DE4226291C2

DE4226291C2 - Device for hardening parts

Info

Publication number: DE4226291C2
Application number: DE4226291A
Authority: DE
Inventors: Heinz Autenrieth; Fritz-Otto Link; Hubert Singer; Gunter Funk; Willy Imboden
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1992-08-08
Filing date: 1992-08-08
Publication date: 2001-03-08
Anticipated expiration: 2012-08-09
Also published as: CH686373A5; DE4226291A1; FR2694572B1; FR2694572A1

Description

State of the art

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Härten von Teilen wie Sägeblättern oder dergleichen mit einem Induktor. Bei derartigen Vorrichtungen wird mittels eines durch einen Induktor geführten hochfrequenten Stromes ein magnetisches Wechselfeld im Bereich der zu härtenden Gegenstände erzeugt. Die in diesen Gegenständen indu zierten Wirbelströme bedingen durch ohmsche Verluste eine Erwärmung, die aufgrund des Skineffekts im wesentlichen in der oberen Rand schicht der zu härtenden Gegenstände auftritt.The invention relates to a device for hardening parts such as Saw blades or the like with an inductor. With such Device is guided by an inductor high frequency current an alternating magnetic field in the area of objects to be hardened. The indu in these objects decorated eddy currents cause heating due to ohmic losses, which due to the skin effect essentially in the upper edge layer of objects to be hardened occurs.

Aus der DE-PS 19 11 277 ist eine Vorrichtung zum Härten der Zähne und Zahnfüße von Kreissägeblättern bekannt, bei der der Induktor ein Paar im Abstand zueinander angeordnete, radial sich erstreckende und zwischen sich den Außenumfang des Kreissägeblattes aufnehmende Seitenschenkel aufweist, welche von einem Induktionsstrom mit einer Frequenz von ca. 10 KHz durchflossen und an ihren radialen Enden mittels eines Querschenkels miteinander verbunden sind. Der Induktor weist ferner Blöcke auf, die den Magnetfluß bündeln und loka lisieren, wodurch je ein ringförmiges Wechselmagnetfeld um die Zahnhöhe und den Zahnfuß generiert wird. Die auf diese Weise indu zierten Ströme erwärmen so den gesamten Zahn und Zahnfuß des Säge blattes. Eine nachfolgende Abschreckung mittels Luft oder Wasser führt zur gewünschten Härtung. From DE-PS 19 11 277 is a device for hardening the teeth and tooth bases of circular saw blades, in which the inductor is a Pair of spaced, radially extending and receiving the outer circumference of the circular saw blade between them Has side legs, which by an induction current with a Frequency of about 10 KHz flowed through and at their radial ends are connected to each other by means of a cross leg. The inductor also has blocks that concentrate the magnetic flux and loka lize, whereby a ring-shaped alternating magnetic field around the Tooth height and the tooth base is generated. The indu in this way decorated currents heat the entire tooth and tooth base of the saw leaf. Subsequent air or water deterrence leads to the desired hardening.

Im Artikel "Erhöhung der Standzeiten von Verschleißteilen in der Feinwerktechnik durch Impulshärten" von F. Früngel u. a. (feinwerk technik und mikronik, 76. Jahrgang, Heft 3, Seiten 85 bis 152) wird ein induktives Hochfrequenzhärten mittels durch einen Impuls er zeugter Wirbelströme beschrieben. Die dabei auftretenden hohen Frequenzen von ca. 27 MHz erfordern ein genaues Abstimmen und Positionieren des Induktors zum Werkstück. Ein kontinuierlicher Härtebetrieb ist deshalb nur bedingt möglich.In the article "Increasing the service life of wearing parts in the Precision engineering through impulse hardening "by F. Früngel et al. (Feinwerk technik und mikronik, 76th year, volume 3, pages 85 to 152) an inductive high-frequency hardening by means of a pulse described eddy currents. The highs that occur Frequencies of approximately 27 MHz require precise tuning and Position the inductor to the workpiece. A continuous one Hardening operation is therefore only possible to a limited extent.

Aus der DE-OS 24 01 170 ist bereits eine Vorrichtung zum Härten von länglichen Werkstücken, wie beispielsweise Sägeblättern bekannt, wobei zwei mit Abstand benachbart zueinander angeordnete schleifenförmige Leiter vorgesehen sind, zwischen denen sich die zu härtenden Sägeblätter hindurch bewegen.From DE-OS 24 01 170 a device for Hardening elongated workpieces, such as Saw blades are known, with two spaced apart arranged loop-shaped conductors are provided are between which are the saw blades to be hardened move through.

Advantages of the invention

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß mit einer Induktoranordnung Teile, insbesondere Sägeblätter mit unterschiedlichen Zahnformen und Zahngrößen, an ihrer Oberfläche kontinuierlich gehärtet und/oder thermisch gerichtet werden können. Die schleifenförmigen Leiter sind derart angeordnet, daß zwischen den Leiterschleifen ein homogenes Magnetfeld entsteht, in das Sägeblätter entsprechend ihrer Zahnhöhen "eintauchbar" und mit geringem Spiel hindurch bewegbar sind.The device according to the invention with the characteristic features of the main claim has the advantage that with an inductor arrangement Parts, especially saw blades with different tooth shapes and Tooth sizes, continuously hardened on their surface and / or can be thermally directed. The loop-shaped conductors are arranged such that a homogeneous between the conductor loops Magnetic field is created in the saw blades according to their tooth heights are "submersible" and can be moved through with little play.

Das auf diese Weise jeden Zahn senkrecht durchdringende Magnetfeld erzeugt eine Wirbelstromstruktur mit an den Zahnspitzen gegen läufigen Strömen, die sich zumindest teilweise aufheben, so daß ein Überhitzen dieses wichtigen Bereiches vermieden wird.The magnetic field penetrating each tooth vertically in this way creates an eddy current structure with at the tooth tips against currents that cancel at least partially, so that a Overheating this important area is avoided.

Ferner drückt der Skineffekt die Ströme aus der Zahnwurzel an den Zahnflankenbereich, so daß sich die Zahnwurzel nicht bzw. nicht sehr stark erwärmt und deshalb auch nicht gehärtet wird. Die "weiche" Zahnwurzel verleiht dem Sägezahn ein hohes Maß an Stabilität und Zähigkeit. Es ist jedoch möglich, durch variieren der Eintauchtiefe auch die Zahnwurzel zumindest teilweise zu härten. Außerdem kann, da die sich erwärmenden Zonen verhältnismäßig klein bleiben, der "Selbstabschreckeffekt" ausgenützt werden, wodurch Spannungsrisse vorteilhaft vermeidbar sind. Die so gehärteten Sägeblätter oder dergleichen werden durch die Härtung nicht "verzogen", das heißt, sie behalten im wesentlichen ihre Form und müssen deshalb nicht nachträglich thermisch gerichtet werden.The skin effect also presses the currents from the tooth root to the Tooth flank area, so that the tooth root is not or not very strongly heated and therefore not hardened. The soft" Tooth root gives the sawtooth a high degree of stability and Toughness. However, it is possible to vary the depth of immersion also to harden the tooth root at least partially. In addition, there the warming zones remain relatively small, the "Self-deterrent effect" can be exploited, causing stress cracks are advantageously avoidable. The saw blades or hardened in this way The like is not "warped" by the hardening, that is, they essentially keep their shape and therefore do not have to subsequently be thermally straightened.

Die örtliche Ausdehnung des erzeugten Magnetfeldes bleibt gering, wenn der Durchmesser der schleifenförmigen Leiter die gleiche Größenordnung wie die Höhe der zu härtenden Zähne der Sägeblätter aufweist, wodurch dann die benötigte Magnetfeldenergie und damit die zuzuführende elektrische Energie minimiert werden.The local expansion of the magnetic field generated remains low, if the diameter of the loop-shaped conductor is the same Order of magnitude like the height of the teeth of the saw blades to be hardened has, which then the required magnetic field energy and thus the electrical energy to be supplied can be minimized.

drawing

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung unter Angabe weiterer Vorteile näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Induktoranordnung in Seitenansicht mit einem durchlaufenden Sägeblatt, Fig. 2 eine Ansicht der Fig. 1 von oben mit geschnittenem Induktor und Fig. 3 einen einzelnen Sägezahn.An exemplary embodiment is shown in the drawing and is explained in more detail in the following description, stating further advantages. In the drawings Fig. 1 shows an inductor arrangement in side view with a continuous saw blade, Fig. 2 is a view of FIG. 1 from above with cut inductor and Fig. 3 a single sawtooth.

description

In Fig. 1 ist eine Härtevorrichtung mit einem aus zwei Leitungen 14 bestehenden Induktor 10 gezeigt, dessen Enden 12 an nicht darge stellte Funktionseinheiten, wie Hochfrequenzgenerator, Steuer- und Regeleinheiten usw., angeschlossen ist. In Fig. 1, a hardening device is shown with an inductor 10 consisting of two lines 14 , the ends 12 of which are connected to functional units, not shown, such as high-frequency generator, control and regulating units, etc.

Jeder Leiter 14 weist einen Zu- und Abführbereich 16 und einen kreisförmigen Schleifenbereich 18 auf. Die beiden Leiter 14 sind zueinander parallel und mit Abstand angeordnet (Fig. 2). Ferner sind die Leiter 14 innen hohl und bestehen aus Silber oder einer Silberlegierung. Der Hohlraum 20 kann im Bedarfsfall von einer Kühlflüssigkeit durchströmt werden.Each conductor 14 has a feed and discharge area 16 and a circular loop area 18 . The two conductors 14 are arranged parallel to one another and at a distance ( FIG. 2). Furthermore, the conductors 14 are hollow on the inside and consist of silver or a silver alloy. If necessary, a cooling liquid can flow through the cavity 20 .

In den Abstand zwischen den Leitern 14 des Induktors 10 wird ein zu härtendes Sägeblatt 22 mittig und so eingebracht, daß die Sägezahn spitzen 24 eine vorbestimmte Eintauchtiefe t, gemessen von der unteren Innenseite des kreisförmigen Leiters 14, im selben zu liegen kommt. Die Eintauchtiefe t wird bestimmt durch die Zahnhöhe und die Größe des erwünschten Härtebereichs 26 zwischen den einzelnen Zähnen 28.In the distance between the conductors 14 of the inductor 10 , a saw blade 22 to be hardened is introduced in the middle and in such a way that the sawtooth tips 24 have a predetermined immersion depth t, measured from the lower inside of the circular conductor 14 , in the same. The immersion depth t is determined by the tooth height and the size of the desired hardness range 26 between the individual teeth 28 .

Das Sägeblatt 22 füllt den Abstand zwischen den Leitern 14 mit geringem Spiel aus. Zur Anpassung der lichten Weite an die Breite unterschiedlicher Sägeblätter kann ein Leiter 14 beweglich ange ordnet sein.The saw blade 22 fills the distance between the conductors 14 with little play. To adjust the clear width to the width of different saw blades, a conductor 14 can be arranged to be movable.

Beim Härtevorgang läuft das Sägeblatt 22 kontinuierlich in Richtung des Pfeiles 30 und bewegt so die Zähne 28 durch das homogene Magnet feld des Induktors 10. Dabei werden im Zahn 28 Wirbelströme 32 (Fig. 3) induziert, die aufgrund des Skineffekts an die Zahnflanken 34 und wegen des Proximitieeffekts an die dem Induktor am nächsten liegenden Zahnflächen gedrängt werden. In der Zahnspitze 24 sind die Stromrichtungen gegenläufig und somit die effektive Stromdichte gering, so daß dieser Bereich vorwiegend durch Wärmeleitung aus den Zahnflanken erwärmt wird. During the hardening process, the saw blade 22 runs continuously in the direction of the arrow 30 and thus moves the teeth 28 through the homogeneous magnetic field of the inductor 10 . Eddy currents 32 ( FIG. 3) are induced in the tooth 28 and are pushed onto the tooth flanks 34 due to the skin effect and onto the tooth surfaces closest to the inductor due to the proximity effect. In the tooth tip 24 , the current directions are opposite and thus the effective current density is low, so that this area is mainly heated by conduction from the tooth flanks.

Die Zahnwurzel 36 wird bei nicht allzugroßer Eintauchtiefe ebenfalls nicht durch Wirbelströme erwärmt, so daß durch dieses "Kälte reservoir" nach dem Austreten des Zahnes 28 aus dem Magnetfeld des Induktors 10 der Zahn 28 durch den Selbstabschreckeffekt gehärtet wird. Auf diese Weise entsteht ein fließender Übergang vom weichen Gefüge der Zahnwurzel 36 zu den gehärteten Zahnflanken 34 und der Zahnspitze 24. Mittels des jeden Zahn 28 senkrecht durchdringenden Wechselmagnetfeldes wird eine für Sägeblätter optimale Härtestruktur erzielt.The tooth root 36 is also not heated by eddy currents if the immersion depth is not too great, so that the tooth 28 is hardened by the self-quenching effect after this tooth 28 emerges from the magnetic field of the inductor 10 due to this “cold reservoir”. In this way, there is a smooth transition from the soft structure of the tooth root 36 to the hardened tooth flanks 34 and the tooth tip 24 . By means of the alternating magnetic field penetrating each tooth 28 vertically, an optimal hardness structure for saw blades is achieved.

Um gängige Sägeblätter zu härten, wird ein Induktor 10 aus Vierkant silberrohr verwendet, der eine Querschnittsfläche von 3 mm × 3 mm und eine Wandstärke von 0,5 mm aufweist und zu einer kreisförmigen oder ovalen Schleife mit 8 mm Durchmesser geformt ist. Zwei dieser Schleifen sind parallel und in einem solchen Abstand zueinander angeordnet, daß das Sägeblatt mit geringem Spiel von beispielsweise 1 mm hindurchgeführt werden kann.In order to harden common saw blades, an inductor 10 made of square silver tubing is used, which has a cross-sectional area of 3 mm × 3 mm and a wall thickness of 0.5 mm and is shaped into a circular or oval loop with an 8 mm diameter. Two of these loops are arranged in parallel and at such a distance from one another that the saw blade can be passed through with little play, for example 1 mm.

Mit der beschriebenen Anordnung lassen sich Sägeblätter, Sägeblätter mit geschränkten Zähnen, Kreissägeblätter sowie ähnliche flache Gegenstände, aber auch Meißel oder Messer an ihrer Oberfläche kon tinuierlich und in kürzester Zeit härten und/oder richten.With the arrangement described, saw blades, saw blades with set teeth, circular saw blades and similar flat ones Objects, but also chisels or knives on their surface Harden and / or straighten continuously and in the shortest possible time.

Claims

1. Device for hardening flat, elongated and / or pointed parts, in particular saw blades with an inductor which has at least two loop-shaped conductors which are adjacent at a distance and between which the parts to be hardened can be moved, characterized in that the conductors ( 14 ) hollow inside and a high-frequency alternating current with a frequency between 1 and 5 MHz flows through them.

2. Device according to claim 1, characterized in that the average diameter of the loop-shaped conductors ( 14 ) has the same size arrangement as the height of the sections ( 28 ) to be hardened.

3. Device according to claim 2, characterized in that the sections ( 28 ) to be hardened are immersed in the inductor according to their size and shape with a predetermined depth (t).