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Abschreckvorrichtung für elektroinduktiv betriebene Einrichtungen
zum Oberflächenhärten In Verbindung mit elektroinduktiven Heizeinrichtungen werden
Abschreckvorrichtungen benötigt, wenn das Erhitzen der Werkstücke an der Oberfläche
dem Oberflächenhärten dienen soll. Aus metallurgischen Gründen und aus Gründen,
die in dem elektrischen Aufheizvorgang gelegen sind, ist es erforderlich, die. Abschreckvorrichtung
möglichst nahe an die Heizeinrichtung heranzubringen. Außer Einrichtungen zum Oberflächenhärten,
bei denen Heizeinrichtung und Abschreckvorrichtung dicht benachbart, jedoch getrennt
vorgesehen sind, ist auch, wenn auch nicht vorvei#öffentlicht, vorgeschlagen worden,
einen Teil der Heizeinrichtung, beispielsweise die rückwärtige Windung einer Spule
als Ahschreckeinrichtung auszubilden, d. h. also sie hohl auszuführen und mit Schlitzen
oder Löchern zu versehen, so daß das dem Hohlleiter zugeführte Abschreckmittel auf
die erhitzte Oberfläche austreten kann. Bei beiden Arten von Abschreckeinrichtungen
ist ferner vorgeschlagen worden, Preßluftzuleitungen vorzusehen, die einen Preßluftstrom
unter der Heizeinrichtung hindurch in Richtung auf die eigentliche Abschreckeinrichtung
austreten lassen, damit das Abschreckmittel, vorzugsweise Wasser, nicht unter die
Heizeinrichtung zurücktreten und dort zu Störungen an der noch nicht hinreichend
aufgeheizten Oberflächenschicht des Werkstückes Veranlassung geben kann. Solche
Störungen würden beispielsweise zu Weichfleckigkeit oder ähnlichem führen.
Einrichtungen
dieser Art haben sich an sich bewährt, indes ergeben sich trotz der geschilderten
-Maßnahmen und Anwendung reichlicher -Mengen Abschreckmittel Härtefehler, die in
einer ungleichmäßigen Ausbildung der Härteschicht bestellen Es konnte ermittelt
«-erden, daß diese zunächst nicht erklärbaren Fehler zurückzuführen sind auf eine
ungleichmäßige Verteilung des Abschreckmittels über die Oberfläche des Werkstückes,
die aber nicht dadurch behoben werden konnten, daß mit reichlichem Überschuß an
Abschreckmitteln gearbeitet wurde. Durchgeführte -'ersuche ergaben, daß offenbar
infolge der großen Geschwindigkeit, mit der das Aufheizen und Abschrecken im fortschreitenden
elel~tro-indul:-tiven Verfahren erfolgt, bereits der an sich geringe Druckabfall
in der mit Schlitzen und Löchern versebenen Abschreckvorrichtung und die damit verbundene
geringfügig ungleichmäßige Verteilung des Abschreckmittels genügt, um die erivälinten
Härtefehler hervorzurufen. Selbst bei Werkstücken verhältnismäßig geringer Abmessungen
ist dieser Fehler zii beobachten und er nimmt mit steigender Werkstücksabmessung,
insbesondere bei großen, breiten Körpern zu.
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L m dieser Schwierigkeit in den Abschreckvorrichtungen für elektroinduktiv
betriebene Heizeinrichtungen zum Oberflächenhärten von metallischen Gegenständen
zu begegnen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen. daß die in unmittelbarer Nähe
des Werkstückes liegende Abschreckmittelleitung in zwei in Längsrichtung verlaufende
Hohlräume unterteilt wird. Der vordere dieser Hohlräume dient als Verteilerraum
für das zugeführte Abschreckmittel und ist mit dem rückwärtigen, als Spritzraum
dienenden Hohlraum durch mehrere senkrecht zur Zuströmrichtung angeordnete Öffnungen
verbunden. Diese Ausbildung wird gemäß der Erfindung angewendet für die Zuleitungen
für das eigentliche Abschreckmittel, vorzugsweise Wasser und auch für die Preßluft,
die ein Zurücktreten des Abschreckmittels unter die Heizeinrichtung verhindert.
Wenn die Abschreckvorrichtung in die letzte `Findung der eigentlichen Heizeinrichtung
eingebaut ist, so wird die betreffende Windung der Heizeinrichtung in der gekennzeichneten
Weise ausgebildet. Gerade für die letztgenannte Ausbildungsform sind die Maßnahmen
gemäß der Erfindung von besonderem Vorteil: denn an sich könnte die gleichmäßige
Druckverteilung in der Abschreckvorrichtung auch durch die Anordnung einer -Mehrzahl
von Zufuhrstutzen erreicht werden. Abgesehen davon, daß die Zuleitungen die Übersicht
über die Gesamtvorrichtung erschweren, ergeben sich durch eine größere Anzahl von
Zuleitungen zunehmende Schtvierigkeiten mit der Dichtung. Noch wesentlicher aber
ist, daß die Zufuhrstutzen oder Tüllen am metallischen Leiter selbst aus Metall
hergestellt sein müßten und infolgedessen eine Vergrößerung der -,-o-irliaiideneti
Metallmasse ergeben würden. Gr;>ßere lletallmassen geben aber zu einer Störung des
elektrischen Feldes Veranlassung.
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Insbesondere bei großen Werkstücken kann es vorteilhaft sein, um die
@'ereinheitlicliung des Druckes auf der gesamten Länge der Abschreckeinrichtung
sicherzustellen. die Durchtrittsquerschnitte der 1`erbindungsöffnungen zwischen
Verteiler- und Spritzraum mit zunehmendem Abstand vom Zulaufstutzen abnehmen zu
lassen. Wenn bei besonders großen Werkstücken mehrere Stutzen vorgesehen sind, so
wird entsprechend verfahren, wobei dann der geringste Durchtrittsquerschnitt der
Verbindungsöffnungen etwa in der Mitte zwischen je zwei Zuführungsstutzen liegt.
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Elektroinduktive Heizeinrichtungen zum Oberflächenhärten von metallischen
Gegenständen, bei denen rückwärtige Heizleiterteile als Zuführung für die Abschreckmittel
ausgebildet oder bei denen getrennte Abschrechvorrichtungenvorgesehen sind. weisen
eine besonders geringe Bauhöhe auf. wenn die Abschreckvorrichtung die -Merkmale
der Erfindung aufweisen. Dichtungsschwierigkeiten sind auf ein Mindestmaß beschränkt
und die Herstellung der Einzelteile ist besonders einfach. 1'or allem wird die Ströinungsgescli-,vindigheit
und der Druck des eigentlichen Abschreckmittel: und der Preßluft so reguliert, daß
Härtefehler auch bei verhältnismäßig sparsamem Gebrauch von Abschreckmitteln nicht
auftreten.
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Im nachfolgenden wird an Hand von Ausführungsbeispielen, die in den
Zeichnungen dargestellt sind, die Erfindung näher erläutert Abb. i stellt eine Ansicht
einer Heizeinrichtung dar, die mit einer Abschreckvorrichtung gemäß der Erfindung
versehen ist. wobei die Heiz- bzw. Abschreckvorrichtung im Schnitt dargestellt ist:
Abb. 2 ist eine andere Ansicht der gleichen Vorrichtung ohne das Werkstück.
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Die Heizeinrichtung stellt eine das Werkstück umfassende Spule dar.
Das. Werkstück i selbst ist ein Bolzen, der in Pfeilrichtung i i fortschreitend
durch das Heizgerät hindurchwandernd an der Oberfläche aufgeheizt und abgeschreckt
wird. Das Heizgerät 2 wird durch Zuführungen 3, die bei q. gegeneinander isoliert
sind, gespeist. Die Zuführungen 3 sind hohl ausgebildet und dienen der Zufuhr des
Abschreckmittels, das in Richtung der Pfeile 5 zuströmt. Das Abschreckmittel gelangt
zunächst
in die Verteilerkammer 6 gemäß der Erfindung, die in der Heizspule vorgesehen ist.
Die Verteilerkammer ist von der eigentlichen Spritzkammer 8 durch eine Zwischenwand
abgetrennt; die mit Durchtrittsöffnungen 7 versehen ist, die senkrecht zur Zuströmrichtung
des Abschreckmittels angeordnet sind. Die Spritzkammer 8 besitzt eine oder mehrere
Reihen Spritzöffnungen g bzw. io, von wo aus das Abschreckmittel auf die in der
Spule auf Härtetemperatur erhitzte Oberflächenzone des zu behandelnden Werkstückes
austritt. Die Durchtrittsquerschnitte der Öffnungen 7 nehmen von der Anschlußstelle
der Stutzen 3 zur Mitte der gegenüberliegenden Seite des Ringes stufenweise ab.
Die Anordnung der Zwischenwand zwischen Verteilerkammer und Spritzkammer stellt
eine gleichmäßige Druck- und Geschwindigkeitsverteilung für das Abschreckmittel
auf dem ganzen Umfang sicher, und, diese Wirkung wird unterstützt durch die Abnahme
der Querschnitte der Durchtrittsöffnungen 7. Eine Doppelreihe von Austrittsöffnungen
g, io wird dann vorgesehen, wenn große Abschreckmittelmengen für den Härtevorgang
erforderlich werden. In vielen Fällen wird jedoch auch mit einer einzigen Reihe
auszukommen sein.
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Die Herstellung eines solchen Gerätes, das Heizeinrichtung und Abschreckeinrichtung
in sich vereinigt, ist verhältnismäßig einfach, da die Verteilerkammer aus Vierkantrohr
gebogen wird. Es kann aber auch die Kammer aus dem vollen Werkstoff durch Drehen
herausgearbeitet werden, wobei die Kammer sodann durch einen aufgelöteten oder aufgeschweißten
Deckel verschlossen wird. Auch die Spritzkammer kann aus einem Stück herausgedreht
werden, wobei dann Spritzkammer - und Verteilerkammer, beispielsweise durch Hartlöten,
miteinander verbunden werden.
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In Abb. 3 ist im senkrechten Schnitt eine Luftbrause dargestellt,
die vor der Heizeinrichtung anzuordnen ist, um zu vermeiden., daß das Abschreckmittel
unter die Heizeinrichtung zurücktritt. Eine derartige Einrichtung wird zweckmäßig
aus Isolierwerkstoff, wie beispielsweise Kunstharzpreßstoff o. dgl., hergestellt.
Die Einrichtung selbst besteht ganz entsprechend der Vorrichtung nach Abb. i aus
einer Verteilerkammer 15 und einer Spritzkammer 16, die miteinander durch Öffnungen
17 in Verbindung stehen. Die Kammer 16 besitzt ihrerseits Öffnungen 18, die auf
die Werkstüekoberfläche gerichtet sind. Die Preßluftzufuhr erfolgt beispielsweise
in Achsrichtung. Bei der Herstellung wird so verfahren, daß die Kammern 15 und i6
aus einem einheitlichen Stück ig herausgedreht werden. Die Kammern werden durch
einen Deckel 2o verschlossen, an welchem ein ringförmiger Vorsprung 13 vorgesehen
ist, der in eine entsprechende Nut des Teiles ig eingreift Ferner. ist an dem Deckel
ein Ansatzring 1q. vorgesehen, der sich mit einem entsprechenden Ring des Teiles
ig beim Zusammensetzen zur Zwischenwand ergänzt. Die Durchtrittsöffnungen werden
aus herstellungstechnischen Gründen zweckmäßig in dem Ansatzring 1q. angebracht.
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Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform einer Einrichtung gemäß
der Erfindung, bei der Heizgerät, Spritzeinrichtung und Preßlufteinrichtung zu einem
einzigen Block äußerst geringer Bauhöhe und Breite vereinigt sind, ist in Abb. q.
im Schnitt dargestellt. Das Heizgerät 21 aus Kupfer oder ähnlichem gut leitendem
Werkstoff, .ist als Verteilerkammer ausgebildet und ist mit der gesondert hergestellten
Spritzkammer 22 dicht verbunden. Die Spritzkammer selbst kann aus Kupfer oder einem
Isolierwerkstoff hergestellt sein. An einem Flansch dieser Spritzkammer 22 ist ein
Block 23 aus Isolierwerkstoff festgeschraubt. In diesem Block 23 ist für die Preßluft
eine Verteilerkammer 2q. vorgesehen, die durch Öffnungen mit der Blaskammer 25 in
Verbindung steht. Beide Kammern sind durch Drehen aus einem Vollstück des Isolierwerkstoffes
herausgearbeitet, und die Kammern selbst werden durch eine Platte 26 aus Isolierwerkstoff
abgeschlossen. Die Zufuhr des Abschreckmittels und der Preßluft zu den Kammern 21
bzw. 24 erfolgt in radialer Richtung. Die Spritzlöcher 27 und die Blaslöcher 28
sitzen in Schrägflächen, die einen besonders günstigen Austrittswinkel der beiden
Mittöl auf die Werkstückoberfläche gewährleisten.
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Für die Behandlung ebener Werkstücke großer Breite, wie beispielsweise
Panzerplatten o. dgl., können ganz entsprechende Vorrichtungen benutzt werden, die
in die Ebene abgewickelt sind. Abb. 5 und 6 zeigen eine derartige Einrichtung in
Draufsicht und Querschnitt in Verbindung mit einem Werkstück i in der Form einer
Platte. Der Heizleiter 2 ist mit der Verteilerkammer 6. und der Spritzkammer 8 ausgerüstet,
wobei die Verbindung durch die Trennwand hindurch mittels der Löcher 7 gewährleistet
ist. Der Austritt des Abschreckmittels erfolgt durch die Löcher g. Unmittelbar hinter
dem Heizleiter 2 ist die Preßlufteinrichtung ig vorgesehen, ebenfalls mit Verteilerkammer
i5, Blaskammer 16, den Verbindungslöchern 17.
Die Preßluft tritt durch die
Öffnungen 18 auf die Oberfläche aus. Die Herstellung dieses Teiles kann ganz entsprechend
der Herstellung nach Abb. 3 erfolgen, wobei die
Einzelteile nicht
durch Drehen, sondern durch Ausstechen aus dem vollen erfolgt.
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Die Löcher iS für die Preßlufteinrichtung sind in einer Schrägfläche
angeordnet. Die Austrittsstelle kann aberauch so ausgebildet sein, wie dies für
die Austrittsstelle des Spritzmittels dargestellt ist. Eine Schräganordnung ist
sowohl bei der Abschreckeinrichtung als auch der Preßlufteinrichtung dann angezeigt,
wenn aus besonderen betrieblichen Gründen nicht mit einer Reihe Üffnungen auszukommen
ist, sondern zwei oder auch mehrere Reihen vorgesehen «-erden müssen.
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Die Erfindung ist beschrieben in Verbindung mit Härteeinrichtungen.
Die Vorrichtungen gemäß der Erfindung sind aber auch überall dort anwendbar, -wo
im Anschluß an ein elektroinduktives Erhitzen ein Abkühlen des Werkstückes erforderlich
wird. so beispielsweise beim Anlassen o. d.-1.