DE767227C - Verfahren und Vorrichtung zum Oberflaechenhaerten von metallischen Gegenstaenden mittels induktiver Erhitzung - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Oberflächenhärten von metallischen Gegenständen mittels induktiver Erhitzung Es ist bereits bekannt, sich zur Oberflächenhärtung von metallischen Gegenständen, insbesondere Stahlgegenständen, der induktiven 1?rwärmung zu bedienen. Die Erhitzung der zu härtenden Oberflächenteile wird mittels ein- oder mehrwindiger Spulen durchgeführt, die entweder unmittelbar oder unter Zwischenschaltung eines Transformators an eine «'echselstromquelle, vorzugsweise hoher Frequenz, angeschlossen werden. Um die erforderliche Einwirkung durch die Spulen sicherzustellen, ist es notwendig, die Spulen um das zu behandelnde Werkstück herumzulegen oder aber die Spulen mit Zu- und Rückleitung über der Werkstückoberfläche anzuordnen. Die aus elektrischen Gründen bedingte Tatsache, daß sich der Stromkreis der Spule in unmittelbarer Nähe des Werkstückes schließen muß, bringt es mit sich, daß auch Werkstückteile einer Induktionswirkung und damit einer Temperaturerhöhung unterliegen, die eine Härtung nicht erfahren oder aus anderen Gründen auf normaler oder wenig erhöhter Temperatur gehalten werden sollen.
• Bisher hat man nun geglaubt, die Erhöhung der Temperatur in einzelnen Werkstückteilen bzw. die Vermeidung von Temperaturerhöhungen in anderen Werkstückteilen durch

  rein elel:trisclf: \lai.lnalunen lieg infln@seu zu

  müssen. @o sind ttr@llila@e gC'lnallil tltirtlen,

  die Spule in (Ier \ ähe tlcr `tt'ile ii. an tic#tit'ii

  Temperaturerhöhungen zunl @tvechc tlc#r

  Ilärtung erwünscht «-aren, mit verll:i@tnis-

  mäßi- geriltgen Ouersehnittt#tt und enger

  K(ilililttn@ zu versehen. so tla(.l gr@iße Strom-

  konzentration und sannt >tark(# Feldlinien-

  verdichtung im Werkstück erz;@u-t wurde.

  In der Nähe dci- Stefleii dagegen. all denen

  (las Werkstück nicht geli:irtet werden sollte.

  wurde die Spule Illit czrliiiltiiisni:ii.li'# gro(leiit

  Otterschtfitt vers°Aeil und eilte verhältnis-

  mäßi- schlechte Kopplung liergestell;. 1);e

  Folge davon ist eine gvrin(re @troml:onzt#n-

  tration und damit geringe Feldlinienclichte

  im Werkstuck all (seil liztreftenden Stellen.

  so claß tiperwünschte `I'etn(ieraturerläölitingeii

  verhindert «-erdelf konnten. AUCh zum

  Schutz der lVerkstückkanten vor L'herhitzun-.

  Verbrennen u. cl"l. sind entsprechende elek-

  trische Maßnahmen vorgeschlagen worden.

  Auf diese Weis- war es im allgemetllen

  mit gutem Erfolg möglich. in -den Werk-

  stücken die für die teilweise Oberilächen-

  liärtung erwünschte `f einperaturverteiltin-

  sicherzustellen. Allerdings gelingt es je nach

  Form und Ausbildung des~zii behandelnden

  Werkstückes nicht immer, den gewünschten

  Erfolg in vollem Maße zti erzielen. \her

  al>gesellen hiervon bringt die erforderliche

  stetige cid:r sprunghafte Änderung des

  Spulenduerschnittes und die unterschiedliche

  I?ittstellung der Kopplung der einzelnen

  Spulenabschnitte# gegenüler (turn Werkstück

  Nachteile in elektrischer Hinsicht finit sich:

  denn diese Mattnahmen Nahen zur Folge. saß

  in einzelnen Abschnitten der Spule, li:diiigt

  durch @treuuligen u. (1g1.. auf einen günstigen

  elektrischen Wirkungsgrad verzichtet werden

  muß, wodurch. insgesamt gesellen. eine

  schlechte

  der zur Vc rfügung

  gestellten elektrischen 1:nergie bzw. der e@c#1;-

  trischen Anlage hervorgerufen wird.

  Die I?rflndung hat '--s sich zur Aufgabe

  gemacht. clies°ii dem induktiven I?rhitzen

  anhaftenden Man-e1 zu beseitigen, und zwar

  sowohl in betu- auf Verfahren, frei denen es

  darauf ankommt. nur eitie'teiltveise Tem(ie-

  raturerhühumg bzw. Ilärtun- der Oberfläche

  durchzuführen. als auch auf solche. hei deuten

  Kantenteile o. d-1. geschützt werden müssest.

  Die Maßnahmen g;#mä ß der l:rtin(tung sollen

  derart sein, (laß der elektrische Wirkun-s-rad

  der elektrischen Anlage nicht lieeititriic liti.t

  wird. Die I?rtiii(Isiiig löst diese Aufgabe

  dadurch. saß (lie gewünschte Temperatur-

  verteilung in seit Oherfl:ichenschichten (le#

  zu härtenden Werkstückes nicht wie bisher

  auf elektrischem Wege erzielt wird, sondern

  ausschließlich durch wärinetcchnische Mali-

  nahinrii. Zu di@#etil Z-"uel< th#r @:It@ttl:-

  I'@1" #@l ati@@C'i1linlii 111?tl :t1I:@@''lrtlt'.t#I. '-f:lV@

  @@its offne lüilifun@ #1s @,@@'rfcaiielccs III@.@li@a

  ist uutl atuler@eit@ itn @esanttc#11.@ rrf,@:iicl;

  (fit elelarischen \-@Irlle@lin@un@:il .für eitle

  giwlchntal.itge Und :dlseiti@ `I-Llllit@ r@tt@r-

  :rhirfnnl@r 1111,1 auch :In den @tvileli

  !#e#-eben ist. tliz.- nicht gehärtet ZS"erth'll (i(It'r

  aus anderen i iründen eine "i*@°itii,er;ittti"-

  @r(iiilitui" flicht erfahren sollen. I:s ist zwar

  all sich bekannt. inerliindutl@ Init Induk-

  ttirei@ ill Forni von `(eilen (:(ler L.eiterschlei-

  fen zu kühlen. Insheson(lere bei Spulütt i:t

  sc1ion vtirgesch(agen wcyrcleii. fliese litilil aus-

  zuhilden und In;t @iiritz%@ttnunt@ett zu. ver-

  sehen, die auf (las Werkstück gerichtet sind.

  Während aller Heini Pz-kannten das Spritzen

  erfolgt. nachdem (las l#'rliitzeil auf Ilürte-

  tempcratur abgeschlos.en ist. Besteht (lie

  Maßnahme gemäß der I?rfnctiiiig i17 ent-

  scheidender Weise darin. 11a1.1 an den stellen,

  alt denen aus härtetechni=clien Gründen Tem-

  peraturen nicht eintreten stillen, die Wärtne-

  wirkung der gleichmäßig fließenden Str%inie

  Bereits im I-ntstehen durch starke Kühlung

  vernichtet wird. Da die räumliche AIimdnung

  des Induktor: die Kopplung und die `Irtitti-

  kon7entration ohne Rücksicht auf clie ge-

  wünschte "feniperatttrvertc#ilusi_g im V%eri:-

  stück ausschließlich nach dem Gesichtspunkt

  optimaler elektrischer .Ausnutzung gewählt

  wird. ergibt sich eitle besonders günstige

  .ltisiltltztillg der ulelctriscli:#il @aierit#. I, hat

  sieh gezeigt. datA( t=> g@lttlt,#t. durch dit-s#: reite

  wärmetechnis,he Maßnahme unter Aufrc#cht-

  erlialtunrr optimaler elektrischer I:cdiu@uttgctl

  die gewünschte Temperaturverteilung 1111

  Werkstück sicherzustellen.

  ()er Vorteil dieser Maf;nalime vrgiiit sich

  ins wesentlichen schon aus dem cilietl Aus-

  geführten. Darüber hinaus ergibt sich tusch

  (1:#r Vorteil. tlal.l die Kühlung in einfacher

  Weise auch so eingestellt werden kai:n tla@.@

  an einzelnen `tellere elfte @rerllf@Itt@lgt.' `rellt-

  peraturerhöhung eintritt. was -"Ich insix'stiII-

  (1ere bei teer ()licrfl:ichenliä rtun- langer. ebener

  Werkstücke. wie Platten (.. (1g1., als

  erwiesen hat. Hierdurch ist die M`ig-

  llellkeit gegeben. t erzllgs.spannungell. (fle

  Beint einseitigen Harten einzutreten pflegen.

  t:#ntgegenzuwirkest.

  Die Maßnahmen gemäß der 1?rfincltsn

  lassen sieh nicht vergleichen mit Maf@nahmett,

  die in Verbindung mit dein Vlammenerhitzen

  zum lwecl<e des ()berflächenhärteits gele<-eitt-

  licfi versucht worden sind und (lie darin

  l)t#stelieii. "heile (!t#-, Werkstückes zurrt "lweckr

  ((c-i" Warnleableitung finit metallischen Zusatz-

  stücken zu verbinden. Während l:eini Flani-

  inc'sierliit7eil durch ein derartiges metallisches

  stark gekühltes Zusatzwerkstück eine Warme-

  abfuhr erreicht werden kann, w:ire dies heim elektroinduktiven Erhitzen nicht möglich, weil sich das metallische Zusatzstück unter -dein Einfluß induzierter Ströme miterwärtnen und so lediglich zu einer gewissen l3eeinflttssung der Erhitzungsintensität beitragen wiirde. Ein unmittelbares Kühlen der mit einer Flamme zu erhitzenden Stellen. wäre auch deshalb nicht möglich, weil das Kühlmittel die betreffende Stelle nicht erreichen, sondern entweder vom Üllerdruck der Flamme beiseite geschoben oder bereits vor Erreichen der Werkstückolyerfläche verdampfen würde.
• Das Erzielen- einer gewünschten Temperaturverteilung auf der Werkstückoherfläche kann dadurch unterstützt werden, daß bestimmte Teile mit wärmeisolierenden, Mitteln abgedeckt werden, wobei zweckmäßig solche Mittel zu wählen sind, die hei der Härtetemperatur schmelzen. Während die nicht abgedeckten Stellen einer starken Kühlung unterworfen werden und somit eine Temperaturerhöhung nicht erfahren, kann die Kühlwirkung .unter der Wärmeschutzmasse -nicht eintreten, - so daß hier eine Temperaturerhöhung auf das- gewünschte 'Maß stattfindet. Bei Verwendung von wärmeisolierenden Massen, die hei- der gewünschten Härtetemperatur schmelzen, tritt dann durch die vorgesehene Kühlung sofortige Härtung ein. ]s kan:n natürlich auch so verfahren. werden, daß bei Erreichung der Härtetemperatur die Schutzmassen mechanisch entfernt werden. Voll Bedeutung sind diese Maßnahmen für solche Werkstücke, die innerhalb einer im wesentlichen zu härtenden Oherflächensch.icht Stellen aufweisen, die nach der Härtung noch einer mechanischen Bearbeitung unterworfen werden sollen und daher weich bleiben müssen.
• Die Verwendung von wärmeisolierenden Massen, die bei der gewünschten Härtetemperatur schmelzen oder vor dein Abschrecken mechalii-sch entfernt werden, ist auch von Bedeutung für die Behandlung verzahnter Werkstücke, beispielsweise Zahnräder, heilwelletizapfen u. dgl. Die Stellen, auf denen die Schutzmassen aufzubringen sind, bestimmen sich bei diesen Gegenständen in erhöhtem Maße nach der gewählten Frequenz des Heizstromes. Ist die Frequenz verhältnismäßig niedrig, so wird im allgemeinen die Erwärmung der Zähne vom Fußkreis aus erfolgen, so daß die Fußteile der Zähne besonders stark zu kühlen sind, während die Zahnköpfe und Zahnflanken durch eine Wiirinei:solatiotisschiellt geschützt werden. Wird hingegen eine verhältnismäßig hohe Frequenz verwendet, so erfolgt die Erhitzung im allgemeinen vorzeitig an den Zahnköpfen, besonders an. den scharf vorspringenden Kanten; in diesem Fall werden die köpfe und l<aiiteii intensiv gekühlt. während die Flanken der Zahne und die Fußteile durch ehre geeignete Wärilieisol;itirni gegen die starke Kühlung geschützt werden.
• Zur Kühlung der einzelnen kalt zu haltenden Stellen werden Spritzdüsen verwendet, die auf die betreffendem Stellen gerichtet sind. Um die Kühlung noch wirksamer zu gestalten, kann das gesamte Werkstück in ein Kühlmittelhad eingetaucht werden, wobei jedoch im allgemeinen auf die Anordnung von Kühlmitteldüsen, die auf einzelne besondere Stellen des Werkstückes gerichtet sind, nicht verzichtet werden kau n:" Das Eintauchen des gesamten Werkstückes in-einem mehr oder minder großem Maße in ein Kühlmittelhad ]>ringt, wie sich gezeigt hat, besondere. Vorteile bezügbeh der Vermeidung von Verzug und sich ähnlich auswirkenden Spannungen mit sich.
• Gemäß der Erfindung können die Spritzmitteldiisen auch= als Teile der Induktionsspule ausgebildet werden in der Weise, daß in der Nachbarschaft nicht zu härtender Teile des `Verkstückes die Spule hohl ausgebildet und mit Schlitzen versehen wird, durch die das Kühlmittel austritt,, das durch die hohle Spule zugeführt wird.
• Die geringen Spannungen, die all den Windungen - der Induktionsspule auftreten, stellen sicher, (laß durch das Kühlmittel Durchschläge und Nebenschlüsse nicht hervorgerufen werden. Das gilt auch für die Ausführungsform der Erfindung, nach-welcher das Werkstück und die Spule in ein Flüssigkeitsbad eintauchen, da die ßadflüssigkeit ((51 oder Wasser) genügende Isolationsfähigkeit aufweist. Sofern bei irgendwelchen Allordnungen, die zur Durchführung des Verfahrens vorgesehen werden, verhältnismäßig hohe Spannungen vorliegen sollten, kann durch überstehende Isolationsschichten zwi= sehen den Leitern der Isolationsweg derart verlängert werden, daß auch in diesen Fällen die Gefahr von Durchschlägen oder Nebenschlüssen nicht besteht.
• Im nachfolgenden wird die Erfindung all Hand der schematischen "Zeichnungen, die senkrechte Mittelschnitte darstellen, näher erläutert.
• Es sei die Aufgabe gestellt, einen ebenen, länggestreckten fCörper auf eitler Oberfläche mit einer Härteschicht-- zu versehen. Hierzu wird man, wie in. Alb. t veranschaulicht, uni (las Werkstück i -herum eitle Spule 3 anordnen. Der Einfachheit halber ist eine einwindige Spule dargestellt, die in bekannter Weise hohl und kühlmitteldurchflossen sein kann. Diese gleichmäßig um das. Werkstück leerumgelegte Spule 3 erzeugt nicht nur in der zu härtenden Oberfläche, wie bei 4 an gedeutet, sondern auch an der Gegenseite .l eine Erwärmung. Bei kontinuierlicher Bewegung des Werkstückes i in Richtung des Pfeiles s würde dann bei nachfolgendem Abschrecken eine Härtezone 2 auf der einen und eine entsprechende Zone 6 auf der Gegenseite .des Werkstuckes entstehen. Bringt man aber gemäß der Erfindung auf der Unterseite der Platte an der Stelle der Einwirkung der Spule eine stark wirkende Kühlung zur Anwendung, die durch die Pfeile 7 angedeutet ist, so wird die Entwicklung von Wärme an dieser Stelle verhindert. Trotz dieser Kühlwirkung und der damit verbundenen Ausschaltung einer Temperaturerhöhung an der nicht zu härtenden Stelle wird die durch die Spulenwirkung hervorgerufene gleichmäßige elektrische Feldverteilung nicht gestört und damit eine optimale Ausnutzung- der elektrischen Artlage gewährleistet.
• Um die beabsichtigte Wirkung der Kühlung 7 sicherzustellen, ist es zweckmäßig, die Kühlung bereits vor Einschaltung des elektrischen Stromes anzustellen, damit von vornherein an den nicht zu erwärmenden Stellen je,-liehe Temperaturerhöhung unterbunden wird. Es kann aber auch so vorgegangen werden, daß die Kühlung in einem Maße erfolgt, die geringe Temperaturerhöhung an den nicht zu härtenden Stellen zuläßt. Diese geringfügige Temperaturerhöhung an der der zu härtenden Fläche gegenüberliegenden Fläche des Werkstückes hat sich in manchen Fällen zur Vermeidung eines Verzuges des Werkstückes als zweckmäßig erwiesen. Besonders vorteilhaft ist hierbei, daß ohne irgendwelche Sondereinrichtungen an der Spule bz-#v. an der elektrischen Anlage die nur auf niedere Temperaturen erwärmte Zone die gleiche Tiefe aufweist wie die eigentliche Härtezone auf der Gegenseite der Platte.
• Ähnliche Wirkungen, wie sie nach dem Verfahren gemäß der Erfindung möglich sind, glaubte man bisher durch rein elektrotechnische Maßnahmen erzielen zu müssen. Hierzu wurde, wie aus den Abb. 2 a bis 2 c ersichtlich, die Spule beispielsweise so ausgebildet, daß sie gegenüber der zu härtenden Fläche einen geringen Querschnitt 3 und eine verhältnismäßig geringe Kopplung aufwies. Gegenüber der Gegenseite des zu behandelnden Werkstückes dagegen hatte die Spule großen Querschnitt 8 und verhältnismäßig schlechte Kopplung. Eine derartige Anordnung ist, elektrisch gesehen, verhältnismäßig ungünstig, weil der große Querschnitt 8 mit sehr schlechter - Kopplung eine ungünstige Ausnutzung der Energie ergibt. Aber abgesehen hiervon besteht noch der Nachteil, daß an der Unterseite trotz des großen Querschnittes und der schlechten Kopplung eine gewisse Erwärmung nicht verhindert werden kann, die außerdem in ihrer Tiefenwirkung nicht beherrschbar ist.
• Besondere Schwierigkeiten ereben sich bei Beginn und Beendigung einer kontinuierlich durchgeführten Härtung. Wird, wie aus Abb. 2 a ersichtlich, ein Werkstück beispielsweise in der Form einer Platte i, die an der Oberfläche 2 gehärtet werden soll, in Richtung des Pfeiles 4 in die Spule hineinbewegt, so befindet .sich in dem Augenblick, wo der Spulenquerschnitt 3 voll zur Wirkung gelangen könnte, der größte Teil des Spulenquersehnittes 8 noch nicht in Kopplung mit dem Werkstück. Dies bedeutet, daß infolge der Streuungen, insbesondere im großen Ouerschrbitt 8 der Spule, ein schlechter elektrischer Wirkungsgrad hervorgerufen wird, und es wird daher an der vorderen Seite der Oberfläche 2 zunächst eine Einhärtung erzielt, die bedeutend geringer ist als die erwünschte. Erst wenn das Werkstück i in die gestrichelt angedeutete Lage 6 vorgerückt ist, kommt die Spule 3, 8 zur vollen Einwirkung, und erst dann ist eine Einhärtung in gewünschter Tiefe gewährleistet. Diese bleibt aber nur erhalten, bis das Werkstück die gestrichelt angedeutete Stellung 6 (Abb. 2 b) beim Auslauf aus dei- Spule erreicht hat. Von da ab treten in umgekehrter Folge genau die gleichen Schwierigkeiten auf wie beim Einlaufen der Platte in die Spule. Nach diesen Darlegungen ist es ohne weiteres verständlich, daß die gleichen Schwierigkeiten dann auftreten, wenn das Werkstück r, das an seiner Oberfläche :2 kontinuierlich gehärtet werden soll, beispielsweise Löcher g (Abb. 2c) aufweist. An Vorder- und Hinterkante dieser Löcher tritt genau die gleiche Erscheinung auf, wie sie in Verbindung mit Abb. 2 a und 2b für den Ein- und Auslauf der Platte in die Spule geschildert wurde.
• Wird dagegen in Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung eine symmetrische Spule 3 vorgesehen (Abb. 3 a bis 3 c), wobei die Unterseite der Platte t, die nicht gehärtet werden soll, an der Einwirkungsstelle der Spule, einer starken Kühlung 5 unterworfen wird, so ist die vollkommen gleichmäßige Härtung einer Platte sowohl am Anfang als auch am Ende ohne weiteres möglich. Das gleiche gilt für solche @t'erkstücke, die Löcher 9 - (Abb. 3 c) aufweisen. Hierbei erscheint es zweckmäßig, daß Löcher, Schlitze, Aussparungen u. dgl. mittels nichtleitender Werkstoffe (Bolz, Ton, Keramik o- dgl.) abgeschlossen werden, um zu verhindern, daß die Kühlung 5 in der Nähe solcher Löcher in unerwünschter Weise auf die zu härtende Oberfläche 2 übergreift. Es hat sich gezeigt, daß sich bei Anwendung einer symmetrischen Spule die gewünschte Temperaturverteilung in der Umgebung der Löcher selbsttätig einstellt und somit Überhitzungen der Lochränder ohne Sondermaßnahmen von selbst verhindert "werden. -.Das für die Härtung der Oberflächen-Schicht a erforderliche Abschrecken. erfolgt in der üblichen Weise durch eine der Spule nachgeordnete Spritzdüse, die unabhängig von der Spritzeinrichtung betätigt wird, die für die Kühlung bei 5 erforderlich. ist.
• Die Wahl des Kühlmittels für die Kühlung 5 erfolgt entsprechend der Werkstoffart. Hierbei muß berücksichtigt werden, welche Temperaturen in.. den nicht ' zu härtenden Oberflächenteilen des Werkstückes- zulässig sind. In Zweifelsfällen ergeben Stichversuche mit Kühlmitteln verschiedener Kühlfähigkeit unter Veränderung der Kühlmittelmenge und Strömungsrichtung die erforderlichen Aufschlüsse.-Es kann beispielsweise die Kühlung durch Druckluft oder Druckgas, vorgenommen werden, wenn die zulässige Temperatur in - den nicht. zu härtenden Oberflächenteilen verhältnismäßig hoch sein soll. In anderen. Fällen kann jedoch auch ein Dampf- oder ein Flüssigkeitsnebel Verwendung finden. Für manche Werkstücke ist es günstig, Flüssigkeiten, wie beispielsweise Wasser, zu verwenden.
• In allen Fällen wird die Anordnung derart getroffen, daß die nicht zu härtenden Oberflächenteile bereits bei Beginn der Aufheizung stark gekühlt werden, während die zu härtenden Oberflächenteile vor dem Einfluß der intensiven Küli.lung während der Aufheizung geschützt werden. Erst nach beendeter Rufheizung oder bei kontinuierlicher Härtung nach dem Verlassen der Aufheizungszone werden sie der erforderlichen Abschreckung unterworfen.
• Um die Kiilllung noch wirksamer zu gestalten, kann gemäß der Erfindung auch dazu übergegangen werden, die Rufheizung unter einem Kühlmittel, beispielsweise Wasser, vorzunehmen. Hierzu wird, wie aus Abb.4 ersichtlich, die Spule 3 und das an seiner Oberfläche 2 zu härtende Werkstück i in einem Gefäß 13 untergebracht, das mit Wasser derart gefüllt ist, daß der Flüssigkeitsspiegel 12 Spule und Werkstück übersteigt. Bei Einschaltung des elektrischen Stromes in der Spule bildet sich über der zu härtenden Oberflächenzone 2, wie bei 11 angedeutet, eine 'als Wärmeisolation wirkende Wasserdampfschicht. Bei Bewegung des Werkstückes-in Richtung des Pfeiles 4 wandert die erhitzte Schicht mit der darüber gebildeten Dampfisolationsschicht in das Gebiet der Abschreckung 6, wo die der Einfachheit halber nicht dargestellte Spritzbrause einer Zerstörung der Dampfschicht bewirkt,-,o daß die Abschreckung erfolgen kann. Das zur Kühlung der hohlen Spule verwendete Kühlmittel kann durch ' Spritzöffnungen an der @egettseite der Platte aus der Spule, wie- bei 3 angedeutet, austreten, um dort in gewünschter Weise die Temperaturerhöhung durch die Spuleneinwirkung zu verhindern. Es kann, aber auch an dieser Stelle eine gesonderte Kühlmittelvorrichtung vorgesehen werden. Letzteres ist notwendig, wenn für die Spule keine Eigenkühlung vorgesehen wird, auf die häufig verzichtet werden kann, wenn, wie beschrieben, Spule und Werkstück in ein Flüssigkeitsbad eingesetzt werden.
• In manchen Fällen kann es aus wärmetechnischen Gründen von Nachteil sein, -die zu härtende Oberfläche des Werkstückes unter das Kühlmittel untertauchen zu lassen, weil insbesondere durch die Bildung der Dampfschicht erhebliche -Wärmemengen verbraucht werden. Gemäß der Erfindung ist es daher auch möglich, das Werkstück nur so weit in die Flüssigkeit eintauchen zu lassen, daß der Flüssigkeitsspiegel einige Millimeter unter der zu härtenden. Oberfläche steht, wie in Abb. 4. bei 14 angedeutet.
• 13e, Werkstoffarten, bei denen die Induktionswirkung eine außerordentlich rasche und starke Temperaturerhöhung hervorruft und bei denen daher die-Aufgabe,' einzelne Teile von der Beeinflussung auszuschließen, besondere Schwierigkeiten bereitet, kann unter Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung auch zur Verwendung unsymmetrischer Spulen gegriffen werden. Dieses ist besonders dann wichtig, wenn die zur Erzielung der gewünschten Temperaturerhöhnngen angesetzte elektrische Leistung je Flächeneinheit sehr hoch ist. Bei der an sich schon vorgeschlagenen Verwendung unsymmetrischer Spulen, die in der Nähe der nicht zu beeinflussenden Stellen großen Querschnitt 8 und schlechte Kopplung haben, läßt sich dann bei derartigen Werkstoffen an den nicht zu behandelnden Stellen durch gute Kühlung während der Aufheizzeit die entstehende Wärme abführen und so auch bei derartigen- Werkstoffen die gewünschte Temperaturverteilung erzielen. In Abb. 4, ist die Verwendung einer unsymmetrischen Spule in Verbindung tnit der Behandlung des Werkstückes in einem Kühlmittelbad dargestellt. Selbstverständlich ist es auch möglich, unsymmetrische Spulen unter gleichzeitiger Kühlung auch ohne Anwendung eitles ICüli,lmittelbades zu benutzen.
• Es wurde schon erwähnt, claß die Kühlwirkung durch richtige Wahl des Kühlmittels heeinflußt werden kann. Darüber hinaus kann die Kühlwirkung noch dadurch beeinflußt werden, claß bestimmte Strömungsrichtungen

  für (las lüihlinittel eingehalten «erden: denn

  die Richtung lies _\ttftreftens der Kühlinittel-

  strahlen in Verbindung mit der .\tiftrettstärke

  sind mitbestimmend für (11e in der "Leiteinheit

  abführbaren Wärnieniengen.

Claims (3)

1. PATENTANSPnCCIIE: i. '\%erfahren zur Regelung der Temperaturerteilung in den Oberflächenschichten von Werkstücken aus Stahl beim teilweisen Oberflächenhärten mittels induktiver Erhitzung durch eine ein- oder mehrwindige Spule, die unmittelbar oller unter Zwischenschaltung eines Transformators an eine Energiequelle angeschlossen ist, und anschließender Abschreckung, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht zu härtenden Teilflächen des Wefkstückes während des Aufheizens durch 1iiihlflüssigkeit gekühlt werden. ?. Verfahren nach Anspruch i. dadurch gekennzeichnet, daß Teilflächen des Werkstückes mit Wärmeisolationsschichten, die gegebenenfalls bestimmte Schmelzpunkte aufweisen, 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Werkstück und Spule in e111 I@iililniittell);i(1, in ein 1\'asscrlia(l, eingesetzt %%-erden. dessen 1# lüssigkeitssl>iegel die zti behandelnde Ohertläche überdeckt oller bis an sie lie rmireicht. a.. Anwendung lies Verfahrens nach _\nsl)ruch i.
2. 2 ()der 3 auf solche Werkstücke, die Induktoren mit unsvmtnetrischem. insbesondere solchem Ouerschnittsverlauf erfordern. hei «welchem den nicht oder nicht nennenswert zu erhitzenden Stellen des Werkstückes gegenüber große Ouerschnitte gegebenenfalls mit großer Kopplung vorgesehen sind.
3. 3. Vorrichtung zur Ausülran- des Verfahrens nach Anspruch i 1>1s d., dadurch gekennzeichnet, daß die zur Kühlung hohl ausgebildete Spule an den Stellen. die nicht zu erwärmenden Werkstückteilen benachbart sind. mit Spritzö-f-tnungen versehen ist. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschrift \r. 6,52 1i9; britische Patentschrift N r. 478 1o9.