DE3923673A1

DE3923673A1 - Inductive heating element for bearing surfaces - made of fixed jaw and movable jaw which rotated around bearing surface, movable longitudinally over bearing surface

Info

Publication number: DE3923673A1
Application number: DE3923673A
Authority: DE
Inventors: Paul Regele
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-04-04
Filing date: 1989-06-20
Publication date: 1990-10-11

Abstract

Induction heating loop for hardening bearing surfaces of variously shaped parts consists of a fixed (4) and moveable (5) jaw which can adapt to the different surface shaped as well as move relative to each other along the workpiece longitudinal surface by moveable jaw (5) sliding along axes (15,16). USE/ADVANTAGE - Esp. for crank shafts. By being adjustable transversely and longitudinally to the workpiece axis, the number of inductor devices required is reduced. As the loop can completely surround the workpiece, the heating time is reduced. The required heating area can be accurately heated without leading to grain growth and cracking.

Description

genus

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum induktiven Auf heizen von Lagerstellen mit unterschiedlichen Härtebrei ten und unterschiedlichen Durchmessern sowie unter schiedlicher Laufstellenbrei ten einschließlich der ein seitigen oder beidseitigen tangierenden Übergangsradien auch mit örtlichen vorkommen den unterschiedlich dicken Materialanhäufungen am Um fang des Werkstückes und am Rand der Härtezone und von unterschiedlichen Härtestel lenbreiten einschließlich der einseitigen oder beidseitigen axial hinterlegten Übergangs radien mit einer die Lager stellen bis 360 Grad umfas senden verstellbaren Schlei fe, die mit wenigstens je einem Anschluß für Strom und Kühlflüssigkeit verse hen ist.The invention relates to a Process for inductive opening heating of bearing points with different porridge ten and different Diameters as well as under different walkway porridge including the one sided or bilateral tangent transition radii also with local occurrences the different thicknesses Material accumulations at the um start of the workpiece and on Edge of the hardness zone and of different hardness levels len widths including the one-sided or two-sided axially deposited transition radii with one of the bearings make up to 360 degrees send adjustable loop fe that with at least ever a connection for electricity and coolant verse hen is.

Des weiteren betrifft die Er findung eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungs gemäßen Verfahrens.Furthermore, he concerns finding a device for Performing the invention according to the procedure.

State of the art

Zum Stand der Technik zäh len Induktorvorrichtungen die für einen bestimmten vorgege benen Durchmesser und in Ab hängigkeit der festgelegten Härtestellen- und Werkstück breite speziell für eine Ab messung hergestellt werden. Außerdem umschlingt die Heiz schleife bei diesen Induktor vorrichtungen maximal 180 Grad, dadurch ist der Wir kungsgrad und ein universel ler Einsatz begrenzt. Tough to the state of the art len inductor devices for a specific one diameter and in Ab dependency of the established Hardness points and workpiece wide especially for a measurement. The heater also wraps around loop at this inductor devices maximum 180 Degrees, this makes us efficiency and a universal Limited use.

Aus der DE-AS 14 83 016 und der DE 36 23 119 sind Verfahren und Vorrichtung zum induktiven Härten von zylindrischen La gerstellen mit zu den an grenzenden Wellenteilen hin terdrehter Übergangsradien mit einer die Lagerstellen teilweise umfassenden Schlei fe bekannt.From DE-AS 14 83 016 and DE 36 23 119 are procedures and Device for inductive Hardening of cylindrical La with the employees bordering shaft parts the transitional radii with one of the bearings partially extensive loop fe known.

Durch die zwangsläufig ge ringe Umschlingung der Heiz schleifen und der Starrheit bzw. durch die geringe Ver stellmöglichkeit ist der Wir kungsgrad und die Anwendungs möglichkeit der Heizschlei fen (Induktorvorrichtungen) relativ gering.Due to the inevitably ge rings wrapping around the heater grind and the rigidity or by the low ver the possibility is the we efficiency and the application possibility of heating loop fen (inductor devices) relatively low.

task

Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, eine In duktorvorrichtung und ein Verfahren so auszugestalten, daß die genannten Nachteil des Standes der Technik restlos beseitigt sind und die es erlaubt, bereits vor handene Härtemaschinen ein zusetzen für insbesondere Kurbelwellen beliebiger Aus gestaltung, vornehmlich je doch mit schwachen Stegen im OT-Bereich an der Pleuel lagern bzw. im Umfang und am Rande der Härtezone wechselnd von dicken auf dünne Material querschnitte Fig. 7 und 8.The invention is concerned with the task of designing a device and a method in such a way that the above-mentioned disadvantage of the prior art is completely eliminated and which makes it possible to add a design for crankshafts of any kind, especially depending on existing hardening machines Store weak webs in the TDC area on the connecting rod or alternately in the circumference and at the edge of the hardening zone from thick to thin material cross sections Fig. 7 and 8.

Außerdem befaßt sich die Er findung mit der Aufgabe Pleuel zapfenradien an Kurbelwellen gemäß Fig. 5 und 6 fehlerlos induktiv zu erwärmen wobei die Induktorvorrichtung und das Verfahren es erlaubt, daß beide Pleuelzapfen mit zwei Induktorvorrichtungen bzw. mehrere Induktorvorrich tungen übereinstimmend mit der Anzahl der vorkommenden Hubzapfen gleichzeitig in duktiv erwärmt werden. Die gleichzeitige Erwärmung der benachbarten Hubzapfen ver meidet Fehlhärtungen. Die vorgeschlagene Induktorvor richtung erlaubt auch in die sem Fall die Anwendung an be reits vorhandenen Härtema schinen. Eine weitere Auf gabenstellung zeigt Fig. 4. Hier werden die Härtezonen A, B, C, D sowie in der Breite beliebig viele Zwischenstu fen mit einerlei Induktorvor richtung wirtschaftlich in duktiv erwärmt. Auch hier kön nen bisher vorhandene Härte maschinen eingesetzt werden.In addition, the invention is concerned with the task of connecting rod journal radii on crankshafts according to FIGS . 5 and 6 without error inductively heating, the inductor device and the method allowing both connecting rod journals with two inductor devices or several Induktorvorrich lines corresponding to the number of occurring crank journals at the same time be heated ductively. The simultaneous heating of the adjacent crank pins prevents incorrect hardening. The proposed Induktorvor direction allows the application on already existing Härtema machines in this case. Another task position is shown in Fig. 4. Here, the hardness zones A, B, C, D as well as any number of intermediate steps are heated economically in a ductile manner with one inductor device. Here, too, existing hardening machines can be used.

Solutions to the task regarding the procedure

Ausgehend von einem Verfahren der gattungsgemäß vorausge setzten Art wird diese Aufga be durch die in den Patentan sprüchen wiedergegebenen Merkmale gelöst.Based on a process the generic predicted this type is set be by the in the patent sayings reproduced Features solved.

Some advantages

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein aus zwei verstellbaren Schleifenhälf ten bestehender Induktor ver wendet.In the invention Procedure becomes one out of two adjustable loop half existing inductor ver turns.

1. This adjustable speed of the loop along and across the workpiece axis reduces the number of required Induktorvor devices significantly. See drawings on pages 3, 4. In certain dimensions, a large number of hardness points can be achieved with complete coverage.
2. Because of the possible big Loop around the loop of The Auf can be almost 360 degrees heating time can be reduced. This is when induction harden the curvature and the Length change of the plant pieces especially at cure belwellen favorably influenced.
3. By the possible great Wrapping and the thereby resulting good we efficiency of the loop in induction hardening specific heating lower being held.
This will make the coarse grain formation and crack formation favorable affects what on qualitative better workpieces running. Also reduced the risk of rejects.
4. The universal application of the inductor device according to the invention including the method solves the hardening task drawings sheet 5 without the creation of new complicated hardening machines which are equipped with several generators, and moreover, it eliminates the installation of power controls for the individual inductor lines.

Die Zeichnung zeigtThe drawing shows

Fig. 1 Seitenansicht Induk torvorrichtung aufgeklappt, dadurch wird das Einfahren zwischen Bunden ermöglicht, 360 Grad Umschlingung der Schleifen 4 und 5; über 1 erfolgt die Stromzuführung; über 2 erfolgt die Kühlwas serzuführung; 3 Klemmechanis mus der Stromverbindungen elektromotorisch oder son stiger Antrieb (Einzelhei ten nicht dargestellt) mög lich; 4 feste -, 5 bewegliche Schleifenhälfte; 6 Klemmung zum Kurzschließen der Schlei fenhälfte 4 über die Kontakt stelle 7 ist bei Bedarf für Härtezone A Fig. 4 möglich. 8 Kontaktstelle; 9 Schwenk achsenmitte und Verschiebe ebene der beweglichen Schlei fenhälfte 5; 10 Schwenkrich tung; die Schwenkbewegung von 5/13 kann über Hebel an gelenkt (Einzelheiten nicht dargestellt) automatisch bis Anschlag oder in Zwi schenstufen erfolgen; 11 Gleitbacken; 12 feste Induktorhälfte; 13 beweg liche Induktorhälfte; 14 Induktorfuß. Fig. 1 side view of the inductor device unfolded, this allows entry between bundles, 360 degrees of looping 4 and 5 ; The power is supplied via 1 ; Cooling water is supplied via 2 ; 3 Clamping mechanism of power connections possible by electric motor or other drive (details not shown) possible; 4 fixed, 5 movable loop halves; 6 clamping to short-circuit the loop half 4 via the contact point 7 is possible for hardness zone A Fig. 4 if required. 8 contact point; 9 swivel axis center and shifting level of the movable loop half 5; 10 swivel direction; the pivoting movement of 5/13 can be steered via lever on (details not shown) automatically up to the stop or in intermediate stages; 11 sliding jaws; 12 fixed inductor half; 13 movable inductor half; 14 inductor foot.

Fig. 2 schmale Stellung und breite Stellung der Schleifen in Abwicklung gezeigt. 4 feste Schleifenhälfte; 9 Schwenk achsenmitte und Verschiebe ebene; 15 linke Cu-Achse für Stromübertragung; 16 rechte Cu-Achse für Stromübertra gung; 5 bewegliche Schleifen hälfte; 17 Klemmstück für Stromübertragung; Y Verstell bereich. Fig. 2 narrow position and wide position of the loops shown in processing. 4 fixed loop halves; 9 swivel axis center and shift plane; 15 left Cu axis for power transmission; 16 right Cu axis for current transmission; 5 movable loops half; 17 clamp for power transmission; Y adjustment range.

Das Verstellen von 5/13 im Verstellbereich Y bis An schlag für Verbreiterung der Härtezone oder zum Einfahren in seitliche Hinterlegungen für das Induktionshärten von Härtezone B. Fig. 4 kann manuell oder über Hebel oder Bowdenzug (Einzelheiten nicht dargestellt) erfolgen.Adjustment of 5/13 in the adjustment range Y to stop for widening the hardness zone or for entering side deposits for induction hardening of hardness zone B. Fig. 4 can be done manually or by lever or Bowden cable (details not shown).

Fig. 3 Ansicht Schleife und Vorrichtungsausschnitt für verschiedene Durchmesser; 4 feste -, 5 bewegliche Schlei fenhälfte; 11 Gleitbacken, diese werden für den jewei ligen zu härtenden Durchmes ser so eingestellt, daß die Induktionswirkstellen 18 den gewünschten Kopplungsabstand aufweisen; 9 Schwenkachsen mitte. Fig. 3 view loop and device section for different diameters; 4 fixed, 5 movable loop halves; 11 sliding jaws, these are set for the respective diameters to be hardened so that the induction active points 18 have the desired coupling distance; 9 swivel axes in the middle.

Fig. 4 zeigt auf Grund der Verstellbarkeit in Richtung Y Fig. 2 einen Ausschnitt aus den vielerlei härtetechni schen Möglichkeiten mit einerlei Induktorvorrichtung passend für einerlei Werk stückdurchmesser, welche hauptsächlich bei Kurbelwel len vorkommen. 19 Welle, 4 feste -, 5 bewegliche Schlei fenhälfte dargestellt mit den üblichen dem Übergangsradius des Werkstückes angeformten mit Dynamoblechen versehenen Wirkstellen 18 um die Härte zonen A, B, C, D möglichst wunschgemäß zu erhalten. Fig. 4 shows due to the adjustability in the direction Y Fig. 2 shows a section of the many hardness-technical possibilities with one inductor device suitable for one workpiece diameter, which mainly occur with crankshafts len. 19 shaft, 4 fixed -, 5 movable loops half shown with the usual the transition radius of the workpiece molded with dynamo plates provided with active areas 18 in order to maintain the hardness zones A, B, C, D as desired.

Fig. 5, 6, 7 und 8 zeigen Kur belwellenausschnitte mit an die Härtezonen angrenzenden unterschiedlich dicken Materialanhäufungen wie im Patentanspruch 1 und 7 und im kennzeichnenden Teil e aufgezeigt. Hierbei sind die Schleifenhälften an den In duktionswirkstellen 18 seg mentartig so aufgeteilt, daß bei Hin- und Herbewegung (X) des Werkstückes oder der In duktorvorrichtung in beson deren eingeschlossenen Winkeln am Umfang der Lauf stellen ineinander verlau fende Härtezonen E ent stehen. Fig. 5, 6, 7 and 8 show Kur belwellenausschnitt with adjacent to the hardness zones of different thickness material accumulations as shown in claim 1 and 7 and in the characterizing part e . Here, the halves of the loop are divided at the induction active points 18 in such a way that during reciprocation (X) of the workpiece or the inductor device in particular their included angles on the circumference of the barrel, interlocking hardening zones E are created.

Die Wirkungsweise des er findungsgemäßen Verfahrens mit der dargestellten In duktorvorrichtung ist fol gende: Die Induktorvorrich tung gemäß der Erfindung wird am Induktorfuß 14 im allgemeinen am schwenkbeweg lichen Gehänge eingehängt und zur Kühlwasser- und Stromübertragung über He belkraft an die Tulpen (nicht dargestellt) elek trisch leitend form schlüssig angepreßt. Die Induktorvorrichtung wird so, gekoppelt mit dem Gehänge auf die zu härtende Lager stelle mit der feststehenden Induktorhälfte 12, aufgesetzt. Anschließend wird die beweg liche Schleifenhälfte 13 eingeschwenkt, daran an schließend falls erforder lich wird die Induktorvor richtung in die seitliche Hinterlegung hineinbewegt und daran anschließend wird die bewegliche Schleifen hälfte falls erforderlich auf den endgültigen Abstand bezüglich der Gesamtbreite der erforderlichen Härte zone verstellt. Über die Klemmungen 3 werden die Klemmstücke für Stromüber tragung 17 elektrisch lei tend formschlüssig an den Kontaktstellen 8 miteinan der verbunden. Bei dem er findungsgemäßen Verfahren wird nun das Härten, das aus zwei Arbeitsgängen; dem Erwärmen und dem Ab schrecken besteht; vollzo gen, wobei das Abschrecken durch flüssige oder luft förmige Mittel erfolgt, deren Zuführungseinrichtungen üblicherweise in der In duktorvorrichtung vorgesehen sind. Nach erfolgtem Auf heizvorgang bzw. Abschreck vorgang wird in umgekehrter Reihenfolge die Induktorvor richtung wieder in Ausgangs position gebracht. Bei ein fachen Maschinen übernimmt die Induktorvorrichtung nur das Erwärmen des Werkstücks. In diesem Fall wird nach dem Erwärmungsvorgang die In duktorvorrichtung entfernt und anschließend eine Ab schreckeinrichtung zur Ein wirkung gebracht. Dies kann unter anderem durch Ein tauchen des Werkstückes in ein darunter befindliches Abschreckbad geschehen.The mode of operation of the method according to the invention with the illustrated inductor device is as follows: The Induktorvorrich device according to the invention is generally attached to the inductor base 14 on the pivoting hanger and for cooling water and power transmission via lever power to the tulips (not shown) Conductively pressed. The inductor device is so coupled with the hanger on the bearing to be hardened place with the fixed inductor half 12 , put on. Then the movable loop half 13 is pivoted in, then at the closing if necessary, the Induktorvor direction is moved into the lateral deposit and then the movable loop half is adjusted if necessary to the final distance with respect to the total width of the required hardness zone. About the clamps 3 , the clamps for power transmission 17 electrically lei tend positively at the contact points 8 miteinan connected. In the method according to the invention, hardening is now carried out in two steps; consists of warming and frightening; vollzo conditions, the quenching being carried out by liquid or air-shaped means, the feed devices of which are usually provided in the ductor device. After the heating or quenching process has taken place, the Induktorvor direction is brought back to the starting position in reverse order. In the case of simple machines, the inductor device only takes over the heating of the workpiece. In this case, the inductor device is removed after the heating process and then a quenching device is brought into effect. This can be done by immersing the workpiece in a quenching bath below.

Die in der Zusammenfassung, in den Patentansprüchen und in der Beschreibung aufge zeigten und aus der Zeich nung ersichtlichen Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombi nationen für die Verwirk lichung der Erfindung wesentlich sein.The in summary, in the claims and in the description showed and from the drawing visible features can be used both individually and also in any combination nations for forfeiture Lichung the invention be essential.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1 Stromzuführung
2 Wasserzuführung
3 Klemmechanismus der Stromverbindungen
4 feste Schleifenhälfte
5 bewegliche Schleifen hälfte
6 Klemmung zum Kurz schließen der Schlei fenhälfte 4
7 Kontaktstelle
8 Kontaktstelle
9 Schwenkachsenmitte und Verschiebeebene
10 Schwenkrichtung
11 Gleitbacken
12 feste Induktorhälfte
13 bewegliche Induktor hälfte
14 Induktorfuß
15 linke Cu-Achse für Stromübertragung
16 rechte Cu-Achse für Stromübertragung
17 Klemmstück für Strom übertragung
18 Induktionswirkstelle
19 Welle
A Härtezone
B Härtezone
C Härtezone
D Härtezone
E Härtezone
X Bewegungsrichtung
Y Verstellbereich 1 power supply
2 water supply
3 Power connection clamp mechanism
4 fixed loop halves
5 movable loops half
6 Clamp to short-circuit the loop half 4
7 contact point
8 contact point
9 center of swivel axis and shifting plane
10 swivel direction
11 sliding jaws
12 fixed inductor halves
13 movable inductor half
14 inductor foot
15 left Cu axis for power transmission
16 right Cu axis for power transmission
17 Clamping piece for power transmission
18 induction work station
19 wave
A hardness zone
B hardness zone
C hardness zone
D hardness zone
E hardness zone
X direction of movement
Y adjustment range

Claims

1.Procedure for inductive heating of bearing points with different hardness widths and different diameters, as well as under different hardness point widths including the one-sided or bilateral tangent transition radii also with locally occurring material layers of different thicknesses on the circumference of the workpiece and on the edge of the hardness zone and of different ones Hardness len widths including the one-sided or both-sided axially deposited transition radii with a bearing make up to 360 degrees encompass send axially and radially adjustable loop, which is provided with at least one connection for electricity and coolant, characterized in that

a) two relatively movable loop halves ( 4, 5 ) for retracting between coils and for reducing the diameter across the workpiece axis to each other can be moved continuously and
b) if different hardness widths are to be achieved, then the movable loop half ( 5 ) to widen the hardness zone along the workpiece axis to each other and are continuously moved
c) where the tread and / or the lateral deposits are to be cured thereon closing the fixed stand de loop half (4) is moved supply in the workpiece longitudinal axis in the lateral Hinterle including movable loop half (5) and the movable loop half (5) in the workpiece longitudinal axis is steplessly moved into the other side deposit and
d) if only the fixed standing loop half ( 4 ) should act this can be short-circuited to avoid unnecessary power losses ( 6 ) and
e) if different material accumulations in the Be hard area occur ( Fig. 5, 6, 7, 8), due to the possible looping of the two halves of the loop ( 4, 5 ) of up to 360 degrees this designed and in Segments be divided that locally a more or less deep hardness zone, supported by targeted te rotation or back and forth movement of the workpiece or the device in special included angles (X) or stand still and rotation of the workpiece alternately or the device specifically different depth and be widely hardened.

2. Device for performing the method according to claim 1 with an at least one heating loop inductor device with water-cooled loop for inductive heating men in particular crankshaft lenlaufstellen also with / or their transition radii and / or lateral deposits, characterized in that the inductor device two stepless swivel and adjustable movable against each other ver storable loops ( 4, 5 ), which has two swivel axes on a sliding level ( 9 ) with each other positively by actuating the clamping mechanisms ( 3 ) of the clamping pieces for power transmission ( 17 ) positive are interconnectable.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that with the fixed or with the movable loops half in each folding position or in each axial spread position after tightening the clamping pieces for current transmission ( 17 ) separately or hardened together who can.

4. The device according to claim 2, characterized in that if only the fixed loop half ( 4 ) is to act, this can be short-circuited to avoid unnecessary current losses by actuating the clamp ( 6 ) (z. B. hardness zone A , Fig. 4) .

5. The device according to claim 2, characterized in that the mobility of the inductor half ( 13 ) transversely to the workpiece axis retraction and extension between bilateral collars on the workpiece is guaranteed.

6. The device according to claim 2, characterized in that in the axial direction to the workpiece axis to widen the hardness zone and Einfah ren in bilateral behind a stepless Ver set (Y) of the heating loops ( 4, 5 ) to each other is possible.

7. The device according to claim 2, characterized in that by the possible Umschlin supply of the two loops halves ( 4, 5 ) of almost 360 degrees at the active points ( 18 ) can be segmented so that an optimal heating effect he aims can, with appropriate movement (X) of the workpiece or the device direction locally different deep and wide hardness zones can be achieved ( Fig. 5, 6, 7, 8).

8. The device according to claim 2, characterized in that with appropriate training of the heating loop to the knitting ( 18 ) and by adjusting the len cheeks and by the adjustability of (X and Y) continuously different diameters and widths ge can be hardened ( Fig . 3).