DE2147518C3

DE2147518C3 - Vorrichtung zum induktiven Oberflächenhärten von zumindest angenähert rotationssymmetrischen Werkstücken im Umlaufverfahren

Info

Publication number: DE2147518C3
Application number: DE2147518A
Authority: DE
Inventors: Friedhelm Dr.Ing. 5630 Remscheid Reinke
Original assignee: AEG Elotherm GmbH
Current assignee: SMS Elotherm GmbH
Priority date: 1971-09-23
Filing date: 1971-09-23
Publication date: 1974-02-07
Also published as: DE2147518A1; FR2153364B1; JPS535604B2; JPS4840615A; IT965449B; GB1384929A; DE2147518B2; US3739131A; FR2153364A1

Description

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in sich geschlossene Leiter (10) axial verschiebbar geführt nd ein Kraftspeiche! (20) vorgesehen ist, der den in sich geschlossenen Leiter (10) in Richtung auf das Werkstück (23) hin zu verschieben trachtet, sowie ein auf an sich bekannte Weise zum Drehen des Werkstükkes um dessen Achse dienendes und an dem genannten Werkstückende (23) angreifendes Einspannelement (2), das mit einem in axialer Richtung verstellbaren Anschlag (24) verbunden ist, wobei der Anschlag (24) den in sich geschlossenen Leiter gegen die Wirkung des genannten Kraftspeichers (20) in eine in bezug auf das Werkstückende (23) vorgegebene Lage verschiebt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein an sich bekanntes zum Drehen des Werkstückes um dessen Achse dienendes und an dem genannten Werkstückende angreifendes Einspannelement, mit dem — in axialer Richtung verstellbar — der in sich geschlossene Leiter verbunden ist, der beim Einspannvorgang mit dem Einspannelement in axialer Richtung auf das Werkstück zu in eine in bezug auf das Werkstückende vorgegebene Lage gebracht wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß achsparallele Oberflächen des Verbindungsleiters (5) und ein Endbereich (9) der zu härtenden Werkstückoberfläche eine öffnung begrenzen, in welcher der in sich geschlossene Leiter (10) in axialer Richtung verstellbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen in Richtung der Werkstückachse (3) der einander gegenüberliegenden achsparallelen Oberflächen-

i-ιίΠ J4) versehen sind.
Τ Vorrichtung nach Anspruch gekennzeichnet, daß der m. sich ge

30

35

45 mit Magnet^chkernen oder
(15j versehen ist.

richtung ^verlau.^ien.,_wkstuckenden durch einen que, verlaufenden Verbindungsteile; ergänzt sind, wobei dieser Ver-Oberflächenbereich mit zumindesr_a;^Cgenähert parallel zur Werkstückachse verlaufenden Oberflächen aufweist. ^^^ _d._{eses Typs}

im;..«=.! Auslegeschrift 1583 331 ζ Β besonders vorteilhaft zum Oberflächenharten von Hinterachswellen von Kraft fahrzeugen verwendet, die mit einer möglichst gleichmäßlgen Härteschicht versehen -erden sol en. So ehe Hintorachswellen weisen nun ^bekanntJ'%_la ^e'ⁿJT' Schaft auf, der. an einenι Ende nut einem Ffensch und an seinem anderen Ende mit eine-r V*™™ zahn.ing verschen ist. Die Harteschicht an der

40 sindIzB■

Schaftobertlacne, uie mim an u,....

Hohlkehle zum Flansch und einen Teil der Flanschoberfläche fortsetzt, soll am anderen Schaftende einen möglichst großen Teil der Vielkeilverzahnung einnehmen, soll aber — wie die Praxis gezeigt hat — nicht an der freien Stirnfläche des Schaftes auslaufen,

weil dies ansonst zu einer erhöhten Gefahr von Rißbildungen zwischen Harteschicht und Kernmaterial führen würde. Zur Erreichung von optimalen Werkstückeigenschaften ist es daher wichtig, daß die Härtezone immer möglichst genau an einer vorgegebe-

nen Stelle an der Vielkeilverzahnung ausläuft.

Bei einem üblichen, in der deutschen Auslegeschrifi 1 583 331 an Hand von Fig. 1 beschriebenen Induktor, wird der im Bereich der Vielkeilverzahnung des Werkstückes vorgesehene Verbindungslei-

ter, zwischen den sich in akialer Richtung beiderseits des Werkstückes erstreckenden Heizleitern, durch eine sich über die Werkstückoberfläche erstreckende, halbkreisförmige Leiterbrücke 5' geformt, welche

'Λ 147 518

einen Teil des Induklorheizleiters bildet. Die Erfüll- Werkstück zu in eine in bezug auf das Werkslüek-

rung hat nun gezeigt, daß bei diesem bekannten In- ende vorgegebene Lage gebracht wird,

dulctor eine durch Variation der Heizleiturstrum- Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung

stärke und/oder der Aufheizzeit erzielte Änderung der Erfindung begrenzen achsparallele Oberflächen

der Hürtetiefe sich in einer axialen Verschiebung des 5 des Verbindungsleiters und ein Endbereich der zu

Endes der Härteschicht an der Vieikeilverzahnung härtenden Werkstückoberfläche eine öffnung, in

auswirkt. Da nun das genannte Ende der Härte- welcher der in sich geschlossene Leiter in axialer

schicht in Richtung auf das freie Schaftende zu eine Richtung verstellbar ist.

optimale Stdle nicht überschreiten soll, wird — um In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der

die Möglichkeit einer Variation der Hänetiefe zuzu- io Erfindunti differieren die Abmessungen in Richtung

lassirn — in der Praxis die Baulänge des Induktors so der Werkstückachse der einander geg».nü!ierliegen-

ausgelegt, daß — für eine mittlere Tiefe der Härte- den achsparallclcn Oberflächenbereiche des Verhin-

zone — diese bereits um einen bestimmten Sicher- dungsleiters und des in sich geschlosst neu Leiters,

heitsabstand vor ύζχ genannten optimalen Stelle en- so daß bei den verschiedenen, während der indukti-

det. Dieser Sicherheitsabstand muli ferner um su grö- 15 ven Erhitzung eingenommenen Stellungen des in sich

ßer gewählt werden, um so größer Toleranzen in der geschlossenen Leiters das gegenseitige Üherdek-

Gesamtv.erkstücklänge — die in vielen Fällen bei kungsvcrhältnis der genannten Oberflächenbereiche

Hinterachsen ja nicht sehr kritisch ist — zugelassen und daher der Grad der induktiven Kopplung zwi-

verden. sehen Verbindungaleiter und in sich geschlossener

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ao Leiter .konstant bleibt.

eine Vorrichtung zum induktiven Oberflächenhärten Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung im Umlaufverfahren von zumindest ang.nähert rota- der Erfindung sind schließlich de. Verbind'ungsleitcr tionssymmetrischen Werkstücken auszugeben, mit und der in sich geschlossene Leiter an einander geeinem Induktor, der zwei beiderseits des Wcrkstük- genüberliegendcn Bereichen und oder der in sich pekes wenigstens nahezu in Werkstückachsrichtung as schlossene Leiter an seinen sich an die Werkstückverlaufende Heizleiler aufweist, die im Bereich des oberfläche anschmiegenden Bereich mit Magnetjoch-Endes der Härtezone am Werkstück durch einen kernen oder Magriet jochblechen versehen,
quer zur Werkstückachse verlaufenden ^verbindungs- Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Fileiter zur Induktorheizschleife ergänzt sind, wobei guren eingehend erläutert.

diese Vorrichtung eine Einstellung der Lage des En- 30 In den Fig. I und 2 ist der Endbereich 1 des /u des zur Härtezone zuläßt. härtenden Werkstücks mit der an ihn als Einspann-Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Vor- element angreifenden Pinole 2 und einem diesen richtung gemäß der Erfindung gekennzeichnet ist Werkstückbereich entsprechenden Abschnitt des Indurch einen Induktor, der — neben seiner Heizleiter- duktors in zwei zueinander senkrechten Rissen darschleife — einen in sich geschlossenen Leiter auf- 35 gestellt. Das relativ langgestreckte Werkstück. /. B. weist, mit einem Oberflächenbereich mit zur Werk- eine Hinterachswelle für Kraftfahrzeuge, ist in dem stückachsrichtung zumindest angenähert parallel ver- in den Figuren dargestellten Endbereich 1 mit einer laufende·, Oberflächen, die sich in geringem Abstand Vieikeilverzahnung versehen, an der in einem .orgeeinerseits über einen Teil des Umfanges dieses in sich gebenen Abstand vom Werkstückende die Härtezone geschlossenen Leiters an achsparallele Oberflächen 40 auslaufen soll. Die Heizleiterschleife des Induktors des Verbindungsleiters und andererseits über einen weist zwei sich in Richtung der Werkstückachse 3 cranderen Teil des Leiterumfanges an den Endbercich streckende Heizleiter 4 auf, die im Bereich des Werkder zu härtenden Werkstückoberfläche anschmiegen, stückendes durch einen quer zur Werkstückachse 3 wobei zur Variation der effektiven Werkstückauf- verlaufenden Verbindungsleiters, der bei dem erläuheizlänge der in sich geschlossene Leiter in axialer 45 terten Beispiel aus zwei von einander getrennten Richtung relativ zur Heizleiterschlcife verstellbar ist. Zweigen 5', 5" besteht zur Heizlciterschleifc ergänzt In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bzw. über die Zuführungen 6, 7 mit den (in den Figuist der in sich geschlossene Leiter axial verschiebbar ren nicht dargestellten) Induktoranschlüssen verbungeführt und ein Kraftspeicher vorgesehen, der den in den sind.

sich geschlossenen Leiter längs seiner Führung in 50 Der Verbindungsleiters weist einen zur Werkstück-Richtung auf das Werkstückende hin zu verschieben achse 3 parallelen Oberflächenbereich 8 auf und i>l trachtet, sowie ein auf an sich bekannte Weise zum so geformt, daß dieser Oberflächenbereich mit einem Drehen des Werkstückes um dessen Achse dienendes Endbereich 9 der zu härtenden Werkstückoberfläche und an dem genannten Werkstückende angreifendes eine öffnung (Fig. 2) begrenzt. In dieser öffnung ist Einspannelement, das mit einem in axialer Richtung 55 ein in sich geschlossener Leiter 10 angeordnet, der verstellbaren Anschlag verbunden ist, wobei der An- einen zur Werkstückachse parallelen Obcrflächenbeschlag den in sich geschlossenen Leiter gegen die reich Il aufweist, welcher in geringem Abstand den Wirkung des genannten Kraftspeichers in eine in be- Verlauf des achsparallelsn Oberflächenbereiches 8 zug auf das Werkstückende vorgegebene Lage ver- des Verbindungsleiters 5 und den des Endbereiches 9 schiebt. 60 des zu härtenden Werkstückes folgt. Heizleiter-Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung schleife sowie der in sich geschlossene Leiter 10 sind der Erfindung ist ein an sich bekanntes zum Drehen jeweils aus Kupferrohren mit 1 echteckigem Ouerdes Werkstückes um dessen Achse dienendes und an schnitt aufgebaut und im Betrieb von Kühlmittel dem genannten Werkstückende angreifendes Ein- durchflossen. In Fig. 2 sind die Kühlmittelanspannelement vorgesehen, mit dem — in axialer 6j Schlüsse 12 des in sich geschlossenen Leiters 10 zu Richtung verstellbar — der in sich geschlossene Lei- erkennen.

ter verbunden ist, der beim Einspannvorgang mit Zur Verbesserung der gegenseitigen induktiven

dem Einspannelement in axialer Richtung auf das Kopplung von Verbindungsleiters und den in sich

geschlossenen Leiter 10 sind an diesen an einander Linspannung der in sich geschlossene Leiter 10 eine

gegenüberliegenden Bereichen Magnctjoehkcrnc in genau vorgegebene Stellung in bezug auf das Werk-

VoVm von Magnetjochblechen 13. 14 angebracht. stückende 23 einnimmt und die durch die induktive

Der wülneiid der induktiven Lrhitzung des Werk- Lrhitzung erzeugte zu einer Härtezone führende Aufstückes im Verbindungsleiter 5 fließende Induktor- s heizzone mit einem genau vorgegebenen Abstand strom induziert in dem in sieh geschlossenen leiter vom Werkslückende 23 ausläuft. 10 einen Strom, welcher seinerseits die induktive Lr- I'm eine konstante induktive Kopplung zwischen hitzunu lies Werkstückendbereiches 9 bewirkt, /ur dem Vcrbiiulungsleiler 5 und dem in sieh gcschlosse-Lcldkon/eiHration in diesem Werkstiiekbercich 9 ist neu leiter IO sieherzustellen, ist die in axialer Richder in sich geschlossene Leiter 10. wie sonst bei In- m tung gemessene Breite π des Verbindiingsleilets 5 zuduktoren üblich, mit Magnetjochblechen 15 bestückt. mindest um den axialen Verstellbereich des in sieh

An Hand von L ig. .V die einen Schnitt durch die geschlossenen Leiters 10 größer als dessen Breite/■■.

Vorrichtung entsprechend der Linie Ll in Fig. 2 so daß also --unabhängig von der Stellung des in

darstellt. vviid mm die l'nterslützimg des in sich ge- sich geschlossenen Leiters 10 -- dieser immer \o<-\

schlossenen I eiters 10 sovvie seine Verstellbarkeit 15 Verbindungsleitei 5 überdeckt wird.

zum /wecke der Linsteilung eines genau \orgegebe- Wenn es der Bewegungsablauf des Werkstücke- 111

ilen Ablaufes der Härte/onc besehrieben. der Härtemaschine zuläßt, wird gemäß einer anderen

Der in sich geschlossene Leiter 10 ist mit einer vereinlachten Ausführung der erfinderischen V01-Halterung 16 aus eleklri.jh isolierenden Material richtung der in sich geschlossene I eiter über eine geverbunden, die auf zwei an der IndiikUirhalterung !8 an eignete Halterung axial verstellbar direkt an dem l>efeMig!cn Bolzen 19 in axialer Richlunr.gleitbar ge- Linspannclement. /.B. einer Pinole, befestigt und führt ist. /wci als Kraftspeicher dienende, auf ilen beim 1-inspannvorgang mit detii Linspannelement in Lührunt'sbol/en 19 aufgeschobene Drucklcdcm 20. die richtige vorgegebene Lage zum Werkstückende die sieh an der Induktorhalterung 18 abstützen. gebracht. Diese Variante kann ζ. Β dann vorteilh.in trachten die Halterung 16 mit dem in sich gesehlos- 25 angewendet werden, wenn das Linspannen de senen I eiler 10 in Richtung des !'feiles 21 zu ver- Werkstückes sowie das induktive Lrhitzen. das \!i schieben. Auf der l'inole 2. deren rotierender Körner schrecken und das Ausspannen in ein und dei*-cIK : 22 mit dem Werkstückende 23 im Lingriff steht, ist Station der Härlemasehine erfolgt. -- in axialer Richtung verstellbar — ein Anschlag 24 (iemäß einer anderen Variante der erfinderische: aufgeklemmt. 30 Vorrichtung M der mit einer geeigneten Hallenm

Beim Linspantnorgang. bei dem die Pinole 2 mit versehene in sich geschlossene Leiter an der Induk

dem Anschlag 24 in Richtung des Pfeiles 25 auf das torhalterung selbst in axialer Richtung verstellb.ü

Werkstück zu verschoben wird, verschiebt der An- Diese Variante wird z.B. dann mit Vorteil benin.·

sehlag 24 die Halterung 16 mit dem in sich geschlos- werden, wenn „'s durch die Art der Linspannvonu I

senen Leiter 10 gegen die Wirkung der Druckfedern 35 t«ng sichergestellt ist. daß das betrachtete Wc'r

20 derart, daß — unabhängig von Variationen in der stückende im eingespannten Zustand gegenüber dei

Ciesamtlange des Werkstückes — nach vollzogener Induktor eire unveränderliche Läse einnimmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

15 Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum induktiven Oberflächenhärten im Umiuufverfahren von zumindest angenähert rotationssymmetrischen Werkstücken mit einem Induktor, der zwei beiderseits des Werkstückes wenigstens nahezu in Werkstückachsrichtung verlaufende Heizleiter aufweist, welche im Bereich eines der Werkstückenden durch einen quer zur Werkstückachse verlaufenden Verbindungsleiter zur Heizleiterschleife ergänzt sind, wobei dieser Verbindungsleiter einen Oberflächenbereich mit zumindest angenähert parallel zur Werkstückachse verlaufenden Oberflächen aufweist, gekennzeichnet durch einen in sich geschlossenen Leiter (10) mit einem Oberflächenbereich (13) mit zur Werkstückachsrichtung (3) zumindest angenähert parallel verlaufenden Oberflächen, die sich in geringem Abstand einerseits über einen Teil des Umfanges dieses in sich geschlossenen Leiters (10) an achsparallele Oberflächen (8) des Verbindungsleiters (5) und andererseits über einen anderen Teil des Leiterumfanges an den Endbereich (9) der zu härtenden Werkstückoberfläche anschmiegen, wobei zur Variation der effektiven Werkstückaufheizlänge der in sich geschlossene Leiter (10) in axialer Richtung relativ zur Heizleiterschleife verstellbar