DE1958994A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Richten langgestreckter induktiv erhitzter Werkstuecke - Google Patents

Description

Verfahren und Vorrichtung zum !lichten langgestreckter, induktiv erhitzter "werkstücke

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Richten langgestreckter endseitig eingespannter Werkstücke! die unter axialem Umlauf mittels Linieninduktor induktiv erhitzt werden, wobei das Richten unter Anwendung von mechriaischen lUchtmitteln, wie Richtrollen, Richtschwertern und Gleitsehienen erfolgt.

Ks ist bekannt, in dieser Weise langgestreckte Werkstücke zu erhitzen und gegebenenfalls auch mehr oder minder tief einzuhärten. Hierbei werden die elektromagnetischen Kräfte ausgenutzt, die die Werkstücke gegen die Richtmittel, vorzugsweise gegen mitlaufende oder angetriebene Richtrollen pressen, wodurch eine mechanische Richtwirkung erzielt wird. Dieses Verfahren hat sich besonders bewährt für solche Werkstücke, die praktisch iiher den gesamten Querschnitt auf eine Temperatur oberhalb des Curiepunktes gebracht werden. Bei dieser Temperatur werden alle im-Werkstück vorhandenen Spannungen abgebaut und die Richtwirkung des magnetischen Feldes kann sich im Gegenspiel mit den Richtrollen voll auswirken, ohne daß Restspannungen in dem Teil verbleiben.

Wird das Werkstück nur an seiner Oberfläche auf verhältnismäßig geringe Tiefe z.H. Io bis 25% des Durchmessers erhitzt, um durch anschließendes Abschrecken eine Oberflächenhärtung zu erzielen, so verbleiben im Kern des Werkstückes zu starke Eifcenspannungen zurück. Diese führen zusammen mit den ira nrnetischen Kräften und der Gegenwirkung der Richtrollen zu Restspannungen, die im gehärteten Stück zurückbleiben und die Wechselbiegefestigkeit und/oder Torsionsfestigkeit herabsetzen. Diese nachteilige Wirkung kann je nach den gegebenen Verhältnissen auch dann eintreten, wenn tiefere Bereiche des Werkstückes auf Temperaturen oberhalb des Curiepunktes erhitzt werden.

Zweck der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden und eine Verfahrensweise anzugeben, din gestattet, auch bei nur teilweiser Erhitzung zum Zwecke der Oberflächenhärtung die Werkstücke einwandfrei gerichtet zu erhalten. Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß, indem die umlaufenden Werkstücke frühestens unmittelbar vor dem Abschalten des Induktors zur Anlage an die mechanischen Richtmittel gebracht werden.

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Während des Abkühlens d.h. also meistens während des Abschreckvorganges nleiben die Werkstücke unter fortdauerndem Umlauf in der Anlage an •lie Richtmittel, die im allgemeinen Richtrollen sind» Der genaue Zeitpunki die Anlegens der Richtmittel wird sich durch Stichversuche für den ."jeweiligen Fall leicht ermitteln lassen. Jedenfalls soll das Anlegen erst kurz vor dem Abschalten des Induktors erfolgen, es kann aber auch gleichzeitig oder mit kurzer Verzögerung gegenüber dem Abschalten vorgenommen werden. Hierdurch wird gewährleistet, daß die Eigenspannungen im Werkstück völlig frei abgebaut werden. Erst wenn dies geschehen ist, setzt die Richtwirkung der Rollen oder der anderen gewählten Richtmittel ein.

Ein besonderer Vorzug des Verfahrens ist es, daß es mit bekannten Vorrichtungen ausgeübt werden kann, die mit Richtrollen zum Zusammenwirken mit den Magnetkräften ausgerüstet sind. Die zeitlich steuerbaren ilichtrollen werden entsprechend dem Verfahren gemäß der Erfindung zeitgerecht, d.h. unter Ausrichtung auf den Abschaltzeitpunkt des Induktors zugestellt.

Wenn es gilt, zwischen beendetem Aufheizen und Beginn des Abschreckens wenig Zeit vergehen zu lassen, wie dies vornehmlich beim Oberflächenhärten der Fall ist, wird die nachfolgend beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verwendung vorgeschlagen. Sie besteht aus einer Wippe mit einer Spannstelle für die beidendige Einspannung des langgestreckten Werkstückes; und Richtrollen, die das Werkstück durch eine einfache und rasch durchzuführende Schwenkbewegung von der Heizstelle vor dem ortsfest angeordneten Induktor zur Abschreckstelle vor der Abschreck-.brause bringt.

In Verbindung mit den schematischen Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:

Abbildung 1 eine bekannte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Abbildung 2 die Seitenansicht einer Aufnahmevorrichtung,

Abbildung 3 eine andere Ausführungsform der Aufnahmeeinrichtung und

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Abbildung 4 eine Wippe gemäß der Erfindung in Seitenansicht.

Die bekannte Vorrichtung, die vorteilhafterv.'eise auch für das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zu verwenden ist, besteht, wie aus Abb. 1 ersichtlich, aus dem linienf örmigeii Induktor 2 mit seinem rtiickleiter 4. Dieser linienförmige Induktor 2 ist mit einem magnetischen Rückschluß 3 aus lameliierten Blechen oder einem gepreßten weichmagnetischen Kern versehen» Der Augenblickswert des Stromes im Induktor 2, ira Rückleiter 4 und in dem im Sinne des Pfeiles 8 umlaufenden Werkstückes 1 ist durch Kreuze bz\v. umrandete Punkte dargestellt, wobei die Kreuze Ströme in die Zeichenebene hinein und die umrandeten Punkte Ströme aus der Zeichenebene heraus kennzeichnen sollen, '.fenη das Werkstück 1 aus nichtmagnetisierbarem oder einem solchen Werkstoff besteht, welcher eine oberhalb des Curiepunktes liegende Temperatur aufweist, so erfährt dieses eine Kraftwirkung in Richtung des Pfeiles 7. Sie kann bekanntermaßen zum Richten des Werkstückes ausgenutzt werden, indem Ui entrollen 5 und 6 vorgesehen werden, gegen die das umlaufende Werkstück 1 magnetisch angedrückt wird. Erfindungsgemäß soll, insbesondere wenn es darum geht, Werkstücke, die nur an der Oberfläche erhitzt werden sollen, um sie anschließend oberflächenzuhärten, nicht so verfahren werden. Vielmehr sollen sich die auftretenden magnetischen Kräfte bei zurückgezogenen Richtrollen frei auswirken können« Die wie bei 9 angedeutet anstellbaren Richtrollen 5 und 6 werden frühestens unmittelbar vor dem Abschalten des Induktors 2 in Richtung des Pfeiles "Ip zur Anlage an das umlaxifende Werkstück gebracht.

Der genaue Zeitpunkt der Bewegung Io der Rollen in xVbhängigkeit des Induktorbetriebes wird durch Stichversuche leicht für die einzelnen Fälle in der Praxis zu ermitteln sein. Er kann kurz vor dem Abschalten des Induktors, gleichzeitig mit ihm oder auch später liegen.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der beschriebenen Vorrichtung in der Fließfertigung wird zweckmäßigerweise die aus Abb. 2 ersichtliche, ebenfalls bekannte Vorrichtung benutzt. In einem Behälter ),1, der mit einer Abschreckflüssigkeit 12 gefüllt ist, ist eine scheibenförmige Aufnahmevorrichtung 13 eingebracht, welche es gestattet, die langgestreckten Werkstücke 14 in horizon-

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taler Richtung aufzunehmen. In Abb. 2 ist die scheibenförmige Aufnahmevorrichtung in Seitenansicht dargestellt. Sie soll um ihre Längsachse drehbar sein und über den Umfang verteilt mindestens drei oder mehr Spannvorrichtungen enthalten. In jeder Spannvorrichtung sind die Werkstücke 14 durch Rollen 15 abgestützt, welche die Durchteilbewegung um 12o , 9o , 6o oder 45 je nach Anzahl der Einspannstellen mitmachen. Der Induktor mit seinem Zubehör ist bei 16 fest angeordnet. In dieser Station wird das Aufheizen zum Richten und Härten durchgeführt. Nach Ablauf einer beispielsweise an einem Zeitrelais eingestellten festen Zeitspanne oder in Abhängigkeit von der Oberflä'chentemperatur erfolgt ein Umschalten um 9o in Richtung des Pfeiles 17, wodurch das Werkstück 14 einschließlich der Richtrollen 15 in das Abschreckmittelbad 12 eintaucht. Eine zusätzliche brause 18 kann dabei zum beschleunigten Abschrecken des Werkstückes dienen. Das Werkstück läuft auch während der Abschreckbehandluns; in Richtung des Pfeiles um, wobei auch eine Rotation in entgegengesetzter Richtung durchaus, möglich ist. Die Teilzeit für die Aufnahmevorrichtung wird durch die Aufheizzeit bestimmt, da die Abschreckzeit jeweils mindestens drei Aufheizzeiten ausmacht, wenn man eine -Aufnahmevorrichtung mit vier Spannstationen verwendet. Wird dagegen eine Aufnahmevorrichtung mit mehr Spannstellen verwendet, so kann die Abschreckzeit noch erheblich gegenüber der Aufzeizzeit verlängert werden. Es kann zweckmäßig sein_t in umittelbarer Nähe des Induktors 16 eine weitere Abschreckbrause IBa vorzusehen, um kurzfristig nach dem Aufheizen schon mit dem Abschrecken beginnen zu können, ohne abwarten zu müssen, bis die Aufnahmevorrichtung durchgeteilt hat. Die Rollen 15 werden bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erst anläßlich des Abkühl- bzw. Abschreckvorgangs in die in der Zeichnung dargestellte an das Werkstück angelegte Stellung gebracht.

Es ist deutlich, daß mit einer solchen Einrichtung auch das bekannte Verfahren des Richtens unter Ausnutzung der magnetischen Kichtkräfte bei angelegten Rollen 15 ausgeübt werden kann. Die Vorrichtung ist somit allgemeiner Anwendung fähig.

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Anstelle einer waagerechten Anordnung der Werkstücke wie gem. Abb. 2 kann sinngemäß atich eine senkrechte Anordnung der Werkstücke treten, wie in Ahh. 3 gezeigt. Die Werkstücke 14 werden in der ersten Station der Aufnahmevorrichtung durch den Induktor 2o aufgeheizt. Xach dem Aufheizen wird das Werkstück unter umlauf in Richtung des Pfeiles bis zur Abschreckbrause 22 und bei weiterem Drehen der Aufnahmeeinrichtiing zur Brause 23 gebracht. Die Rollen werden erst an das Werkstück 14 angelegt, wenn der Induktor 2o abschaltet bzw. wenn das Abkühlen bzw» -Abschrecken beginnt.

In Abb. 4 ist eine Einrichtung in Seitenansicht dargestellt, die besonders dann zu verwenden sein wird, wenn es gilt, das Abschrecken so rasch als möglich nach dem Aufheizen zu beginnen, d.h. also insbesondere in den Fällen, in denen ein Oberflächenhärten durchgeführt wird. Es handelt sich um eine Wippe 24, die um die Lagerung 25 geschwenkt werden kann. Die Welle der Lagerung 25 kann senkrecht oder waagerecht angeordnet sein, so daß die Wippe entweder in der Horizontalen oder in der Vertikalen schwenkt. Auf der Wippe- sind zwei Aufnahinevorri chtungen für die linden des zu behandelnden Werkstückes vorgesehen, an das die Hiclitrollen 27 in Richtung der Pfeile 28 angedrückt werden können. In der Aufheizstellung steht das Werkstück 26 gegenüber dem Induktor 29. Nach beendetem Aufheizen wird die Wippe in Richtung des Pfeiles 3o verschwenkt_r so daß das Werkstück 26 ohne Verzögerunr in die Abschreckstellung gegenüber der Ahschreckbrause 31 gelangt. Die Richtrollen 27 werden auch hier im Augenblick des Abschaltens des Induktors 29 in Richtung der Pfeile zur Anlage an das Werkstück 26 gebracht*

Anstelle eines Verschwenkens in praktisch horizontaler Richtung kann die Wippe auch so angeordnet werden, daß das Werkstück von oben nach unten, d.h. praktisch in vertikaler Richtung verschwenkt wird. Diese Anordnung ist dann empfehlenswert, wenn das Abschrecken des Werkstückes in einem bewegten Flüssigkeitsbad erfolgen soll, dessen Flüssigkeitsspiegel so hoch steht, daß die Wippe das Werkstück unter die Fliissi «rkeitsoberf lache bringt.

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Zum Ent- und Beladen der ii'ippe kann diese in eine Nullstellung 32 gebracht werden« ^ier wird das gehärtete und gerichtete Werkstück entnommen und ein noch nicht behandeltes Werkstück eingelegt. Dabei sind die Richtrollen 27 zurückgezogen.

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Claims (3)

1. l) Verfahren zum Richten langgestreckter, endseitig eingespannter Werkstücke, die unter axialem Umlauf mittels Linieninduktor induktiv, insbesondere an der Oberfläche zum Zwecke des Oberflächenhärtens erhitzt werden» unter Anwendung von mechanischen Richtmitteln wie Richtrollen, Richtsehwertern und Gleitschuhen, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtmittel frühestens unmittelbar vor dem Abschalten des Induktors zur Anlage an das umlaufende Werkstück gebracht werden und während des Abschreckvorganges unter fortdauerndem Umlauf in Anlage bleiben.
2. 2) Vorrichtung zurAusiibung des Verfahrens nach Anspruch I^ insbesondere zum während des Richtens durchgeführten Oberflächenhärten der Werkstücke, gekennzeichnet durch eine Wippe 24 mit einer beidendigen Spannstelle für das Werkstück und Richtrollen 27, mittels der das eingespannte Werkstück 26 von der Ileizstelle vor dem Induktor 29 zur Abschreckstelle vor der Abschreckbrause 31 verschwenkt wird.
3. 3) Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch mehrere auf einem Teller oder einer Scheibe angeordneten, die Werkstücke zweiendig spannenden Vorrichtungen, zeitabhängig zustellbare Richtrollen sowie eine Teilvorrichtung zum Verschwenken der eingespannten Werkstücke von der Heizstelle zur Abschreckstelle bei gleichzeitigem Verschwenken des in der Abschreckstelle befindlichen Werkstückes zur Entlade- und Beladestelle.

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