DE1228645B

DE1228645B - Process for inductive hardening of rotationally symmetrical workpieces, in particular rotationally symmetrical shaft parts or bearing points of crankshafts

Info

Publication number: DE1228645B
Application number: DEM66089A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Schmid
Original assignee: ALFING KESSLER KOMMANDITGESELL; Maschinenfabrik Alfing Kessler GmbH
Current assignee: ALFING KESSLER KOMMANDITGESELL; Maschinenfabrik Alfing Kessler GmbH
Priority date: 1965-07-23
Filing date: 1965-07-23
Publication date: 1966-11-17

Description

Verfahren zum induktiven Härten von rotationssymmetrischen Werkstücken, insbesondere von rotationssymmetrischen Wellenteilen oder Lagerstellen von Kurbelwellen Beim Induktionshärten von rotationssymmetrischen Wellenteilen oder Lagerstellen unterscheidet man im allgemeinen drei Verfahren.Process for inductive hardening of rotationally symmetrical workpieces, in particular of rotationally symmetrical shaft parts or bearing points of crankshafts During induction hardening of rotationally symmetrical shaft parts or bearings A distinction is generally made between three methods.

Beim ersten Verfahren besteht der Heizkopf aus einer kreisförmigen Schleife oder Spule, die das zu härtende Werkstück umschließt und bei dem das Werkstück durch eine Spule hindurchbewegt und aufgeheizt wird (Vorschubverfahren). Dieses Verfahren ist aber nur dann anwendbar, wenn die zu härtende Welle in die Spule eingeführt werden kann. Es eignet sich deshalb nur zum Härten von langen zylindrischen Teilen, z. B. Steuerwellen.In the first method, the heating head consists of a circular one Loop or coil that encloses the workpiece to be hardened and in which the workpiece is moved through a coil and heated up (feed process). This However, this method can only be used if the shaft to be hardened is inserted into the coil can be. It is therefore only suitable for hardening long cylindrical parts, z. B. Control shafts.

Beim zweiten Verfahren wird das Werkstück von einer halbkreisförmigen Heizleiterschleife einseitig umfaßt, das Werkstück rotiert während der Rufheizung um seine Achse. Dieses Verfahren wird beim Härten von einzelnen Laufzapfen, insbesondere von Kurbelwellen, angewandt, wobei neuerdings nicht nur die zylindrischen Zapfen, sondern auch Anlaufbunde und Hohlkehlen an Wellenabsätzen gehärtet werden müssen.In the second method, the workpiece is made from a semicircular Heating conductor loop encompassed on one side, the workpiece rotates during the call heating around its axis. This process is used when hardening individual journals, in particular of crankshafts, but recently not only the cylindrical journals, but also shoulder collars and fillets on shaft shoulders have to be hardened.

Das dritte Verfahren stellt eine Kombination des ersten und zweiten Verfahrens dar. Um mit einer kreisförmigen Heizleiterschleife beispielsweise an die Kröpfung bzw. Lagerstelle einer Kurbelwelle zu gelangen, muß der Heizleiter aufklappbar gemacht werden, so daß er das Werkstück zum Härten umschließt. Zum Aufheizen kann das Werkstück stillstehen, rotieren oder sich in Längsrichtung bewegen. Ein solcher Heizleiter ist in der Herstellung natürlich wesentlich komplizierter und im Betrieb anfälliger als eine geschlossene, ringförmige Spule oder ein teilweise umfassender Heizleiter.The third method is a combination of the first and second Method. To start with a circular heating conductor loop, for example To get to the crank or bearing point of a crankshaft, the heating conductor must be used can be made hinged so that it encloses the workpiece for hardening. For heating up the workpiece can stand still, rotate or move lengthways. A Of course, such heating conductors are much more complicated to manufacture more vulnerable in operation than a closed, annular coil or a partial comprehensive heating conductor.

In Europa hat sich das zweite Verfahren beim Härten von Kurbelwellen durchgesetzt. Dabei ist es nun schwierig, mit einer einzigen stromdurchflossenen Schleife die Rufheizung und Härtung eines abgesetzten Wellenzapfens mit Schulter und Hohlkehle beispielsweise so gleichmäßig zu erreichen, wie es vom Festigkeitsstandpunkt aus wünschenswert wäre.In Europe, the second method has been used in hardening crankshafts enforced. It is now difficult with a single current flowing through it Loop the call heating and hardening of a shouldered shaft journal and fillet, for example, as uniformly as it is from the strength point of view out would be desirable.

Das nachstehend beschriebene Verfahren, das Gegenstand der Erfindung ist, erleichtert das Härten solch komplizierter Querschnittsformen samt übergängen wesentlich und stellt einen Fortschritt auf dem Gebiet der induktiven Härtung dar.The process described below which is the subject of the invention makes it easier to harden such complicated cross-sectional shapes, including transitions essential and represents an advance in the field of inductive hardening.

Bekanntlich erfolgt die Rufheizung beim induktiven Erwärmen durch Wirbelströme in der Werkstückoberfläche, die durch das Magnetfeld des Heizleiters in der Werkstückoberfläche induziert werden. Der Heizleiter wird dabei von einem Wechselstrom mittlerer Frequenz (etwa 10 kHz) und hoher Stromstärke durchströmt. Nun ist die Wirkung-des Magnetfeldes einmal stark vom Abstand des Heizleiters von der Werkstückoberfläche abhängig, zum anderen muß der magnetische Fluß durch besondere, auf dem Heizleiter angeordnete Eisenpakete in die gewünschte Richtung gelenkt werden. Der Wärmeabfluß im Werkstück ist andererseits sehr stark vom Querschnitt abhängig, so daß es langwieriger Versuche bedarf, um die gewünschte Härtetiefe an jeder Stelle zu erreichen.It is known that the call heating takes place during inductive heating Eddy currents in the workpiece surface caused by the magnetic field of the heating conductor are induced in the workpiece surface. The heating conductor is thereby of one Alternating current of medium frequency (about 10 kHz) and high current flows through it. Now the effect of the magnetic field is strong from the distance of the heating conductor from depending on the workpiece surface, on the other hand, the magnetic flux must be generated by special, Iron packages arranged on the heating conductor can be steered in the desired direction. On the other hand, the heat dissipation in the workpiece is very much dependent on the cross-section, so that it takes lengthy attempts to achieve the desired hardness depth at each point to reach.

Diese Schwierigkeit wird nun erfindungsgemäß wesentlich verkleinert, wenn man den Heizleiter aus mehreren Schleifen zusammensetzt und die einzelnen Schleifen getrennt speist. Man kann dann beispielsweise eine Schleife für den zylindrischen Teil, eine für den stirnseitigen Wellenabsatz und eine für den übergang dieser beiden Partien vorsehen und jede Schleife mit einem der benötigten Leistung entsprechenden Umformer betreiben. Je nach Wirksamkeit der einzelnen Schleife kann die zugeführte Leistung jeweils den Erfordernissen angepaßt werden. Das Verfahren hat noch weitere Vorteile wirtschaftlicher Art. Für diese Härtung sind mehrere kleine Umformeraggregate nötig, die dann wesentlich wirtschaftlicher eingesetzt werden können als ein Großaggregat. Ein Großaggregat, das für die größte benötigte Leistung ausgelegt sein muß, wird in allen Fällen, wo kleinere Leistungen gebraucht werden, unwirtschaftlich arbeiten. Die Verwendung von mehreren kleinen Umformern bietet gleichzeitig größere Betriebssicherheit; der Ausfall eines Aggregates wird noch nicht zu einer Produktionsunterbrechung führen, da relativ leicht auf ein anderes Aggregat ausgewichen werden kann. Mehrere kleine Umformer unterschiedlicher Leistung bieten noch den Vorteil, daß jeweils ein Aggregat ausgewählt werden kann, das annähernd mit seiner Nennleistung, d. h. mit gutem Wirkungsgrad, arbeitet. Es ist ferner möglich, die einzelnen Heizleiter durch Umformer verschiedener Frequenz zu betreiben, sofern dadurch Vorteile in der Rufheizung der einzelnen Partien entstehen.This difficulty is now significantly reduced according to the invention, if you put the heating conductor together from several loops and the individual loops feeds separately. You can then, for example, create a loop for the cylindrical Part, one for the frontal shaft shoulder and one for the transition between these two Provide lots and each loop with a performance that corresponds to the required performance Operate converter. Depending on the effectiveness of the individual loop, the supplied Performance can be adapted to the requirements. The process has more Advantages of an economic kind. Several small converter units are available for this hardening necessary, which can then be used much more economically than a large unit. A large aggregate, which must be designed for the greatest power required, is work uneconomically in all cases where smaller services are required. The use of several small converters offers greater operational reliability at the same time; the failure of a unit will not yet lead to an interruption in production, since it is relatively easy to switch to another unit. Several small ones Converters of different power offer the advantage that each one has one unit can be selected that approximates its nominal power, d. H. with good efficiency, is working. It is also possible to use the individual Heating conductor through Operate converters of different frequencies, provided that this has advantages in call heating of the individual batches.

Claims

Claims: 1. Method for inductive: hardening of rotationally symmetrical Workpieces, in particular from rotationally symmetrical shaft dividers or bearings of crankshafts, with a heating conductor that partially covers the area to be hardened, in which the workpiece rotates during the call heating, characterized in that .The heating conductor consists of several loops that are generated by different converters be fed. 2: Process'znni inductive hardening according to Änspruch.l, characterized in that converters of different power and frequency are used.