DE1233896B - Vorrichtung zur Oberflaechenbehandlung von Zahnraedern aus Stahl - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

InL CL:

C21d

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT Deutsche KL: Iff - 9/32

Nunuocn Aktenzeichen: Anmcldetag: Auslcgclag:

R30320VIa/18c 12.MaI 1961 9. Februar 1967

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Obcr-Öacbcnbchandlung von ZahnrSdcm aus Stahl mit einem eine Spule und einen praktisch geschlossenen, das zu behandelnde Werkstück durchdringenden Magnetkreis aufweisenden Niederfrequenzinduktor.

Ea ist zwar schon bekannt, den Körper eines Zahnrades durch einen Magnetkreis tu erwärmen, doch sollen hierbei nicht die Zinne nachträglich gehttrtct werden, sondern es wird im Gegenteil angestrebt, dm Zahnradkörper zu erwärmen ohne die «bon vorhandene Harte der Zabooberflächen z» be~ cinlrächtigcn, weshalb besondere MfoftMimntn^ z. B. i

g ^

das Anblasen mit Luft, vorgesehen sind, um die Zähne kühl zs halten (französische Patentschrift 509549).

Es ist auch bekarmt, Zahnräder dadurch konturengenau zu härten, *taft gle vor detn eigentlichen Härteprozcß entweder in einem Ofen oder in einem MrttdfrcquenzfcW auf eine Temperatur von etwa 500 bis 700⁰C vorgewärmt aod erst anschließend Im Hochirequeezield einer konzentrischen Spule oder ciocs konzentrischen Hctzlcitcrs auf Härterarur erhitzt aod darauf in öl oder Wasser ab-

von

wer*

lieh zn bedienen, weil die Zahnräder jeweils einer Bebandlongwtclle rar anderen befördert den müiscD.

Der Erfindung Hegt nun die Aufgabe zugrunde, ein konrurcngcnaucs Hirten der Zähne eines Zahnrades innerhalb einer einzigen Vorrichtung ohne Lageveränderong des Zahnrades während des ganzen Härtevorganges und innerhalb kürzester Zeit zu ermöglichen, wobei du Zahnrad cm in einem Nicdcrfrcqiicnzinduktor vorgcTvärmt, anschließend mittels does Hochfrequenzinduktors auf Härtelemperatur gebracht und schließlich abgeschreckt wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Nicdertrcquenzinduktor einen Anker und einen am zwei Fcrritkörpcm bestehenden Axialkem einschließt, wobei der untere der Fcrrükorper St Spule des Niederfxequeoztnduktors, ein als Träger für einen zusätzlichen ringförmigen Hochfrequenzinduktor und als Gefäß EOr die AbschrcckBussigkett dienendes Isoliergchäusc sowie vorteilhaft einen Teil der Axblbohmng des zu behandelnden Werkstückes durchdringt, wahrend der obere Ferritkörper den Anker durchsetzt und zum Einbringen bzw. Entfernen des Werkstückes herausnehmbar ausgebildet ist.

Dadurch, daß bei der crfindungsgemäßen Vorrichtung jegliche Lageänderung des Werkstückes wäh-

temperatur cnuoi βοα ααΐββΐ in \λ oecr rfemcr *w geschreckt werden. Die hierfür erfordetUchesi Vorrichtungen sind konstruktiv aufwendig und umstSnd-

Vorrichtuog zur OberilüchcnbfthaBdhjng voo Zahnrädern aus Stahl

Anmelder:

Regie Nationale des Usincs Renault, Blllancoort, Setae (Frankreich)

Vertreter:

Dipl.-Ing. C H. Hins, Patentanwalt, Garmisch-Partcnklrcben, Rathausstr. 14

Beanspruchte Priorität: Prankrekn vom 14. Mal 1960 (827 220)

rend des Bchandlungsvorgangcs vermieden wird, ergibt sieb einerseits cmc Verkürzung des Hirtcvorganges, die sich in einem vergrößerten Ausstoß an gehärteten Zahnrädern auswirkt, und andererseits vermeidet die unmittelbare Aufeinanderfolge der einzelnen Benandlungsstufco die schädlichen Auswirkungen, die sich $vt dem die- Behandlungsfolge unterbrechenden Transport des Werkstückes von einem Ort zum anderen ergeben, so daß mit der crfindunfsgemäßen Vorrichtung eine größere Gkicbder gehErtfien Schicht erreicht werden

Es wurde zwar auch schon \Orgeschlagcn (deutsch« Auslcgcschrift 1044SSlX em Zahnrad ohne Lagcvcrändcrung erst durch eine Folge von hochfrequenten EinzelimfHiiten wat 500 bis 700° C voraiwSrmtjo und dann durch über eise längere Zeitdauer zugofUhite Energie derselben hohen Frequenz die Härtetemperatur zu erzielen, doch ist dieses mit ein und demselben Hochfrequenzgenerator arbeitende Verfahren zeitraubender als die aufeinanderfolgende Beheizung mit Nieder- und Hochfrequenz, bringt also einen geringeren Ausstoß, während andererseits eine gleichmäßige Aushärtung der Zähne nicht gewährleistet ist, da bei Anwendung hoher Frequenz, auch wenn die Vorbeizung ta Form von Stromstößen erfolgt, der Wärmefluß fan Scheitel der Verzahnung bzw. am Kopfkreis konvergent und am Fußkreis divergent ist.

Die Erfindung ist im folgcodcn unter Bezugnahme auf die Zeichnung an Hand eines Ausführungsbeispiele* näher beschrieben. Es zeigt

Flg. 1 einen vereinfachten Längsschnitt durch eine crfindungsgcmlßc Vorrichtung und

F i g. 2 einen Schnitt gemäß der Linie I-I in il

Bei dem dargestellten Beispiel besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung aus einem ringförmigen Hochfrequenzinduktor 2, in dessen Mitte das zu behandelnde Werkstück angeordnet ist. Er wird von einen Isoliergehäuse 12 getragen, das eine Wasserkammer 7 zum Abspritzen des Zahnrades umschließt.

Unter diesem Gehäuse ist der Niederfrequenzinduktor angeordnet, der aus einer Wicklung 1 und einem ferromagnetischen Stromkreis besteht. Letzterer wiederum setzt sich aus einem Anker 3 aus Blechen hoher Permeabilität und einem axialen Kern in Form zweier Ferritkörper 4 und 5, die sich bis zur Berührung mit dem Werkstück erstrecken, zusammen. Der untere Ferritkörper 5 geht durch das Gehäuse 12 dicht hindurch und ist mit dem Anker fest verbunden, während der obere Ferritkörper 4 beweglich und herausnehmbar ist, um das zu behandelnde Zahnrad 6 einsetzen zu können.

Bei dieser Ausführungsform sind der Niederfrequenz-Induktor 1 und der Hochfrequenz-Induktor 2 voneinander verschieden, jedoch braucht das Werkstück 6 dabei nicht verschoben zu werden.

Während des Betriebes der Vorrichtung ist das Werkstück 6 der Sitz von Induktionsströmen, die dank des ferromagnetischen Stromkreises 3, 4, 5 entweder von dem Niederfrequenz-Induktor 1 kommen oder von dem das Werkstück umgebenden Hochfrequenz-Induktor 2. Die Abspritzvorrichtung 7 für das Abschrecken kann mit dem Hochfrequenz-Induktor verbunden werden oder auch von demselben getrennt sein. Auf jeden Fall bleibt das Werkstück zum Abschrecken an Ort und Stelle.

Die Erzeugung der Ströme von Nieder- und von Hochfrequenz kann durch gemeinsame oder durch voneinander getrennte Geräte erfolgen. In diesem letzteren Falle kann die Niederfrequenz verwirklicht werden durch einen Strom von 50 oder von 60Hz, der durch einen Frequenz-Verdoppler oder -Verdreifacher statischer Bauart auf eine Frequenz von 100 oder 120 bzw. 150 oder 180Hz gebracht werden kann, oder auch durch einen Wechselstromgenerator, welcher beispielsweise einen Strom von 400 oder von 1000 Hz erzeugt, oder auch durch einen elektronischen Oszillator mit Quecksilberdampfröhren oder schließlich durch Transistoren oder jede sonstige geeignete Vorrichtung. Die Hochfrequenz kann durch einen Elektronenröhren-Leistungsoszillator erzeugt werden.

Der ferromagnetische Stromkreis kann ausgeführt werden in der Form von Drähten, Blechen oder Pulver aus Eisen, siliciumhaltigem Eisen, einer gewöhnlichen ferromagnetischen Legierung oder einer solchen mit ausgerichteten Kristallen, aus einem mit einem Isoliermittel und einem Bindemittel verformten Pulver von Eisen oder einer ferromagnetischen Legierung, aus einem verformten Ferritpulver, das in der Form gesintert ist, oder aus irgendeinem anderen Stoff.

Der Hochfrequenz-Induktor 2 hat eine oder, gegebenenfalls, auch mehrere Windungen aus Rotkupfer, die vorzugsweise durch den Umlauf von Wasser 8, 9 gekühlt werden. Dieser Hochfrequenzinduktor, der ferromagnetische Stromkreis 3 zum größten Teil und die Vorrichtung für die Zuleitung des Abschreckwassers 7 und 10 bilden zusammen einen starren Block, der für einen einzigen Zahnradtyp bestimmt ist. Da aber der Luftspalt auf ein Mindestmaß herabgesetzt wurde, ist ein Teil des ferromagnetischen Stromkreises, nämlich der Ferritkörper 4, beweglich und herausnehmbar, damit man das Werkstück einsetzen kann. Um die Verzahnung 11 beim Abschrecken in der richtigen Weise abspritzen zu können, verläuft der ferromagnetische

ίο Stromkreis in den Ferritkörpern 4 und 5 axial zu dem Zahnrad und im übrigen in der Nähe desselben um das Zahnrad herum.

Schließlich kann gegebenenfalls noch eine in der Figur nicht dargestellte Vorrichtung vorgesehen werden, mit welcher das Werkstück um seine Achse gedreht werden kann.

Ebenso kann man gegebenenfalls während des Erhitzens durch Niederfrequenz einen Strom eines kalten Gases, wie z. B. Luft, Kohlendioxyd, einen

ao Nebel aus Luft und Wassertröpfchen usw., über die Scheitel der Zähne blasen, damit sich dieselben nicht erwärmen, während der Zahngrund und die Zahnlücken auf Rotglut gebracht werden.

Bei dem vorliegenden Verfahren erfolgt das Eras hitzen mit Niederfrequenz bei einer Frequenz von 50 bis zu 1500 Hz und das Erhitzen mit Hochfrequenz bei einer Frequenz von 50000 bis zu 1500000Hz. Bei den Hochfrequenz-Oberflächenströmen verwendet man Leistungen von 1 bis 10 Kilowatt je Quadratzentimeter beheizter Oberfläche. Die Umschaltzeiten zwischen Nieder- und Hochfrequenz belaufen sich auf 1 Sekunde bis herab zu V100 Sekunde und die Zeitspannen für das Erhitzen mit Hochfrequenz ebenfalls auf 1 Sekunde bis herab auf ¹AoO Sekunde.

Es hat sich gezeigt, daß, wenn das Erhitzen mit Niederfrequenz so durchgeführt wird, daß die Zähne in ihrer ganzen Masse auf einer Temperatur bleiben, die sehr weit unter der Temperatur der Zahnlücken und am Grunde der Verzahnung bleibt, diese letzteren ohne Nachteil den Umwandlungspunkt überschreiten können.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung von Zahnrädern aus Stahl mit einem eine Spule und einen praktisch geschlossenen, das zu behandelnde Werkstück durchdringenden Magnetkreis aufweisenden Niederfrequenzinduktor, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederfrequenzinduktor einen Anker (3) und einen aus zwei Ferritkörpern (4, 5) bestehenden Axialkern einschließt, wobei der untere Ferritkörper (5) die Spule (1) des Niederfrequenzinduktors, ein als Träger für einen zusätzlichen ringförmigen Hochfrequenzinduktor und als Gefäß für die Abschreckflüssigkeit dienendes Isoliergehäuse (12) sowie vorteilhaft einen Teil der Axialbohrung des zu behandelnden Werkstückes (6) durchdringt, während der obere Ferritkörper (4) den Anker

   (3) durchsetzt und zum Einbringen bzw. Entfernen des Werkstückes herausnehmbar ausgebildet ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 044 851;
   französische Patentschrift Nr. 509 549.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen