6/06Control, e.g. of temperature, of power

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Description

DEUTSCHESGERMAN

Es ist bekannt, daß für die Oberflächenhärtung von metallenen Werkstücken bzw. Werkstückteilen Induktoren verwendet werden, die mit einem Strom höherer Frequenz gespeist werden. Hierbei wird das Werkstück im allgemeinen von der Induktionseinrichtung umfaßt. Die bei der Einschaltung der Leistung im Werkstück auftretenden Wirbelströme erhitzen dieses in der Oberflächenschicht nach Maßgabe der Frequenz. Bei der Behandlung von zylinderförmigen Werkstücken treten in der Ausbildung der, Härteschicht keine Schwierigkeiten auf. Wesentlich anders liegen die Verhältnisse, wenn an Stelle solcher Werkstücke konische Wellen, Kurbelwellen, profilierte Wellen ti. dgl. mittels eines normalen Induktors gehärtet werden sollen. Es zeigt sich hierbei, daß die erzielte Härteschicht keineswegs gleichmäßig verläuft, da bei der Induktionshärtung, beispielsweise von Kurbelwellen, während des Aufheizens der einzelnen Zapfen ein verschieden großer Schlag entsteht, der speziell beim Mittellager am größten ist. Hierdurch ist der Abstand der Zapfen gegenüber dem Induktor auf der einen Seite verringert und auf der anderen Seite vergrößert. Dadurch entsteht auf dem Umfang der zu härtenden Fläche eine ungleichmäßige Einkopplung, wobei die Fläche, bei der die Einkopplung am größten ist, eine erhöhte Temperatur aufweist, welche zum gleichen Zeitpunkt den Schlag vergrößert und eine gegenseitige Aufschaukelung erzeugt.It is known that for surface hardening of metal workpieces or workpiece parts inductors are used, which with a current higher frequency are fed. In this case, the workpiece is generally controlled by the induction device includes. Heat the eddy currents that occur in the workpiece when the power is switched on this in the surface layer according to the frequency. When treating cylindrical Workpieces do not experience any difficulties in the formation of the hardness layer. Lie much differently the conditions when instead of such workpieces conical shafts, crankshafts, profiled shafts ti. Like. To be hardened by means of a normal inductor. It can be seen here that the achieved The hardening layer is by no means uniform, as induction hardening, for example of crankshafts, During the heating of the individual cones, a blow of different sizes occurs, which is special is greatest at the middle bearing. As a result, the distance between the pins and the inductor is on the reduced on one side and enlarged on the other. This creates on the scope of the too The hardening surface results in an uneven coupling, whereby the surface at which the coupling is greatest is, has an elevated temperature, which at the same time increases the impact and a mutual agitation generated.

Um in allen Fällen einwandfreie Ergebnisse zu erhalten, ist es notwendig, die aufgewendete Energie durch eine Steuerung zu regeln. Auch hier sind bereits mehrere Anordnungen vorgeschlagen, so z. B. zum Zwecke der Regelung der Energieentnahme das Metallteil zusätzlich einem regelbaren, gleichstromerregten Magnetfeld auszusetzen. Ein anderes bekanntes Verfahren schlägt vor, durch das umlaufende Werkstück ein in den Steuerkreis des Stromerzeugers geschaltetes Regelglied zu beeinflussen, dessen Wirk- und Blindwiderstand sich entsprechend dem Erhitzungsprogramm synchron mit dem Umlauf des Werkstückes ändert. Diese Art der Regelung mit einem Regelglied, auf dem die Widerstandswerte bestimmten Temperaturhöhen bzw. Eindringtiefen im Werkstück entsprechen, läßt sich beispielsweise bei Mittelfrequenz wirkungsvoll anwenden und auch nur dann, wenn der während des Aufheizens auftretende Schlag stets gleich groß und vorbekannt ist. Eine Regelungsmöglichkeit entsprechend der wechselnden Größe des auftretenden Schlages ist jedoch nicht gegeben.In order to get perfect results in all cases, it is necessary to measure the energy used to be regulated by a controller. Here, too, several arrangements have already been proposed, such. B. for the purpose of regulating the extraction of energy, the metal part also has an adjustable, DC excited Exposure to magnetic field. Another well-known method suggests by the circular Workpiece to influence a control element connected in the control circuit of the power generator, whose active and reactance changes according to the heating program synchronously with the circulation of the Workpiece changes. This type of control with a control element on which the resistance values are determined Corresponding temperature heights or penetration depths in the workpiece can be, for example, at Use medium frequency effectively and only if that occurs during heating Stroke is always the same size and known beforehand. A regulation option according to the changing However, the size of the blow that occurs is not given.

Das erfindungsgemäße Verfahren gibt jedoch die Möglichkeit einer gleichmäßigen Erhitzung eines induktiv zu härtenden Werkstückes trotz auftretender ungleichmäßiger Exzentrizität, und zwar geschieht Verfahren zur Induktionshärtung
von Werkstücken
The method according to the invention, however, gives the possibility of uniform heating of a workpiece to be inductively hardened despite the occurrence of non-uniform eccentricity, namely induction hardening methods
of workpieces

Anmelder:Applicant:

VEB WerkzeugmaschinenfabrikVEB machine tool factory

»Hermann Schlimme«,
Berlin-Treptow, Bouchestr. 12
»Hermann Schlimme«,
Berlin-Treptow, Bouchestr. 12th

Arno Woitscheck, Berlin-Hessenwinkel,
ist als Erfinder genannt worden
Arno Woitscheck, Berlin-Hessenwinkel,
has been named as the inventor

ao dies gemäß der Erfindung dadurch, daß die Steuerspannung am Schwingkreis selbst abgegriffen wird und auf den Generator in dem Sinne zurückwirkt, daß das Werkstück gleichmäßig erhitzt wird.ao this according to the invention in that the control voltage is tapped on the resonant circuit itself and acts back on the generator in the sense that the workpiece is heated uniformly.

Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet nach folgendem Prinzip. Bedingt durch den Aufheizungsprozeß tritt beim Induktionshärten beispielsweise von Kurbelwellen, ein Schlag auf, so daß der Zapfen nicht mehr zentrisch, sondern exzentrisch läuft. Dieser Effekt wiederum löst ein ungleichmäßiges Einkopplungsverhältnis und ein Schwanken des HF-Stromes je nach Größe der Exzentrizität aus. Die hierdurch eintretende Modulation, deren Frequenz sich nach den Umdrehungen der Kurbelwelle richtet, wird erfindungsgemäß demoduliert, verstärkt und der Steuerspule im Gitterkreis zugeführt. Die Regelung des Gitterkreises erfolgt je nach Größe der demodulierten Steuerspannung, hervorgerufen durch die Veränderung der wirksamen Permeabilität, durch eine in einen aus einem weichmagnetischen Werkstoff auf der Grundlage nicht metallischer, ferromagnetischer Ferrite aus Eisenoxyd und einem oder mehreren Oxyden zweiwertiger Metalle und Mischkristalle oder chemischen Verbindungen der allgemeinen Zusammensetzungen bestehenden HF-Eisenkern eingebettete Steuerspule.The method according to the invention works according to the following principle. Due to the heating process occurs during induction hardening, for example of crankshafts, a blow so that the pin does not runs more centrically, but eccentrically. This effect in turn resolves an uneven coupling ratio and fluctuations in the HF current depending on the size of the eccentricity. The result occurring modulation, the frequency of which depends on the revolutions of the crankshaft, is according to the invention demodulated, amplified and fed to the control coil in the grid circle. The regulation of the Lattice circle takes place depending on the size of the demodulated control voltage, caused by the change the effective permeability, through one in one made of a soft magnetic material on the Basis of non-metallic, ferromagnetic ferrites made of iron oxide and one or more oxides divalent metals and mixed crystals or chemical compounds of the general compositions existing RF iron core embedded control coil.

Die Zeichnung veranschaulicht schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.The drawing schematically illustrates an embodiment of the invention.

Mit 1 sind die im Schnitt dargestellten Kurbelwellenzapfen bezeichnet. Bei Exzentrizität der Kurbelwelle tritt im Induktor 2, der durch den zwischen diesem und der Primärspule angeordneten Glühübertrager 3 gespeist wird, durch Veränderung der Induktionskopplung eine Modulation des HF-Stromes ein.1 with the crankshaft journals shown in section are designated. If the crankshaft is eccentric, a modulation of the HF current occurs in the inductor 2, which is fed by the glow transformer 3 arranged between it and the primary coil, by changing the induction coupling.

909 769/459909 769/459

Die modulierte Steuerspannung wird am Widerstand 4 abgegriffen, an der Diode 5 demoduliert und am Widerstand 6 wiederum abgegriffen und über den Kondensator 7 der Verstärkerröhre 8 zugeführt. Durch den Eingangsübertrager 9 wird die Steuerspannung auf die Steuerspule 10 übertragen.The modulated control voltage is tapped at resistor 4, demodulated at diode 5 and tapped again at the resistor 6 and fed to the amplifier tube 8 via the capacitor 7. The control voltage is transmitted to the control coil 10 through the input transformer 9.

Die Verstärkerröhre 8 arbeitet im unteren Knick derUg-Jg-Kennlinie, indem nur die positive Halbwelle der Steueramplitude wirksam wird. Hierdurch wird erreicht, daß bei maximaler Einkopplung eine Leistungsverminderung des Generators erfolgt. Die Leistungsregelung wird durch die im HF-Kreis des Generators 11 angeordnete, in einen HF-Eisenkern eingebettete Steuerspule 10 vorgenommen.The amplifier tube 8 works in the lower bend of the Ug-Jg characteristic curve by only the positive half-wave the control amplitude becomes effective. This ensures that at maximum coupling one The generator's output is reduced. The power control is carried out by the in the HF circuit of the Generator 11 arranged, embedded in an HF iron core control coil 10 made.

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zum Induktionshärten von Werkstücken, beispielsweise Kurbelwellen, bei dem trotz auftretender Exzentrizität einer Welle oder einer ungleichmäßigen Einkopplung des Induktors ao eine gleichmäßige Erhitzung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannung am Schwingkreis selbst abgegriffen und auf den· Generator in dem Sinne zurückwirkt, daß das Werkstück gleichmäßig erhitzt wird.1. Method for induction hardening of workpieces, for example crankshafts, in which despite the eccentricity of a shaft or an uneven coupling of the inductor ao uniform heating takes place, characterized in that the control voltage is applied to the resonant circuit tapped itself and acts back on the generator in the sense that the workpiece is heated evenly. 2. Vorrichtung zum Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator durch den auf Grund des Aufheizungsprozesses im Werkstück entstehenden Schlag moduliert wird.2. Apparatus for the method according to claim 1, characterized in that the generator by the impact that occurs in the workpiece due to the heating process is modulated. 3. Vorrichtung zum Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine in einen aus einem weichmagnetischen Werkstoff auf der Grundlage nichtmetallischer, ferromagnetischer Ferrite aus Eisenoxyd und einem oder mehreren Oxyden zweiwertiger Metalle und Mischkristalle oder chemischen Verbindungen der allgemeinen Zusammensetzungen bestehenden HF-Eisenkern eingebettete Steuerspule, die die Veränderung des Rückkopplungsverhältnisses des Generators bewirkt.3. Apparatus for the method according to claim 1, characterized by one in one of one soft magnetic material based on non-metallic, ferromagnetic ferrites Iron oxide and one or more oxides of divalent metals and mixed crystals or chemical ones Compounds of the general compositions of the existing HF iron core embedded Control coil that changes the feedback ratio of the generator. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 970 000.
Considered publications:
German patent specification No. 970 000.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings ©909 769/459· 3.60© 909 769/459 3.60
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1565244B1 (en) * 1964-12-14 1971-08-15 Aeg Elotherm Gmbh INDUCTOR FOR INDUCTIVE SURFACE HARDENING OF NON ROTATIONAL SYMMETRIC CIRCULATING WORKPIECES

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE970000C (en) * 1941-04-18 1958-08-07 Deutsche Edelstahlwerke Ag Device for electro-inductive heating of workpieces

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