-
Fokusinduktor zum induktiven Oberflächenhärten an Werkstücken mit
kugeligem Querschnitt Die Erfindung bezieht sich auf einen Fokusinduktor zum induktiven
OberB.ächenhärten an Werkstücken mit kegeligem Querschnitt. E.s ist bekannt, das
Oberflächenhärten in der Weiße durchzuführen, daß das Werkstück an der Oberfläche
mittels eines von hochfrequentem Wechselstrom gespeisten Induktors durch Erzeugen
von Induktionsströmen im Werkstück erhitzt und durch anschließendes Abschrecken
;gehärtet wird.
-
Es ist auch bekannt, zu diesem Zwecke -einen Fokusinduktor zu verwenden,
d. h. einen Induktor, der an das hochfrequeinte Wechselstromnetz über :einen Transformator
angeschlossen ist.
-
Bekannt ist es ,auch, einen Fokusinduktor zugleich als Spritzbrause
auszubilden, ihn mit Kanälen und Spritzöffnungen für das Abschreckmittel zu versehen,
so daß das Werkstück nach ,erfolgtem Erhitzen ohne Veränderang seiner Lage sofort
abgeschreckt und somit an der Oberfläche gehärtet werden kann.
-
Bei diesen bekannten Einrichtungen umschließt der Induktor das Werkstück
ringförm;g, wobei zwischen denn: Werkstück und dem .Induktor rin ;geringer Abstand
eingehalten wird.
-
`" Die Erfindung bezweckt die Anpassung dieser Vorrichtung an Werkstücke
mit Oberflächen, die gegenüber der Längsachse des Werkstückes einen von einem zylyndrI.Lschen
abweichenden Verlauf besitzen, beispielsweise kegelförmig gestaltet sind.
-
Die Erfindung besteht nun .darin, daß zum Ausgleich des Einflusses
der verschiedenen Größen des Werkstückquerschnittes oder Luftspaltes zwischen Induktor
und Werkstück der Induktor an den dem größeren Werkstückquerschnitt oder Luftspalt
gegenüberliegenden Stellen einen entsprechend größeren Quemschnitt besitzt und daß
er an seiner Außenseite zwischen den Seitenkanten eine Aussparung aufweist, die
mit einem Außenmantel ,eine Abschreckmittelzufuhrkammer bildet, von welcher aus
Spritzöffnungen zum Werkstück führen.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Einzelheit der Erfindung ist der
Außenmantel am Heizring isoliert befestigt.
-
Durch- diese verschiedene Bemessung des Heizringquerschnittes wird
der Vorteil erzielt, daß in dem stärkeren Querschnitt, also auch ,gegenüber dem
größeren Werkstücksdurchmesser bzw. gegenüber dem größeren Abstand zwischen Heizring
und Werkstück, auch ein ;größerer Teil des induzierenden Stromes fließt als am schwächeren
Teil.. Infolgedessen
wird eine. richtigere Verteilung des Stromes
über die gesamte Werkstoffoberfläche erzielt, also auch eine richtige Erhitzung
der Werkstücksoberfläche an allen ihren Teilen.
-
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß durch die Aussparungen auf
der Außenseite des Induktors auch noch eine Abschreckmittelzufuhrkammer gebildet
wird. Die isolierte Befestigung des Außenmantels an dem Heizring hat den weiteren
Vorteil, daß der Induktor in seinem Außenteil nicht unter Spannung steht und daher
für die Bedienung ungefährlicher ist, da er gefahrlos berührt werden kann. Es braucht
dann auch die Abschreckmittelzufuhrleitung nicht besonders isoliert zu sein.
-
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß man durch eine
entsprechende Biemessung des Querschnittes des Heizringes an verschiedenen Stellen
des Werkstückes auch leine verschiedene Heizwirkung erzielen und dadurch die Ausdehnung
und die Tiefe der Härteschicht beliebig beeinflussen kann, beispielsweise die Tiefe
der Härteschicht .der zu erwartenden Beanspruchung des Werkstückes an dieser Stelle
genau anpassen kann.
-
Andererseits hat die Erfindung den Vorteil, daß man Werkstücke, deren
Oberfläche ,einen bestimmten räumlichen Verlauf hat, durch die verschiedenartige
Bemessung des Querschnittes des Heizringes trotzdem auf der gesamten Ausdehnung
gleichmäßig erhitzen, also auch mit einer gleichmäßig gehärteten Oberflächenschicht
versehen kann. Man hat damit die Möglichkeit, auch bei Werkstücken mit beliebigem
Querschnittsverlauf eine beliebige Ausdehnung und Tiefe der Heizwirkung im voraus
zu bestimmen und zu erzielen.
-
Durch die Regelung der Tiefenwirkung der Heizung kann dann ,auch durch
das anschließende Abschrecken der Härtegrad neben der Härtetiefe im voraus beliebig
festgelegt und erzielt werden.
-
Die Zeichnung zeigt zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung, und zwar
zeigt Fig. i einen Schnitt durch einen Fokusinduktor für ein kegeliges Werkstück,
Fig.2 einen Schnitt durch einen Fokusinduktor für ein doppelkegeliges Werkstück.
Nach Fig. i soll ein kegelförmiger Bundring i ein-er Welle 2 mit einer durch die
gestrichelten Linien i o gekennzeichneten gehärteten Oberflächenschicht versehen
werden. Der hierzu benützte Fokusinduktor besteht aus einem kegelförmigen Heizring
3 aus einem stromleitenden Werkstoff, dessen kegelige Innenfläche der k egeligen
Verjüngung des Bundringes i entspricht und der den Bundring m einem gewissen Abstand
umschließt. Der Heizring 3 ist als Fokusinduktor geschaltet und über einen Transformator
an eine Hochfrequenzstromquelle angeschlossen und erzeugt dabei in der Oberfläche
des Bun,dringes i Induktionsströme, durch die der Bundring an der Oberfläche erhitzt
wird. Der Heizring 3 ist an den Enden dicker, damit an der Stelle des stärkeren
Querschnittes des Ringes i auch eine stärkere Induktion erzielt wird. Dies ist erforderlich,
weil. der an den Enden fließende Strom nicht nur den Bundring an seiner dickeren
Stelle erhitzen soll, sondern auch in einem ;größeren Abstande von dem Werkstück
fließt als am dünneren Teil des Kegels. Der Heizring hat Spritzöffnungen q. und
trägt einen Außen-' mantel 5, der durch Bolzen 6 am Heizring befestigt isst.
-
Zwischen Heizring und Außenmantel ist eine Isolierung 7 vorgesehen,
so daß der Außenmantel. nicht unter Spannung steht. Ein Rohr 8 führt das Abschreckmittel
in den Hohlraum zwischen Heizring und Außenmantelein, wobei,ein Hahn 9 zum Regelur.
der Abschreckmittelzufuhr dient. Nach erfolgtem Erhitzen auf die .erforderliche
Abschreck. temperatur wird der Hahn 9 geöffnet, wodurch das Abschreckmittel unter
hohem Druck gegen das Werkstück gespritzt wird, womit der Härtevorgang beendet wird.
Durch Regeln der Intensität und Dauer es Erhitzans kann jede beliebige Tiefe, jeder
beliebige Grad der Oberflächenhärtung erzielt werden.
-
Bei der Ausführung nach Fig.2 soll der Doppelkegel i" einer Welle
2 mit der durch i o gekennzeichneten gehärteten Oberflächenschicht versehen werden.
Der hierzu benutzte Fokusinduktor besteht aus einem Heizring 3 mit einer zylindrischen
Bohrung i i und einem Außenmante15, der unter Zwischemlegung !einer Isolierschicht
7 mit dem Heizring verbunden ist. Spritzöffnungen 4 führen das Abschreckmittel aus
dem Hohlraum 5a zwischen Heizring und Außenmantel den Werkstück zu. Eine Rohrleitung
8 mit einen Hahn 9 führt das Abschreckmittel dem Hohlraum 5" zu. Die Innenfläche
13 des Heizringes im Hohlraum 5" hat einen doppelkegelförmigen Verlauf, und zwar
derart, daß der Heizring an seinen Enden dicker ist als in der Mitte. Der Luftspalt
zwischen dem Heizring 3 und dem Doppelkegel i" ist an den Enden größer als in der
Mitte, was aber durch entsprechende Bemessung des Heizringes ausgeglichen wird.
Auch hier kann durch entsprechende Bemessung des Heizringes, der verschiedenen Stellen
des Luftspaltes 12, der Stromstärke, der Heizdauer und der Abschreckmittelzufuhrdauer
jede beliebige Ausdehnung, Tiefe und jeder beliebige Grad der Oberflächenhärtung
erzielt werden.