DE2519467C3 - Vorrichtung zur induktiven Erhitzung von Werkstücken - Google Patents
Vorrichtung zur induktiven Erhitzung von WerkstückenInfo
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- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/06—Control, e.g. of temperature, of power
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- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
- H05B6/101—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications for local heating of metal pieces
- H05B6/102—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications for local heating of metal pieces the metal pieces being rotated while induction heated
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur induktiven Erhitzung von Werkstücken, insbesondere
von Flanschwellen für Radachsen von Kraftfahrzeugen, unter Verwendung eines dem Verlauf der Werkstückform
angepaßten, aus einer Wechselstromquelle mit einem Wechselstrom speisbaren Induktors, dessen
Leiter einen geformten Stromkreis bildend an die Ausgangsklemmen der Wechselstromquelle anschließbar
und über mindestens eine Teillänge seiner Längserstreckung mittels eines die Teillänge einschießenden
Hilfsstromkreises mit einem Hilfsstrom den Hauptstrom überlagernd speisbar ist und bei der der
Hilfsstromkreis einen auf eine Resonanzfrequenz abgestimmten Renonanzkreis enthält.
Vorrichtungen dieser Ausbildung sind bekannt, wobei diese den Zweck erfüllen, das Werkstück in Teilbereichen
der Längserstreckung des vorgesehenen Induktors in unterschiedlicher Weise zu erwärmen. Normalerweise
wird das Wärmebild, das mittels eines wechselstromgespeisten Induktors induktiv in der Oberfläche eines
Werkstücks erzeugt wird, durch passende Bemessung des Koppelabstandes zwischen der Induktorschleife und
der Oberfläche des Werkstücks gewählt, wobei geringe Abstände zwischen dem Induktor und der Werkstückoberfläche
einer vergrößerten Werkstückerwärmung und größere Abstände einer verringerten Werkstückerwärmung
entsprechen. Ferner ist es möglich, das Wärmebild, das mit dem Induktor innerhalb der
Werkstückoberfläche erzeugt wird, durch die Induktion in dem Werkstück steuernde Eisenbleche, die als Joche
auf dem Induktor angeordnet sind, zu beeinflussen.
Häufig ist es jedoch wirtschaftlich nicht möglich, die in dem Werkstück induzierten Wirbelströme durch
Abschwächung oder Konzentration der Induktionswirkung eines einheitlichen maximalen Stroms derart zu
steuern, daß erwünschte Wärmebilder in der Oberfläche des Werkstücks erzeugt werden.
Es ist deshalb bereits bekannt, die Anordnung derart zu treffen, daß entweder mehrere, aus getrennten
Stromquellen mit dem induzierten Wechselstrom gespeiste Induktoren oberhalb der Werkstückoberfläche
angeordnet und zur Aufheizung des Werkstücks benutzt werden.
A uch ist es bekannt, die Anordnung derart zu treffen, daß aus einer gemeinsamen Stromquelle mehrere
Hilfsstromkreise gespeist werden, die derart ausgebildet sind, daß Teillängen dieser Hilfsstromkreise im Stromkreis
des das Werkstück beheizenden Induktors einen gemeinsamen Verlauf aufweisen und miteinander
ίο identisch sind. In den identischen Stromkreisteilen
überlagern sich die Ströme der Hilfsstromkreise, die auch aus getrennten HilfsStromquellen speisbar sind,
und es ist deshalb unter Beachtung und ggf. Einstellung der Phasenlage der Wechselströme der Hilfsstromkreise
möglich, in den Teilbereichen der Induktoren, die zwei Hilfsstromkreisen gemeinsam sind. Ströme zu
erzeugen, die in den zugeordneten Bereichen des Werkstücks das gewünschte Wärmebild erzeugen (vgl.
DE-PS 19 63 368).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art weiter zu
vereinfachen.
Dieses wird an Votrichtungen der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die
Resonanzfrequenz des stromquellenfreien Hilfsstromkreises einstellbar ist.
Bei Vorrichtungen nach der Erfindung ist es möglich, durch Ausnutzung der Resonanzüberhöhung im an den
Hilfsstromkreis angeschlossenen Resonanzkreis unter Beachtung der zugehörigen Phasenlage des Hilfsstroms
die Wärmewirkung, die von dem allen Stromkreisen gemeinsamen Teil des Induktors ausgeht, derart zu
steuern, daß die erwünschte Erwärmungsdifferenzen zwischen der Erwärmung aus diesem Teil des Induktors
und der Erwärmung aus den übrigen Teilen des Induktors erzielt werden.
Die Erfindung eignet «ich besonders zur Anwendung an Maschinen zur Wärmebehandlung, insbesondere zur
Härtung von kohlenstoffhaltigen Eisenwerkstoffen, an denen Werkstücke unterschiedlicher Formgebung zur
Behandlung gelangen und deshalb Maßnahmen zur Verwendung unterschiedlicher geformter Induktoren,
z. B. durch Austausch der Induktoren, in Verbindung mit zugehörigen Speisestromquellen bzw. Speiseanschlüssen
getroffen worden sind. An solchen Maschinen sind im Regelfall mehrere Mittel- oder Hochfrequenztransformatoren
zur Speisung der Induktoren vorgesehen, und die zugehörigen Transformatoren, Kondensatoren
u. dgl. sind über Schaltmittel mit zugehörigen Induktorteilen verbindbar.
Die anliegende Zeichnung erläutert ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In der Zeichnung bezeichnen 1 den Schaft einer Hinterradachse eines Kraftfahrzeuges, 2 den fest mit ihr
verbundenen und eine bauliche Einheit mit dem Schaft 1 bildenden Flansch 2 der Welle, 3 und 4 zwei
Einspannpinolen, zwischen denen die Welle 1, 2 eingespannt und um ihre Längsachse drehbar gelagert
ist. Die Pinolen 3 und 4 werden in üblicher Weise motorisch angetrieben, so daß die Welle 1, 2 in
gleichmäßige Drehung versetzt wird.
Die Oberfläche der Welle 1, 2 ist im Bereich der Längsausdehnung ihres Schaftes 1 in üblicher Weise
einem Oberflächenhärtungsverfahren des kohlenstoffhaltigen Eisenwerkstoffs zu unterwerfen, wozu der
Werkstoff in seiner Oberfläche bis zur entsprechenden Tiefe induktiv erhitzt und danach — in nicht näher
dargestellter Weise — durch Abschrecken eekühlt und
zur Martensit-Bildung veranlaßt wird.
Zur Erhitzung des Werkstoffs im Bereich des Schaftes S dient ein Induktor bestehend aus den beiden
Längsästen 5 und 6, die als Kupferleiter ausgebildet sind und — jeweils um ca. 180° gegeneinander um den
Umfang der Welle versetzt — sich entlang der gesamten Länge des Schaftes 1 erstrecken, einem die
Längsäste 5 und 6 miteinander verbindenden halbkreisförmigen Verbindungsteil 7, das im bereich des
Flansches 2 und in geringem Abstand von der Oberfläche des Flanschs im Bereich der üblichen
Hohlkehle zwischen dem Schaft 1 und dem Flansch 2 angeordnet ist und einem zweiten halbkreisförmigen
Induktorteil 8, das den Schaft 1 etwa über die Hälfte seines Umfanges umfaßt Die Längsäste 5 und 6 des
Induktors sind über die beiden Anschlußleitungen 10 und Il mit der Sekundärwicklung 12 eines Mittelfreque.iz-Transformators
13 verbunden, dessen Primärwicklung 14 über zwei Schaltkontaktel5 und 16 mit den
Anschlußklemmen eines Mittelfrequenz-Wechselstromgenerators 17 verbunden ist.
Die Schallkontakte 15 und 16 sind mittels eines Relais 18 schaltbar, wozu das Relais 18 mittels einer
Steuervorrichtung 19 derart betätigbar ist, daß — gezählt vom Zeitpunkt des Schließens der Kontakte 15
und 16 — eine bestimmte vorgegebene Energie dem Induktor 5,6,7,8,10,11 zugeführt wird. Beim Err ichen
dieser Energie werden die Kontakte 15 und 16 wieder geöffnet, so daß der Aufheizvorgang am Werkstück 1,2
beendet wird.
Die Vorrichtung 19 kann dazu in üblicher Weise als Zähler, der vom Strom und/oder der Spannung im
Heizstromkreis des Induktors beaufschlagt ist, ausgebildet sein.
Da die Heizleistung, die dem Werkstück 1, 2 im Bereich der Leiterschleife 7 zugeführt wird, zur
Herbeiführung des in diesem Bereich des Werkstücks erwünschten Härtebildes nicht ausreicht, ist der
beschriebene Induktor durch einen Hilfsstromkreis bestehend aus einem Hilfsleiter 20, der im Bereich der
to Verbindungspunkte zwischen der Induktorschleife 7 und den Längsästen 5 und 6 des Induktors an diesen
Induktor angeschlossen ist, ergänzt, wozu der Hilfsleiter 20 über die Zuleitungen 21 und 22 an einen
Resonanzkreis 23 bestehend aus der Primärwicklung 24
eines Übertragers 25 und dem dazu in Reihe geschalteten einstellbaren Kondensator 26 über die
Sekundärwicklung des Übertragers 25 angeschlossen ist.
Der Resonanzkreis 23 ist durch passende Wahl der Kapazität des Kondensators 26 derart gewählt, daß der
im Resonanzkreis 23 fließende Resonanzstrom unter Berücksichtigung der durch den Übertrager 25 verursachten
Phasenverschiebungen in der Hilfsstromkreisschleife 20 einen Hilfsstrom induziert, der sich dem in
der Leiterschleife 7 fließenden Strom additiv überlagert. Die Anordnung ist dabei zweckmäßig derart getroffen,
daß der Wechselstrom, der die Leiterschleife 20 durchfließt, durch passende Formgebung des Leiters 20
im Bereich der zu erwärmenden Oberfläche des Flanschs 2 zui Erwärmung der Oberfläche des
Flansches beiträgt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Vorrichtung zur induktiven Erhitzung von
Werkstücken, insbesondere von Flanschwellen für die Radachsen von Kraftfahrzeugen, unter Verwendung
eines dem Verlauf der Werkstückform angepaßten, aus einer Wechselstromquelle mit
einem Wechselstrom speisbaren Induktors, dessen Leiter einen geformten Stromkreis bildend an die
Ausgangsklemmen der Wechselstromquelle anschließbar und über mindestens eine Teillänge seiner
Längserstreckung mittels eines die Teillänge einschließenden Hilfsstromkreises mit einem den
Hauptstrom überlagernden Hilfsstrom speisbar ist und bei der der Hilfsstromkreis einen auf eine
Resonanzfrequenz abgestimmten Resonanzkreis enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die
Resonanzfrequenz des stromquellenfreien Hilfsstromkreises (21, 20, 7,22) einstellbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, d? R auch die Zuleitung (20) zu der Teillänge
(7) des Induktors (10, 11, 8, 5, 6, 7) im Bereich der Oberfläche des Werkstücks zur Erwärmung des
Werkstücks geformt angeordnet ist.
Priority Applications (5)
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FR7612496A FR2310056A1 (fr) | 1975-05-02 | 1976-04-28 | Dispositif de chauffage par induction de pieces a travailler avec inducteur alimente par circuit auxiliaire connecte a un circuit resonnant |
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JPS5870932A (ja) * | 1981-10-22 | 1983-04-27 | Fuji Kinzoku Kk | 注入口金の製造方法及びその成形型 |
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Also Published As
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