DE202015001443U1

DE202015001443U1 - Vorrichtung zur induktiven Härtung von Bohrungen oder Innenhärtung von Hülsen

Info

Publication number: DE202015001443U1
Application number: DE201520001443
Authority: DE
Original assignee: ITG INDUKTIONSANLAGEN GmbH
Current assignee: ITG INDUKTIONSANLAGEN GmbH
Priority date: 2015-02-24
Filing date: 2015-02-24
Publication date: 2015-03-20
Anticipated expiration: 2025-02-25

Abstract

Vorrichtung zur induktiven Härtung von Bohrungen oder Innenhärtung von Hülsen, mit einem Induktor und mit einer mit dem Induktor baulich vereinigten Brause, wobei der Induktor die Außenkontur eines axial geschlitzten, zwei Hälften bildenden Rohres aufweist, mit je einer innen in den Rohrhälften gebildeten, axial verlaufenden Kühlleitung, die in die im Endbereich des Induktors an diesen axial anschließende und mit diesem verbundene Brause münden, derart dass die Vorrichtung mit der Brause durch die Bohrung oder Hülse hindurchführbar und der Induktor dann in der gesamten Bohrungs- oder Hülsenlänge positionierbar ist, und dass nach dem Hinzuschalten des Brausemittels und der Leistung die Vorrichtung aus der Bohrung oder Hülse herausfahrbar ist, wobei während des Ausfahrens des Induktors die Brause einfährt und die Härtezone abgebraust wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur induktiven Härtung von Bohrungen oder Innenhärtung von Hülsen.
Das induktive Härten von Bohrungen bis zu einem Durchmesser von ca. 20 mm erfordert einen an den Bohrungsdurchmesser angepassten Induktor. Dieser wird üblicherweise als „Haarnadelinduktor” oder spiralförmig, mit einem im Inneren liegenden Rückleiter, ausgeführt. Bohrungen kleiner als 20 mm sind bisher nur sehr schwer bzw. überhaupt nicht induktiv zu härten, allein auf Grund Ihrer Geometrie.
Bisher bekannte Methoden zum Härten kleiner Bohrungen führen zu folgenden Nachteilen beim Härteprozess:
Der kleine Bohrungsdurchmesser erfordert das Verwenden von schmalen Kupferprofilen mit kleinem Querschnitt für die Fertigung des Induktors. Dadurch wird die Induktorkühlung während der Erwärmung stark reduziert. Gleichzeitig erhöht sich, bedingt durch die kleine Kupferquerschnittsfläche, der ohmsche Widerstand des Induktors.
Durch die unzureichende Kühlung kann der Induktor nicht mit einer großen Leistung betrieben werden. Dies führt zu größeren Heizzeiten und somit zu größeren Randhärtetiefen beim Härteprozess.
Die Brause wird normalerweise entkoppelt vom Induktor ausgeführt und muss nach dem Erwärmungsvorgang zur Härtezone verfahren werden. Dies führt zu einer größeren zeitlichen Verzögerung des Abbrausens nach dem Erwärmungsvorgang. Dadurch wird die Randhärtetiefe zusätzlich vergrößert. Eventuell muss auch die Härtezone überhitzt werden um die Verzögerung zu kompensieren und die notwendige Härtetemperatur zu gewährleisten.
Die sehr kompakte Bauweise der bekannten Induktoren erlaubt aus Platzmangel nur unzureichenden Einsatz von feldführenden und feldverstärkenden Elementen (Ferrite).
Die eher schwache Induktorkopplung kann also nicht wesentlich verbessert werden und vergrößert zusätzlich die Heizzeit beim Erwärmungsvorgang.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung aufzufinden, welche die aufgeführten Nachteile nicht aufweist und insbesondere eine starke Reduzierung der Heizzeit beim Härtevorgang erlaubt.
Diese Aufgabe wird mit einer die Merkmale des Schutzanspruchs 1 aufweisenden Vorrichtung gelöst. Die Merkmale und Maßnahmen nach den Unteransprüchen betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen
1 Darstellungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, links von der Seite, in der Mitte um 90 Grad gedreht und rechts in einem Schnitt A-A
2 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung
Wie ersichtlich sind die Brause und der Induktor als eine Einheit ausgeführt. Die Brause kann dabei an die untere Leiterverbindung angelötet sein. Der Induktor weist die Außenkontur eines axial geschlitzten, zwei Hälften bildenden Rohres auf. An jeder Rohrhälfte ist innen eine axial verlaufende Kühlleitung ausgebildet. Dabei können die Innenwandungen der Rohrhälften unmittelbar Wandungen der Kühlleitungen sein. Das über in den Figuren oben gezeigte Zuleitungen herangeführte Medium der Induktorkühlung tritt in die Kühlleitungen ein und wird bis zur Brause weitergeführt. Es dient also gleichzeitig als Brausemedium. Dadurch sind keine zusätzlichen Zu- oder Rückleitungen des Brausemediums notwendig. Da das Medium die Kühlleitungen im Induktor nur in einer Richtung durchströmt, wird die Induktorkühlung nochmals verbessert. Die besondere Induktorform maximiert den Induktorquerschnitt und führt zu einer größeren Durchflussmenge des Kühlmittels. Weiterhin wird durch den größeren Kupferquerschnitt der ohmsche Widerstand des Induktors herabgesetzt. Der Raum zwischen den Rohrhälften mit den Kühlleitungen kann vollständig oder teilweise mit feldführenden Elementen ausgefüllt sein.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird so betrieben, dass sie mit der Brause durch die Bohrung oder Hülse hindurchgeführt wird, bis der Induktor dann in der gesamten Bohrungs- oder Hülsenlänge positioniert ist. Anschließend werden das Brausemittel und die Leistung zugeschaltet. Nach der Erwärmung wird die Vorrichtung aus der Bohrung oder Hülse herausgefahren, wobei während des Ausfahrens des Induktors die Brause einfährt und die Härtezone abgebraust wird.
Die Nähe der Brause zum Induktor führt somit dazu, dass die Härtezone bereits beim Herausfahren des Induktors abgebraust wird. Dies minimiert die zeitliche Verzögerung zwischen dem Aufheizvorgang und dem Abbrausen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen mit größerer Leistung betrieben werden und eignet sich ganz besonders zum induktiven Härten von Bohrungen bzw. Innenhärten von Hülsen mit der Anforderung einer sehr geringen Heizzeit oder Randhärtetiefe und Innendurchmessern kleiner als 20 mm.
Aus der Patentschrift DD 0132 356 ist eine Vorrichtung für die Innenhärtung von Buchsen bekannt. Den Induktor der Vorrichtung kennzeichnen zwei L-förmige Bleche, die an einen Flansch angelötet sind. Zwei Kühlmittelleitungen und eine Brauseleitung werden gesondert an die Bleche angelötet. Die Kühlmittelleitungen bilden unterhalb der Bleche eine Induktorschleife, durch deren Inneres die Brauseleitung führt. Diese Konstruktion hat den Nachteil, dass die Brauseleitung und die Kühlleitung des Induktors gesondert an die Härtezone herangeführt werden müssen. Dabei beansprucht die Brauseleitung viel Platz und füllt den Innenraum der Induktorschleife vollständig aus. Deshalb ist wenig Raum zum Anbringen von Feldkonzentratoren vorhanden. Ein weiterer Nachteil ist eine nur kleine Erwärmungszone, die von der Induktorschleife realisiert wird. Dadurch ist das Härten von hohen Buchsen nur im Vorschubverfahren möglich. Dies erhöht die minimal mögliche Heizzeit und somit auch die minimal einstellbare Einhärtetiefe.
Gegenüber dieser bekannten Vorrichtung ist die nach der Erfindung erheblich verbessert. Die Erwärmung der gesamten Werkstücksinnenfläche erfolgt hier gleichzeitig und ohne Vorschub. Dazu wird der Induktor von oben in den, sich drehenden, Hohlzylinder gefahren. Nach der Positionierung des Induktors wird das Brausemittel, das gleichzeitig als Induktorkühlung wirkt, hinzugeschaltet. Dadurch ist keine weitere gesonderte Brauseleitung mehr notwendig. Die Werkstückaufnahme muss dabei so gestaltet sein, dass das Brausemedium unterhalb des Induktors abfließen kann und nicht in die Härtezone gelangt. Anschließend wird die Leistung hinzugeschaltet und die komplette Härtezone gleichzeitig in einem Zug erwärmt. Falls das Werkstück eine nicht konstante Wandstärke aufweist, kann die induzierte Leistungsdichte, durch das Anbringen von Feldkonzentratoren im Induktorzwischenraum lokal an die tatsächliche Wandstärke angepasst werden. Die induzierte Leistungsdichte wird dabei durch Position und Größe der Feldkonzentratoren gesteuert. Dadurch ist es möglich, für jeden Bereich des Werkstückinneren eine definierte Einhärtetiefe einzustellen, ohne dabei das Werkstück im Bereich der dünnen Wandstärke durchzuhärten.
Bei der Vorrichtung nach der Erfindung bilden der Induktor und die Brause eine Einheit. Das Brausemedium kühlt den Induktor und schreckt auch die erwärmte Härtezone des Werkstückes ab. Der Stand der Technik war bisher der, dass man in der zu erwärmenden Bohrung sowohl die Zu- als auch die Rückleitung des Induktors und auch noch die Brausezuleitung unterbringen musste, also drei Stränge. Dies ist bei dem genannten DD-Patent ebenso der Fall. Durch die jetzt aufgefundene Induktor/Brausekombination wird dies auf nur zwei Leitungen reduziert und der vorhandene Innenquerschnitt (Bohrung des zu härtenden Werkstückes) kann maximal genutzt werden. Dadurch kann der Induktorquerschnitt ebenfalls maximiert werden, da der für die Brausezuleitung normalerweise benötigte Raum nun nicht mehr benötigt wird – die Brausezuleitung erfolgt im Innern des Induktors. Durch den maximalen Induktorquerschnitt können nun höhere Leistungen übertragen werden denn die Kühlleistung wird durch den größeren Querschnitt enorm verbessert. Dadurch ist es nun möglich, hohe Heizleistungen auch bei kleinen Bohrungen (kleiner 18 mm) zu realisieren was bisher wegen der benötigten drei Zuleitungen nicht möglich war.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DD 0132356 [0018]

Claims

Vorrichtung zur induktiven Härtung von Bohrungen oder Innenhärtung von Hülsen, mit einem Induktor und mit einer mit dem Induktor baulich vereinigten Brause, wobei der Induktor die Außenkontur eines axial geschlitzten, zwei Hälften bildenden Rohres aufweist, mit je einer innen in den Rohrhälften gebildeten, axial verlaufenden Kühlleitung, die in die im Endbereich des Induktors an diesen axial anschließende und mit diesem verbundene Brause münden, derart dass die Vorrichtung mit der Brause durch die Bohrung oder Hülse hindurchführbar und der Induktor dann in der gesamten Bohrungs- oder Hülsenlänge positionierbar ist, und dass nach dem Hinzuschalten des Brausemittels und der Leistung die Vorrichtung aus der Bohrung oder Hülse herausfahrbar ist, wobei während des Ausfahrens des Induktors die Brause einfährt und die Härtezone abgebraust wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Länge des Induktors und auch die Länge der Brause der Länge der zu härtenden Bohrung oder Hülse entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Innenwandungen der Rohrhälften unmittelbar Wandungen der Kühlleitungen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das Brauserohr an die Leiterverbindung des Induktors angelötet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem der Raum zwischen den Rohrhälften mit den Kühlleitungen vollständig oder teilweise mit feldführenden Elementen ausgefüllt ist.