DE1565244C - Induktor zum induktiven Oberflächenhärten nicht rotationssymmetrischer umlaufender Werkstücke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Induktor zum induk- . und Nachteile auch bei . dieser . Anwendung die tiven Oberflächenhärten nicht rotationssymmetrischer gleichen bleiben. Zum Härten " der Nocken einer Werkstücke, wie der Nocken von Nockenwellen, im Nockenwelle ist dieses Verfahren im allgemeinen Umlaufverfahren, wobei- der Induktor in axialer aber ungeeignet.

Richtung die zu erhitzende Werkstückbreite umfaßt 5 Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, und im Oberflächenbereich des Werkstücks Strom- einen Induktor zum induktiven Erwärmen zwecks fäden erzeugt, die sich im gleichen Richtungssinn um Oberflächenhärtens nicht rotationssymmetrischer den Werkstückumfang schließen, bzw. eine An- Werkstücke, wie der Nocken einer Nockenwelle, anordnung mit mehreren Induktoren dieser Art. zugeben, der eine Synthese der Vorteile der ge-Ein solcher Induktor zum induktiven Oberflächen- 10 nannten Verfahren bietet und — ohne neue Nachhärten der Nocken feiner" Nockenwelle ist z. B. be- teile hervorzurufen — ihre bekannten Nachteile verkannt aus dem Buch von K. K e g e 1, »Die Praxis meidet.

der induktiven. ,VVarmbehandlung«, 1961, S. 89, Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der InKapitel 4, 5 »Nockenwellen«, Abs. 1. Der Induktor duktor gemäß der Erfindung im wesentlichen durch ist dabei eine! die·.. Nockenwelle umschließende 15 einen mehr als halbkreisförmigen flachen Leiter ge-Arbeitsspule. Die Nocken werden jeweils nach- bildet wird, der ein Maul aufweist, dessen Weite einander durch axiale Verschiebung der Nocken- gleich dem Hüllenkreisdurchmesser des Werkstücks welle in die Arbeitsspuje gebracht und jeder Nocken zuzüglich eines Sicherheitsaufmaßes ist. bei rotierender Welle' einzeln aufgeheizt und abge- Der Induktor gemäß der Erfindung hat also keine

schreckt. Der zeitliche Aufwand für das Härten ₂₀ einfache U-Form. Dadurch, daß bei ihm der lichte einer Nockenwelle ist bei diesem bekannten Ver- Durchmesser des kreisförmigen Induktionsleiters fahren aber sehr hoch, da es eines absatzweisen Vor- größer als die lichte Weite seines »Mauls« ist, wird Schubes des Werkstücks von Nocken zu Nocken be- gegenüber einer reinen U-Förm eine relative Verdarf. Hingegen ist es für die Erzielung einer gleich- gleichmäßigung des wirksamen Feldes erreicht. ,Da mäßigen Härtezone günstig, daß sich die induzierten 25 das Werkstück voraussetzungsgemäß nicht rotations-Stromfäden um das Werkstück herum schließen. symmetrisch ist, kann bei einer Rotation desselben

Bei dem beschriebenen Verfahren wird als Arbeits- eine optimale Gleichmäßigkeit streng genommen spule vorteilhaft ein eine einzige Spulenwindung auf- nämlich nur bei rotationssymmetrischen Induktoren weisender, den Nocken umschließender Induktor erreicht werden. Durch die Vergrößerung des lichten verwendet, wie er aus dem Aufsatz von G. Seulen, 30 Kreisbogendurchmessers über das Maß des Mauls »Oberflächenhärtung mit Induktionserhitzung bei hinaus erreicht man bei der Erfindung nun auf vormittleren Frequenzen«, in »Stahl und Eisen«, 23. De- teilhafte Weise eine überraschend gute'Annäherung zember 1943, Heft 51, S. 931, Figur 5, bekannt ist. an diese optimalen Verhältnisse. Im selben Aufsatz wird an Hand von Figur 6, S. 931, Entgegen dem Anschein wird die Kopplung zum

eine zum Härten von zylindrischen bzw. rotations- 35 Werkstück beim erfindungsgemäßen Induktor gegensymrnelrischen Werkstückteilen dienende Heizleiter- über dem Fall eines rein U-förmigen Induktors im schleife beschrieben, die einem gekrümmten Recht- allgemeinen nicht verschlechtert, und zwar deshalb, eck gleicht und sich im Kopplungsabstand an die _weil das Sicherheitsaufmaß, um welches die Maul-Oberfläche des Werkstücks anschmiegt. weite den Hüllenkreisdurchmesser des Werkstücks

Unter einer solchen Leiterschleife entstehen in- 40 übersteigt, insbesondere auch infolge der Magnetduzierte Stromfäden im Werkstück, die ein Abbild blechbestückung, immer kleiner ist als der doppelte dieser Rechteckfonri sind. Die Stromfäden laufen kleinste Kopplungsabstand des Induktor-Heizleiters mithin nicht um den Umfang des Werkstücks herum, vom Werkstück, was dazu führt, daß der lichte sondern schließen sich im Uberdeckungsbereich des Durchmesser des Leiters des Induktors gemäß der Heizleiters in der Werkstückoberfläche. Zur Er- 45 Erfindung also nicht oder nicht wesentlich größer hitzung der gesamten Werkstückoberfläche ist es bei sein muß als der Durchmesser im Falle eines Indiesem bekannten Verfahren nötig, während des Er- duktors mit reiner U-Form. Aber auch bei einer gehitzungsvorganges das Werkstück gegenüber dem In- ringen Verschlechterung der Kopplung gegenüber duktor zu drehen. Wegen der Notwendigkeit, den einem rein U-förmigen Induktor wird dieser NachInduktor unier Einhaltung eines, geringen Kopplungs- 50 teil beim erfindungsgemäßen Induktor durch die abstandes bei rotierendem Werkstück an die Werk- größere Gleichmäßigkeit des Feldes bei weitem ausstückoberfiäche anzuschmiegen, ist dieses Verfahren geglichen.

vor allem zum Härten von rotationssymmetrischen Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Er-

Werkstückflächen geeignet, wie z. B. zum Härten findung besteht dieser Leiter aus einem "das Maul von Kurbelwellenhublagern, wobei beim Umlauf der 55 offenlassenden, kreisförmig gebogenen Flachband, Welle um ihre Achse der Induktor — dem Hublager auf dem ein Kühlrohr aufgelötet ist. folgend — eine periodische Bewegung in radialer Gegenstand der Erfindung ist ferner eine An-

Richtung ausführen muß. Der dazu nötige große Ordnung, in der zur induktiven Erwärmung der konstruktive Aufwand ist ein Nachteil. Der wescnt- Nocken und gegebenenfalls der Lagerstellen einer liehe Vorteil dieses Verfahrens liegt hingegen darin, 60 Nockenwelle mehrere Induktoren elektrisch in Reihe daß das Werkstück, ohne daß es ausgespannt werden geschaltet nebeneinander angeordnet und die Vermuß_; mit dem Induktor in Eingriff gebracht werden bindungen zwischen diesen Induktoren parallel zur kann. Wellenachse und wechselweise auf entgegengesetzten

Außer zum Härten von rotationssymmetrischen Seiten der Nockenwelle geführt sind. Werkstückflächen ist dieses bekannte Verfahren 65 Die Erfindung wird an Hand der Abbildungen, eventuell noch zum Härten von elliptischen Werk- die Beispiele darstellen, nachstehend eingehend erstücken geeignet, die nur unwesentlich von der läutert.
Rotationssymmetrie abweichen, wobei seine Vor- Eine bevorzugte Ausführungsform des Induktors

gemäß der Erfindung ist in A b b. 1 im Querschnitt und in Abb. 2 im Längsschnitt dargestellt.

Der Nocken 1 einer Nockenwelle 2 wird im Umlaufverfahren in einem Induktor erhitzt, der das Werkstück nicht völlig umfaßt und der im wesentliehen aus einem zur Kreisform gebogenen bandförmigen Leiter 3 besteht. Der Leiter 3 läßt ein Maul 4 offen, dessen Weite gleich dem Hüllenkreisdurchmesser H zuzüglich eines Sicherheitsaufmaßes 2 A ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Nockenwelle durch eine Bewegung relativ zum Induktor in Richtung senkrecht zur Wellenachse in jeder Wickelstellung in den Induktor einzufahren bzw. die Nockenwelle während des Einfahrens umlaufen zu lassen. Der Leiter 3 ist zur Feldkonzentration mit Magnetjochblechen 6 besetzt und besteht zweckmäßigerweise aus einem Kupferband, auf dem ein Kühlrohr 5 rechteckigen Querschnitts aufgelötet ist.

Die Ränder des Mauls 4 bilden mit den Enden des Kühlrohres 5, welche mit Kühlwasseranschlüssen 9 versehen sind, zueinander parallele, ebene Begrenzungen 7.

Zu einer vorteilhaften Ausführung ist, wie aus A b b. 2 ersichtlich, die Breite des Leiters 3 bzw. die Breite der Jochbleche 6 jeweils größer als die Breite des Nockens 1. Hierdurch wird eine weitere Vergleichmäßigung des Feldes im Induktorinnenraum herbeigeführt.

Durch die Besetzung des Induktors mit Jochblechen wird eine Feldkonzentration erzielt, bei der mit geeignet gewählter Frequenz bzw. Kopplungsabstand auch bei sehr spitzen Nocken eine Überhitzung der Nockenspitze vermieden werden kann. Ferner wird durch diese Feldkonzentration ermöglicht, Induktoren nebeneinander in relativ geringem Abstand voneinander anzuordnen und sie mit Strömen entgegengesetzter Richtung zu beaufschlagen.

In A b b. 3 sind für eine Anordnung mit mehreren nebeneinander angeordneten Induktoren die elektrisehen Verbindungen zwischen den Einzelinduktoren angedeutet, welche parallel zur Wellenachse und wechselweise auf entsesensesetzten Seiten der Nockenwelle geführt sind. Nach A b b. 3 sind vier Induktoren 10 nebeneinander und elektrisch in Reihe geschaltet angeordnet, wobei die Verbindungen 11 zwischen diesen Induktoren 10 parallel zur Werkstückachse 12 und an der einen Seite der Nockenwelle und die Verbindung 13 sowie die Zuleitung 14 und 15 parallel zur Werkstückachse und an der anderen Seite der Nockenwelle angeordnet sind. Zur Verringerung der Induktivität des Heizleiterkreises werden die Zuleitungen 14 und 15 möglichst eng benachbart an der Verbindung 13 geführt.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Induktor zum induktiven Oberflächenhärten nicht rotationssymmetrischer umlaufender Werkstücke, wie Nocken von Nockenwellen, im Umlaufverfahren, wobei der Induktor in axialer Richtung die zu erhitzende Werkstückbreite umfaßt und im Oberflächen bereich des Werkstücks Stromfäden erzeugt, die sich im gleichen Richtungssinn um den Werkstückumfang schließen, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktor im wesentlichen durch einen mehr als halbkreisförmigen, mit Jochblechen (6) besetzten flachen Leiter (3) gebildet wird, der ein Maul (4) aufweist, dessen Weite gleich dem Hüllenkreisdurchmesser (H) des Werkstücks (1) zuzüglich eines Sicherheitsaufmaßes (2 A) ist.

2. Induktor nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (3) aus einem das Maul (4) offenlassenden, kreisförmig gebogenen Flachband besteht, auf dem ein Kühlrohr (5) aufgelötet ist.

3. Anordnung mit mehreren Induktoren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erwärmung der Nocken (1) einer Nockenwelle (2) und gegebenenfalls der Lagerstellen dieser Nockenwelle (2) mehrere Induktoren (10) elektrisch in Reihe geschaltet nebeneinander angeordnet und die Verbindungen (11, 13) zwischen diesen Induktoren (10) parallel zur Wellenachse (12) und wechselweise auf entgegengesetzten Seiten der Nockenwelle (2) geführt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen