DE767448C

DE767448C - Device for progressive partial surface hardness of metallic workpieces by means of inductive heating

Info

Publication number: DE767448C
Application number: DED85622D
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr-Ing Seulen
Original assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Current assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Priority date: 1941-08-09
Filing date: 1941-08-09
Publication date: 1952-11-04

Description

Vorrichtung zum fortschreitenden teilweisen Oberflächenhärten metalli.scher Werkstücke mittels induktiver Erhitzung Zusatz zum Patent 367 227 Gegenstand des Patentes 767:227 sind ein Verfahren und eine, Vorrichtung zum fortschreitenden induktiven: Oberflächemer'bitzen von m'etalE!schen Gegenständen. Das, Erhitzen kann durch nachfolgendes Abschrecken einem Härten der Oberfläche dienen. Bei denn Verfahren werden ein oder mehrwindige Induktoren benutzt, "die entweder das Werkstück umfassen oder sich als Leiterischleife über der Oberfläche dos Werkstückes schließen. Gleichzeitig sind Kühleinrichtungen vorgesehen, die während des Aufheizens durch Kühlung bestimmter Oberflächenschichten die gewünschte Temperaturverteilung im Werkstück gewährleisten,. Demgemäß werden bei den Maßnahmen, nach Patent 767 227 unabhängig davon, ob das Werkstück insgesamt auf Temperatur gebracht werden soll oder ob eine nur teilweise Tomporatureerh.ähung gewünscht wird, wobei gewisse Teile entweder überhaupt nicht od-:°r in nur geringen! Maße erwärmt «-erden sollen, diy elektrischen Bedingungen während- das fortschreitenden Aufheizens unveränderlich gehalten. Diese Maßnahmen haben den Vorteil, daß stets beste elektrische Bedingungen eingehalten werden können. Ein besonderer Vorteil ergibt sich vornehmlich bei der Behandlung von Platten, Blechen od. dgl., deren Kanten vor einer Erwärmung geschützt «,-erden sollen. Diese Erwärmung kann entweder zu einem Vw:rbrennen der Kauten führen oder aber, wenn es sich darum liand°lt, die Werkstücke mit einer Obkerflächenhärtung zu versehen, dazu führen, daß sich Schwierigkeiten beim nachträglichen Aneinande-rschweißen mehrerer solcher Platten oder Bleche ergeben, wenn die Kanten Härte ange=nommen haben. Das Mithärten der Kanten hat zur Folge. daß da_sVerschweißen nicht oder in nicht befriedigendem Maße erreicht tverden kann. Insbesondere treten leicht Risse in der -Nähe der Schweißstellen auf.Device for progressive partial surface hardening of metallic workpieces by means of inductive heating. Addition to patent 367 227. The subject of patent 767: 227 is a method and a device for progressive inductive pickling of metal objects. The heating can serve to harden the surface by subsequent quenching. In the process, single or multi-turn inductors are used that either encircle the workpiece or close as a conductor loop over the surface of the workpiece with the measures, according to patent 767 227 regardless of whether the workpiece is to be brought up to temperature as a whole or whether only partial tomporature increase is desired, with certain parts either not heated at all or only slightly heated "- These measures have the advantage that the best electrical conditions can be maintained at all times protected from warming t «should be grounded. This heating can either lead to burning of the chews or, if it is necessary to provide the workpieces with a surface hardening, it can lead to difficulties in subsequent welding of several such plates or sheets together, if the edges have assumed hardness. The hardening of the edges has the consequence. that the welding cannot be achieved or to an unsatisfactory extent. In particular, cracks easily occur in the vicinity of the welds.

Es hat sich gezeigt, daß die Maßnahmen des Patentes 767227 wirksam sind, wenn zum Schutze der Kanten, wie im Patent vorgeschlagen, außer dem Abspritzen dieser Kanten während. des Aufheizens noch ein Kühlmittelbad verwendet wird, in das das Werkstück weitestgehend eintaucht. Bei langen Werkstücken, wie beispielsweise Platten. Blechen od. dgl., führt diese indes zu Schwierigkeiten, weil eine außerordentlich große Wanne mit Flüssigkeit angeordnet werden muß.It has been found that the measures of patent 767227 are effective when protecting the edges as suggested in the patent, other than hosing down these edges during. A coolant bath is used after heating, in which the workpiece is largely immersed. For long workpieces such as panels. Metal sheets or the like, however, this leads to difficulties because an extremely large tub with liquid must be arranged.

Zweck der Erfindung ist es, diese Schwierigkeiten des an sich b°währten Verfahrens nach Patent 767 227 zu beseitigen und insheSondere bei langgestreckten Werkstücken. wie Platten, Blechen od. dgl. auch eine wirksame Kühlung der Kantenflächen während des Aufheizens zu gewährleisten. ohne daß hierzu erhebliche Kü hlmittelmengen in großen Wannen erforderlich sind. In Weitcrentwick-1_ung einer Vorrichtung. bestehend aus einem Induktor und ein-..r Spritzvorrichtung, zum fortschreitenden teilweisen Oherflächenhärten metallischer Werkstücke mittels induktiven Erhitzens, bei der gemäß Patent 767 22- die gewünschte Temperaturverteilung in den Oberflächenschichten des zti behandelnden Werkstückes durch geeignete Kühlung während des Aufheizens geregelt wird, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die in Verbindung mit dem Induktor benötigte, Spritzvorrichtung so, auszubilden, daß die Spritzlöcher oder -schlitze in einer Kühlmittelkammer untergebracht werden, die insgesamt breiter ist als das Werkstück. Die Spritzlöcher bzw. -schlitze «-erden dabei schräg von unten auf die Werkstückkanten gerichtet. In einer zweckmäßigen Ausfiihrungsform dieses Gedankens wird die Spritz=-platte der Flüssigkeitskammer, in der die-Löcher bzw. Schlitzt- vorgesehen sind, diagonal aufgeteilt, und zwar derart, daß in jeder von den Diagonalen begrenzten Fläche die Löcher und Schlitze in Richtung schräg von der Außenkante nach innen herlaufen. Eine Vorrichtung dieser Art gestattet ein Kühlhalten der gefährdeten Kanten während des Aufheizens. und zwar ohne daß es erforderlich. ist. zusätzliche Kühlmittelbäder anzuw:nden. Durch Einstellung dcs Kühlmitteldruckes unter Berücksichtigung der gewählten Scli-rägrichtung der Löcher bzw. Schlitze gelingt es ferner, beim Härten die Härteschicht an den Kanten bz«-. in deren Nähe im gewünschten Sinne verlaufen zu lassen, d. h. es ist möglich zu erreichen, daß die Härtung bis in die Kante hineinläuft oder bereit in einem mehr oder minder großen Abstand von der Kante absetzt. Besondere Vorzüge genießt die Vorrichtung gemäß der Erfindung. wenn es sich darum handelt. Werkstücke zu behandeln, deren Breitenabmessungen sich sprunghaft oder stetig ändern. Dies ist beispielsweise der Fall bei Platten, die an ihren Längskanten mit Ausnehmungen versehen sind oder teilwei@v kurvenförmigen Verlauf aufweisen. Die Schräglage der die Seitenkanten abspritzenden Löcher bzw. Schlitze gewährleistet, daß die einzelnen Kühlmitte-Istrahlen die Seitenflächen des Werkstückes stets von einer bestimmten Höhe ab beaufsehla-en, ol:wohl der Abstand der Seitenkanter von der 'Mittellinie des Werkstückes wechselnde Entfernung aufweist.The purpose of the invention is to eliminate these difficulties of the method according to patent 767 227, which has been tried and tested per se, and in particular with elongated workpieces. such as plates, sheets or the like, also to ensure effective cooling of the edge surfaces during heating. without the need for considerable amounts of coolant in large tubs. In further development of a device. consisting of an inductor and a - .. r spray device, for the progressive partial surface hardening of metallic workpieces by means of inductive heating, in which according to patent 767 22- the desired temperature distribution in the surface layers of the workpiece to be treated is regulated by suitable cooling during heating, is according to According to the invention, the spray device required in connection with the inductor should be designed in such a way that the spray holes or slots are accommodated in a coolant chamber which is overall wider than the workpiece. The injection holes or slots «-earth at an angle from below onto the workpiece edges. In an expedient embodiment of this idea, the splash plate of the liquid chamber in which the holes or slots are provided is divided diagonally in such a way that the holes and slots in each area delimited by the diagonals are inclined in the direction of the outer edge running inwards. A device of this type allows the endangered edges to be kept cool during heating. and without it being necessary. is. to use additional coolant baths. By adjusting the coolant pressure, taking into account the selected cutting direction of the holes or slots, it is also possible to remove the hardness layer at the edges during hardening. to run in their vicinity in the desired sense, ie it is possible to achieve that the hardening runs into the edge or is ready to settle at a more or less large distance from the edge. The device according to the invention enjoys particular advantages. when it comes to it. To treat workpieces whose width dimensions change abruptly or continuously. This is the case, for example, with plates which are provided with recesses on their longitudinal edges or which in some cases have a curved shape. The inclined position of the holes or slots spraying the side edges ensures that the individual cooling jets always project the side surfaces of the workpiece from a certain height, ol: the distance between the side edges and the center line of the workpiece varies.

Im nachfolgenden wird der Erfindungsgedanl,ze an Ausführungsbeispielen, die in den Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert.In the following, the concept of the invention is illustrated using exemplary embodiments, which are shown in the drawings, explained in more detail.

In Abb. i ist schematisch eine Vorrichtung zum Oberflächenhärten eines Werkstückes t dargestellt. Dieses Werkstück i, das eine Panzerplatte darstellt, soll an der Oberfläche 2 mit einer Härteschicht-versehen werden. Die Panzerplatte hat auf ihrer einen Längsseite eine Ausnehmung, so daß sie an dieser Stelle nur die Breite iu besitzt, auf der die Härteschicht. wie bei 211 angedeutet, verlaufen soll. Das Aufheizen erfolgt durch eine Spule 3, an deren Stelle auch eine Leiterschleife treten könnte. Diese Spule. 3 besitzt Stromzuführungen d., die bei ä gegeneinander isoliert sind, und gegenüber der aufzuheizenden Oberfläche befindet sich der eigentliche Heizleiter 6. Gegenüber der nicht zu härtenden und daher auch nicht oder nur in geringem Maße zu erwärmenden Fläche befindet sich eine Kühlmittelkammer 7, die aus einer Grundplatte B. Seitenwänden 9 und einer Spritzplatte io besteht. Die in dieser Spritzplatte io vorgesehenen Spritzlöcher oder _.s,chlitze.i.t, 12 .und 13-sind .so gerichtet, d@aß die anistretenden Flüssigkeitisstrahlen eine von der :Senkrechten abweichende Richtung aufweisen. Die in der Nähe der Seitenkanten befindlichen Löcher 12 und 13 der' um einen mehr oder minder großen Betrag breiter als das Werkstück ausgeführten Kammer 7 sind schräg nach innen und damit schräg auf die; Werkstücksei.tenkanben bzw. -flächen gerichtet. Es ist deutlich, da,ß infolge der Schräglage. dieser Löcher die austretenden Strahlen 1q. beim stetigen Hindurchbewegen des Werkstückes durch die Heileinrichtung die Seitenflächen stets. von einier gewissen Höhe- an ab, wärts beaufschlagen, unabhängig davon, ob die größte, Breite des Werkstückes. sich in der Heizzone befindet oder ein solcher Teil, bei leim die Ausnehmung mehr oder minder, weit nach innen vorspringt und dadurch die Seitenfläche bz,w. -kante nach der Mitte der Heizvorrichtung verlegt.In Fig. I is schematically an apparatus for surface hardening a Workpiece t shown. This workpiece i, which is an armor plate, is to be provided with a hardening layer on the surface 2. The armor plate has a recess on one of its long sides, so that at this point only has the width iu on which the hardness layer. as indicated at 211 target. The heating is done by a coil 3, in its place also a conductor loop could kick. This coil. 3 has power leads d., Which at ä against each other are insulated, and opposite the surface to be heated is the actual surface Heating conductor 6. Opposite the not to be hardened and therefore not or only in a small area to be heated is a coolant chamber 7, which consists of a base plate B. side walls 9 and a splash plate io. The one in this Splash plate io provided spray holes or _.s, chlitze.i.t, 12 and 13 are directed in such a way that the emerging jets of liquid ate a from the: vertical direction deviating. The ones near the side edges located holes 12 and 13 of 'wider by a more or less large amount The chambers 7 designed as the workpiece are inclined inwards and thus inclined on the; Workpiece side grooves or surfaces aligned. It is clear that as a result the incline. of these holes the exiting rays 1q. when moving steadily through of the workpiece by the healing device always the side surfaces. of some conscience Apply upwards, downwards, downwards, regardless of whether it is the largest, width of the workpiece. is in the heating zone or such a part, with glue the recess more or less, protrudes far inwards and thereby the side surface bz, w. edge relocated to the middle of the heater.

Bei Ein- und Ausführung des Werkstückes in die Heizzone können ähnliche! Schwie'rigkeiten auftreten, wie sie bei den Seitenkanten ständig vorliegen. Es ist daher zweckmäßig, auch die vordeire und rückwärtige Kante beim Ein- bzw. Auslauf aus der Heizzone zu kühlem. Dieser Kühlung dienen die Schlitze oder Löcher i i, die ebenfalls auf dii.e zu kühlenden Flächen des Werks.tückeis gerichtet sind, wodurch eine Schräglage, entstreht, die von. der Außenkante der Spritzmittelplatte io nach der Mitte dieser Platte hin. gerichtet ist.When the workpiece enters and exits the heating zone, similar! Difficulties occur as they are always present with the side edges. It is therefore useful, also the front and rear edge at the inlet and outlet too cool from the heating zone. The slots or holes i i serve this cooling, which are also directed at the surfaces of the work to be cooled, whereby a slanting position, that of. the outer edge of the spray medium plate io towards the middle of this plate. is directed.

Der Winkel, unter dem die Strahlen 14 .austreten. und damit die Höhe, von der ab die Strahlen das Werkstück, beaufschlagen, kann bei gleichbleibender Schräglage dein Löcher und Schlitze in einem gewissen Umfang durch Druckregulierung eingestellt werden.The angle at which the rays 14 exit. and with it the height, from which the beams hit the workpiece can remain constant Incline your holes and slots to a certain extent by regulating the pressure can be set.

Als besonders zweckmäßig hat eis sich erwiesen, die Lochplatte io der Spritzmittelkammer, diagonal aufzuteilen, wies dieis in Abb.2 bei 1q. und 15 dargestellt ist. In den einzelnem, 'du;rch die Diagonalen gebildeten Räumen 2,1, 22, 23 und 24 sind die Löcher bzw. Schlitze in Richtung der Pfeile Zia, 22a, 23a und 24.9 schräg gestellt und mithin auf das Innere der Platte gerichtet. In der Darstellung Abb. 2 sind der Einfachheit halber nur zwei, Reihen Löcher angedeutet. Die Anzahl der Lochreihen muß für den praktischen Gebrauch naturgemäß größer sein, und zweckmäßig wird die, ganze Platte bis, zur Mitte hin mit Lochreihen versehen.. -Während in Abb: i der Erfindungsgedanke in Verbindung mit einer das Werkstück umfassenden Spule dargestellt ist, kann alis Induktor, wie in Abh. 3 vorgesehen, auch, eiine Leiterschleife benutzt werden. Die Platte i soll mit einer Härteschicht 2 versehen. werden. Zu. diesem Zweck isst eine Leiterschleife 3 die mit ihren Zuführungen q. an eine Stromquelle - angeschlossen ist. Die Le:ter@schleife@ 3 wirkt zusammen mit der Sprit.zmittelkammer 7, die so angeordnet ist, daß das Werkstück i sich zwischen denn Heizleiter- 3 und der Spritzmittelkammer 7 hindurchbewegen muß. Die, Löcheir in der Lochplatte io sind bei 13 angedeutet. Aus diesen Löchern treten die Kühlmittels.trahlen 1q. derart aus, daß die Seitenkante des Werkstückes gekühlt wird. Dabei isst nach einem älteren. Vorschlag die Ausbildung des He-izleiteirs sio, gewählt, daß. die bogenförmigen Teile der Leiterschleife winkelartig um die Seitenkanten herumgreifen. Das Herübergreifen der Leiterschleife über die Seitenkanten hat dien Zweck, die Stromumkehr der induzierten Ströme in, die Seitenkanten zu verlegen, sa daß der obere Rand; des, Werkstückes vor einer unzulässigen Erwärmung durch diese Stromumkehr geschützt ist. Die Wärme, die sieh infolge dieser-Anordnung in dien Seitenteilen zu entwickeln bestrebt ist, wird durch das Kühlmittel im Entstehen vernichtet.It has proven to be particularly useful to use the perforated plate io diagonally dividing the spray agent chamber is shown in Fig. 2 at 1q. and 15 is shown. In the single, 'you; rch the diagonals formed 2.1, 22, 23 and 24 are the holes or slots in the direction of the arrows Zia, 22a, 23a and 24.9 inclined and therefore directed towards the inside of the plate. In the For the sake of simplicity, only two rows of holes are indicated in Fig. 2. The number of rows of holes must naturally be greater for practical use, and it is practical if the whole plate is provided with rows of holes up to the middle. -While in Fig: i the idea of the invention in connection with a workpiece encompassing Coil is shown, can also be used as an inductor, as provided in Dep. 3 Conductor loop can be used. The plate i should be provided with a hardening layer 2. will. To. For this purpose, a conductor loop 3 eats the with its leads q. to a power source - is connected. The Le: ter @schleife @ 3 works together the Sprit.zmittelkammer 7, which is arranged so that the workpiece i between because heat conductor 3 and the spray agent chamber 7 must move through. Die, Löcheir in the perforated plate io are indicated at 13. The coolant jets emerge from these holes 1q. such that the side edge of the workpiece is cooled. Eats afterwards an older one. Proposal for the training of the director sio, chosen that. the Grip curved parts of the conductor loop around the side edges at an angle. Reaching the conductor loop over the side edges serves the purpose of Current reversal of the induced currents in laying the side edges, sa that the top margin; of the workpiece from inadmissible heating due to this current reversal is protected. The heat you see as a result of this arrangement in the side panels strives to develop is destroyed by the coolant as it arises.

Die Erfindung ist beschrieben an Hand. von Ausführungsbeispielen, bei denen es sich darum handelt, Panzerplatten an der Oberfläche zu härten. Die Vorrichtung ist aber auch überall dort amvendbar, wo, eis sich darum handelt, Werkstücke. an Kanten und Senten.-fläch,en vor unzulässiger Erwärmung zu schützen, sei es nun, daß lediglich eine Erwärmung des Werkstückes vorgenommen werden soll oder daß diese Erwärmung durch nachträgliches Abschrecken einer Härtung dienen soll. Die Abschreckvorrichtungen, die benötigt werden, um im fortschreitenden Verfahren das Abschmeckhärten durchzuführe@n, sind an sich bekannt und in den Zeichnungein der Einfachheit halber nicht dargestellt. An Stelle der beschriebenen Induktoren können selbstverständlich, ohne daß vom Erfindun.gsged.anken abgewichen. wird, anders geartete Spulen oder Leiterischleifen benutzt werden.The invention is described by hand. of exemplary embodiments, which are about hardening armor plates on the surface. the However, the device can also be used wherever workpieces are involved. to protect edges and tent surfaces from inadmissible heating, be it now, that only a heating of the workpiece is to be made or that this Heating by subsequent quenching is intended to serve for hardening. The deterrents, which are required to carry out the taste hardening in the progressing process, are known per se and are not shown in the drawings for the sake of simplicity. Instead of the inductors described, it goes without saying that, without being deprived of the idea of the invention deviated. different types of coils or conductor loops are used.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device consisting of an inductor and a spray device for progressive partial. Surface hardening of metallic Workpieces by means of inductive heating according to patent 767: 227, characterized by A plate-shaped cooling medium chamber (7) that is wider than the workpiece with injection holes or slots (1r ,, 12, i3), the diagonally from are directed at the bottom against the edges of the workpiece.

2. Device according to claim r, characterized in that the holes or slots in the diagonally divided Plate of the chamber are arranged in such a way that they delimit each of the diagonals Surface (2i, 22, 23, 2q.) Run obliquely in the direction from the outer edge inwards.