DE1758672B1

DE1758672B1 - Method and device for surface hardening of strand-shaped workpieces in individual zones extending parallel to the longitudinal axis of the workpiece while avoiding distortion

Info

Publication number: DE1758672B1
Application number: DE19681758672
Authority: DE
Inventors: Franz-Josef Overkott
Original assignee: Firma Paul Ferd Peddinghaus
Current assignee: Firma Paul Ferd Peddinghaus
Priority date: 1968-07-18
Filing date: 1968-07-18
Publication date: 1970-12-17

Description

Es ist bekannt, Führungsbahnen von Werkzeugmaschinen sowie Transferstraßen an dem Verschleiß ausgesetzten Stellen einer Flammen- oder Induktionshärtung zu unterwerfen bzw. mit Kunststoff zu beschichten oder aber mit Verschleißplatten zu bekleben.It is known, guideways of machine tools and transfer lines flame or induction hardening at the points exposed to wear subject or to coat with plastic or with wear plates stick on.

Neuerdings ist man jedoch dazu übergegangen, die mit dem Maschinenkörper fest verbundenen gehärteten Führungsbahnen durch auswechselbare, einzeln gehärtete Führungsleisten zu ersetzen. Ein verzugsfreies Härten solcher Führungsleisten ist recht schwierig, da nicht deren gesamte Oberfläche, sondern nur bestimmte Oberflächenzonen gehärtet werden. In den nicht gehärteten Oberflächenzonen sollen nämlich Bohrungen, Nuten od. dgl. zum Einsetzen von Befestigungsschrauben eingearbeitet werden, mit denen die Führungsleisten am Maschinenkörper befestigt werden können. Wegen der Notwendigkeit von zu härtenden und nicht zu härtenden Zonen auf dem Umfang solcher Führungsleisten kommt es beim Flammen- und Induktionshärten zu einer ungleichmäßigen Erwärmung der Leistenoberfläche. Dies führt zusammen mit dem Abschrecken des Werkstückes in der Regel zu einem großen Axial- und Drallverzug. Dieses Verziehen ist in erster Linie auf die ungleichmäßige Wärmeausdehnung sowie auf die Volumenvergrößerung durch Gefügeänderungen nach dem Härten zurückzuführen.Recently, however, one has gone over to that with the machine body Firmly connected hardened guideways through interchangeable, individually hardened Replace guide rails. A distortion-free hardening of such guide strips is quite difficult, because not the entire surface, but only certain surface areas hardened. In the non-hardened surface zones, holes should be drilled, Grooves or the like for inserting fastening screws are incorporated with which the guide rails can be attached to the machine body. Because of the Need for hardening and non-hardening zones on the perimeter of such Flame hardening and induction hardening lead to uneven guide strips Warming of the groin surface. This leads together with the quenching of the workpiece usually to a large axial and twist distortion. This warping is first Line on the uneven thermal expansion as well as on the volume increase Structural changes due to hardening.

Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Oberflächenhärten von strangförmigen Werkstücken, insbesondere Führungsleisten, in einzelnen, zur Längsachse des Werkstückes parallel verlaufenden und in Umfangsrichtung mit nicht zu härtenden Zonen abwechselnden Zonen unter Vermeidung eines Verzugs vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das Werkstück sowohl im Bereich der Härtezonen als auch im Bereich der nicht zu härtenden Zonen gleichmäßig erwärmt wird, im Bereich der zu härtenden Zonen durch ein Abschreckmittel mit überkritischer, jedoch in den nicht zu härtenden Zonen durch ein Abschreckmittel mit unkritischer Abkühlgeschwindigkeit abgekühlt wird. Für die vorliegende Erfindung ist es also zunächst wesentlich, daß das Werkstück in einem bestimmten Längenbereich über den gesamten Umfang gleichmäßig erwärmt wird. Hierdurch und durch die beschleunigte Abkühlung auf der gesamten Umfangsfläche wird mit einfachen Mitteln das gewünschte zonenweise Härten der Werkstückoberfläche erzielt, so wie das beispielsweise für Führungsleisten von Werkzeugmaschinen oder Transferstraßen gewünscht wird. Derart gehärtete Führungsleisten sind infolge der gleichmäßigen Erwärmung weitgehend frei von Axial- und Drallverzug, weisen aber im Bereich der nicht gehärteten Zonen zum Einbringen von Bohrungen, Nuten od. dgl. eine leicht bearbeitbare Oberfläche auf. Dies wird ohne Anlassen erreicht, so daß auch die damit sonst verbundene Rißgefahr nicht besteht.The present invention provides a method of surface hardening of strand-shaped workpieces, in particular guide strips, in individual, for Longitudinal axis of the workpiece running parallel and not in the circumferential direction suggesting alternating zones to be hardened while avoiding distortion, which is characterized in that the workpiece both in the area of the hardness zones as well as in the area of the zones not to be hardened is heated evenly, in the area of the zones to be hardened by a quenchant with supercritical, but in the Zones that are not to be hardened by a quenching agent with an uncritical cooling rate is cooled. For the present invention, it is initially essential that the workpiece evenly over the entire circumference in a certain length range is heated. This and the accelerated cooling on the entire circumferential surface the desired zone-wise hardening of the workpiece surface is achieved with simple means achieved, as for example for guide strips of machine tools or Transfer lines is desired. Such hardened guide rails are due to the uniform heating largely free of axial and twist distortion, but show in the area of the non-hardened zones for the introduction of bores, grooves or the like. an easily editable surface. This is achieved without tempering, so that the risk of cracking otherwise associated with it does not exist either.

In vorteilhafter Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, das Werkstück in den mit unkritischer Geschwindigkeit abzukühlenden, also nicht zu härtenden Zonen zunächst durch ein mild wirkendes Abschreckmedium und danach durch ein schroff wirkendes Abschreckmedium abzukühlen. Durch das mild wirkende Abschreckmedium wird die unkritische Abkühlgeschwindigkeit gegenüber dem Werkstoff erzielt, während durch das schroff wirkende Abschreckmedium die Restwärme aus dem Werkstück abgeführt wird.In an advantageous embodiment of the method according to the invention it is provided the workpiece to be cooled down at an uncritical speed, i.e. not Zones to be hardened first with a mild quenching medium and then to cool down with a harsh quenching medium. Because of the mild effect The quenching medium is the uncritical cooling rate compared to the material achieved, while the harsh acting quenching medium removes the residual heat from the Workpiece is removed.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Vorrichtung mit im Bereich der Härtezonen angeordneten Härtebrennern oder Induktionsspulen und diesen nachgeordneten Abschreckbrausen vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß zusätzlich zu den Härtebrennern oder Induktionsspulen im Bereich der nicht zu härtenden Zonen Erwärmungsbrenner bzw. weitere Induktionsspulen mit diesen nachgeordneten Abschreckbrausen vorgesehen sind. Vorzugsweise sind die den Erwärmungsbrennern bzw. den zusätzlichen Induktionsspulen nachgeordneten Abschreckbrausen als Zweikammerbrausen ausgebildet, die mit eine unterschiedlich starke Abschreckintensität aufweisenden Abschreckmitteln gefüllt sind. Hierdurch läßt sich auf einfache Weise die gewünschte gestufte und gelenkte Abkühlung der erhitzten Werkstückoberfläche erreichen.To carry out the method according to the invention, a device with hardening burners or induction coils arranged in the area of the hardening zones and Proposed these downstream deterrent showers, which are characterized is that in addition to hardening burners or induction coils in the area of not zones to be hardened heating burner or further induction coils with these downstream Quenching showers are provided. Preferably, the heating burners or The quenching showers downstream of the additional induction coils as two-chamber showers formed with a different intensity of deterrence Quenchants are filled. This allows the desired Achieve gradual and controlled cooling of the heated workpiece surface.

Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand eines Ausführungsbeispiels dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt in jeweils schematischer Darstellung F i g. 1 eine Ansicht der erfindungsgemäß ausgebildeten Härtevorrichtung.The invention is shown in the drawing using an exemplary embodiment and is described in more detail below. It shows in each schematic Illustration F i g. 1 shows a view of the hardening device designed according to the invention.

F i g. 2 die zugehörige Draufsicht.F i g. 2 the associated top view.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem teilweise zu härtenden Werkstück um eine beispielsweise bei Werkzeugmaschinen oder Transferstraßen benutzte Führungsleiste 1. Diese besitzt - wie F i g. 2 zeigt - einen rechteckigen Querschnitt. Derart beschaffene Führungsleisten werden in der Regel auf ihrer einen Längsseite 2, auf der sich daran anschließenden Stirnseite 3 sowie auf einem sich weiter daran anschließenden Teil 4 der gegenüberliegenden Längsseite 5 oberflächengehärtet. Auf diese Weise entsteht eine im Querschnitt im wesentlichen L-förmige Härtezone 6. Zum Härten dieser Oberflächenzone sind an den betreffenden Seiten 2, 3 und 4 geeignete Härtebrenner oder Induktionsspulen 7, 8 und 9 angeordnet. Jedem dieser Härtebrenner bzw. Induktionsspulen ist in bekannter Weise eine Abschreckbrause nachgeordnet, um das durch die Brenner bzw. Spulen auf Härtetemperatur erwärmte Werkstück durch ein Abschreckmedium mit mindestens der kritischen Abkühlgeschwindigkeit abzuschrecken. In F i g. 1 ist die dem Härtebrenner bzw. der Induktionsspule 7 zugeordnete Abschreckbrause 10 sowie das darin befindliche, an deren dem Werkstück 1 zugewandten Seite austretende Abschreckmedium mit 11 bezeichnet.In the illustrated embodiment, it is partially workpiece to be hardened, for example in machine tools or transfer lines used guide bar 1. This has - like FIG. 2 shows - a rectangular one Cross-section. Such created guide rails are usually on their one Long side 2, on the adjoining end face 3 and on one further adjoining part 4 of the opposite longitudinal side 5 surface-hardened. In this way, a hardening zone which is essentially L-shaped in cross section is created 6. To harden this surface zone there are 2, 3 and 4 on the relevant sides suitable hardening torches or induction coils 7, 8 and 9 are arranged. Each of these Hardening torches or induction coils are followed by a quenching shower in a known manner, around the workpiece heated to the hardening temperature by the torch or coils to quench a quenching medium at at least the critical cooling rate. In Fig. 1 is the quenching shower assigned to the hardening burner or the induction coil 7 10 as well as that located therein, on the side facing the workpiece 1 exiting Denoted at 11 quench medium.

Führungsleisten der in Rede stehenden Art müssen an ihrer Oberfläche nicht gehärtete Zonen aufweisen, um hier Bohrungen, Nuten od. dgl. für einzusetzende Befestigungsschrauben einarbeiten zu können. Um andererseits aber den beim Härten auftretenden Verzug so weit wie möglich auszuschalten, wird erfindungsgemäß der gesamte Umfang der Führungsleiste 1 gleichmäßig erwärmt. Dies bedeutet, daß nicht nur die in der Härtezone 6 liegenden Seiten 2, 3 und der obere Teil 4 der Seite 5, sondern auch die der Seite 3 gegenüberliegende Stirnseite 12 sowie der untere Teil der Längsseite 5 erwärmt werden. Auf diese Weise entsteht - wie F i g. 2 zeigt - eine im Querschnitt im wesentlichen rechtwinklige Erwärmungszone 13. In dem senkrechten Teil dieser Erwärmungszone 13 können - da es an letzterer in unten näher beschriebener Weise nicht zur Härtung kommt - dann beispielsweise die erforderlichen Bohrungen 14 für die einzusetzenden Befestigungsschrauben eingebracht werden.Guide strips of the type in question must be on their surface have non-hardened zones, in order to have bores, grooves or the like for to be used To be able to incorporate fastening screws. On the other hand, that of hardening To switch off occurring delay as much as possible, according to the invention is the entire circumference of the guide bar 1 is heated evenly. This means that not only the pages 2, 3 and the upper part 4 of the page lying in the hardening zone 6 5, but also the end face 12 opposite the side 3 and the lower one Part of the long side 5 are heated. In this way, as shown in FIG. 2 shows a heating zone 13 which is substantially rectangular in cross section Part of this heating zone 13 can - as it is described in more detail below on the latter Way not to harden comes - then, for example, the necessary Bores 14 are introduced for the fastening screws to be used.

Zum Erwärmen der Zone 13 sind an der Stirnseite 12 sowie dem unteren Teil der Längsseite 5 zusätzliche Härtebrenner 15 und 16 oder Induktionsspulen vorgesehen. Diesen sind im Gegensatz zu den einfachen Abschreckbrausen der an den Härtezonen vorgesehenen Brenner 7, 8, 9 oder Induktionsspulen als Doppelkammerbrausen 17, 18 zugeordnet, so wie das für den Brenner 16 in F i g. 1 gezeigt ist. Dabei enthält die dem Brenner 16 zugewandte Abschreckbrause 17 ein weniger krasses Abschreckmedium 19, beispielsweise Öl, und die andere Abschreckbrause 18 ein schroffer wirkendes Abschreckmedium 20, wie beispielsweise Wasser. Durch die unterschiedliche Abschreckintensität der beiden Abschreckmittel19, 20 wird sichergestellt, daß das Werkstück im Bereich der Erwärmungszone 13 mit einer unkritischen Abkühlgeschwindigkeit abgekühlt wird, mithin an diesen Stellen weich bleibt. Durch das von der Abschreckbrause 18 auf die Werkstückoberfläche zugeführte, schroffer wirkende Abschreckmedium 20 wird die Restwärme aus dem Werkstück in der Form abgeführt, wie es auch bei den Abschreckbrausen der Härtebrenner oder üblichen Induktionsspulen der Fall ist.To heat the zone 13, additional hardening burners 15 and 16 or induction coils are provided on the end face 12 and the lower part of the longitudinal side 5. In contrast to the simple quenching showers, the burners 7, 8, 9 or induction coils provided at the hardness zones are assigned to these as double-chamber showers 17, 18, as is the case for the burner 16 in FIG. 1 is shown. The quenching shower 17 facing the burner 16 contains a less crass quenching medium 19, for example oil, and the other quenching shower 18 contains a more harsh acting quenching medium 20, for example water. The different quenching intensities of the two quenching means 19, 20 ensure that the workpiece is cooled down in the area of the heating zone 13 at an uncritical cooling rate and therefore remains soft at these points. The quenching medium 20, which is supplied from the quenching shower 18 to the workpiece surface and acts more ruggedly, removes the residual heat from the workpiece in the form, as is also the case with the quenching showers of the hardening torches or conventional induction coils.

Claims

Claims: 1. Method for surface hardening of strands Workpieces in individual, parallel to the longitudinal axis @ of the workpiece and in the circumferential direction with zones that are not to be hardened alternating zones avoiding of a distortion, thereby g e k e n n - indicates that the workpiece is both in the area the hardening zones as well as in the area of the zones not to be hardened evenly heated, and in the zones to be hardened by a quenching medium with a supercritical, in the Zones not to be hardened by a quenching medium with an uncritical cooling rate is cooled.

2. The method according to claim 1, characterized in that the workpiece in the non-hardened zones that have cooled down at an uncritical speed by a mild quenching medium and then by a harsh one Quenching medium is cooled.

3. Device for performing the method according to claims 1 and 2, with hardening burners arranged in the area of the zones to be hardened or induction coils and these downstream quenching showers, characterized in that that in addition to the hardening burners (7. 8, 9) or induction coils also in the area of the zones (13) not to be hardened, heating burners (15, 16) or induction coils with these downstream deterrent nozzles (17, 18) are provided.

4. Apparatus according to claim 3, characterized. that the quenching showers arranged in the area of the non-hardening zones or additional induction coils are designed as two-chamber showers (17, 18) which are filled with quenching media (19, 20) with different intensities of quenching.