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Induktor für das elektrische Erhitzen von metallischen Werkstücken
Für das elektrische Erhitzen von metallischen Werkstücken werden bekanntlich Induktoren
benutzt, die, an eine geeignete Stromquelle angeschlossen, in dem zu erhitzenden
Werkstück Ströme induzieren, deren Verlauf im Werkstück von ausschlaggebender Bedeutung
für das Erhitzungsbild ist. Durch geeignete Formgebung der Induktoren, die entweder
das Werkstück als Spule umfassen oder sich über der Oberfläche des Werkstückes in
Form einer Leiterschleife schließen, können die verschiedensten Erhitzungsbilder
erzeugt werden. So kann die Temperaturerhöhung an der Oberfläche konzentriert bleiben;
es ist möglich, an bevorzugten Stellen aufzuheizen und andere Stellen nicht oder
nicht nennenswert zu erwärmen; es kann der ganze Querschnitt des Werkstückes erfaßt
werden u. dgl. mehr. Sehr wesentlich ist die richtige Wahl der Formgebung dann,
wenn der Verlauf des Erhitzungsbildes mit Rücksicht auf angrenzende nicht zu erwärmende
Teile oder im Hinblick auf die Erhitzungstiefe, beispielsweise beim Oberflächenhärten
oder -vergüten, besondere Form aufweisen soll und wenn die Erhitzüngszone außerhalb
Abschnitten des Werkstückes, die nicht gehärtet oder vergütet werden sollen, verlaufen
muß.
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Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit Maßnahmen, die sowohl bei
Spulen als auch bei Leiterschleifen jeder beliebigen Form eine zusätzliche Beeinflussung
des Erhitzungsbildes ermöglichen sollen. Die Gestalt des Induktors beeinflußt gewissermaßen
im großen die Form des Erhitzungsbildes, während die Maßnahmen gemäß der Erfindung
mehr oder minder der Feineinstellung des Erhitzungsbildes dienen. Besonders kritische
Stellen eines Induktors in bezug auf die Gestaltung des zu erzeugenden Erhitzungsbildes
sind die Ecken oder bogenförmigen Ausbuchtungen eines solchen Induktors. Diesen
Stellen die richtige Gestalt zu
geben, ist nur auf Grund langer
Erfahrungen möglich, da sich die zu wählende Form rechnerisch nicht ermitteln läßt.
Selbst bei größter Erfahrung bleibt es nicht aus, daß die Gestaltung der Ecken,
Ausbuchtungen u. dgl. wiederholt abgeändert werden muß, ehe es gelingt, das erwünschte
Erwärmungsbild im NVerkstück zu erzeugen. Die umständliche Methode des Ausprobierens
soll nach der Erfindung wesentlich vereinfacht werden. Zur Lösung dieser :Aufgabe
wird vorgeschlagen, in den Ecken oder bogenförmigen Ausbuchtungen der spulen- oder
schleifenförmigen Induktoren aus stromleitendem Werkstoff, insbesondere aus Kupfer
bestehende Einlagen einzulöten oder einzuschweißen, die den Stromweg, verglichen
mit dem Weg über die Ausbuchtung oder Ecke, verkürzen.
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Bei der Anwendung dieser Methode wird so verfahren, daß der Induktor
auf Grund der Erfahrungen in die mutmaßlich richtige Gestalt gebracht wird, worauf
alsdann unter Beurteilung des entstehenden Erhitzungsbildes an den Ecken oder Ausbuchtungen
Kupfereinlagen eingelötet oder eingeschweißt werden, die einen Teil der Ecke oder
des Bogens verkürzend überbrücken. Die -Größe der überbrückenden Auflage kann so
gewählt werden, daß ohne eine weitere Verformung des einmal hergestellten Induktors
das gewünschte Erhitzungsbild erzeugt wird.
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Obwohl es unter Anwendung dieser Maßnahme im allgemeinen gelingt,
die gewünschte Form des Erhitzungsbildes sicherzustellen, können auch hier Schwierigkeiten
auftreten, die nach einem weiteren Kenrweichen der Erfindung indes in einfacher
Weise zu überwinden sind. Die Einlagen an den Ausbuchtungen werden zur endgültigen
Festlegung des Stromweges eingesägtoder eingefräst. Der Säge-oder Frässchlitz veranlaßt
den Strom, in dem Induktor unter Umgehung des Schlitzes zu fließen, wodurch seine
Lage zum Werkstück geändert wird. In der praktischen Handhabung wird im allgemeinen
so zu verfahren sein, daß eine die Ausbuchtung überbrückende Einlage zunächst ausprobiert,
dann auf eine geringe Tiefe und schließlich auf endgültige Tiefe eingesägt oder
eingefräst wird, wobei jeweils die Form des Erhitzungsbildes zu überprüfen ist.
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In den Abbildungen sind einige Ausführungsformen der Erfindung schematisch
dargestellt. Abb. i zeigt einen eckigen Induktor i, mit dessen Hilfe eine Welle
2 zum Zwecke des Härtens an der Oberfläche erhitzt werden soll, wobei der Induktor
die Welle umschließt. In den Ecken sind Überbrückungseinlagen 3 in dreieckiger Form
vorgesehen, die eingelötet oder eingeschweißt sind. Diese Ecken sind, wie angedeutet,
mit Sägeschlitzen versehen, die angebracht und so lange vertieft werden, bis schließlich
das gewünschte Erhitzungsbild im Werkstück 2 entsteht. So gelingt es beispielsweise
mit dem eckigen Induktor nach Abb. i in einer Welle lediglich durch die Einlagen
an den Ecken mit den Sägeschlitzen das gewünschte Erhitzungsbild 4 (Abb. 2) zu erhalten,
während ohne diese Hilfsmaßnahme ein Erhitzungsbild etwa gemäß 5 entstehen würde.
In Achsrichtung des zu behandelnden Werkstückes können die Sägeschnitte verschieden
tief ausgebildet sein, wodurch eine ganz beliebige Ausbildung des Aufheizbildes
vorgenommen wird.
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In Abb.3 ist ein ovaler Induktor dargestellt, der, in Schräglage zu
einem zylindrischen Körper gestellt, zum ganzflächigen Erhitzen eines verhältnismäßig
großen Abschnittes eines solchen Körpers dient. Bei einem solchen Induktor können
Ein--lagen 6 in den Scheitelpunkten vorgesehen und mit den erwähnten Sägeschlitzen
versehen werden, um in gewünschter Weise das Erhitzungsbild zu beeinflussen.
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Zum Erhitzen von Werkstücken im Umlaufverfahren werden vielfach auch
Leiterschleifen benutzt, wie sie in Abb. 4 schematisch angedeutet sind. An einer
solchen Leiterschleife; können ebenfalls Einlagen 8 in den Eckpunkten vorgesehen
sein und mit Sägeschlitzen versehen werden, die zur Erzeugung des gewünschten Stromweges
im Induktor vertieft werden.
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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht beschränkt auf die Anwendung
bei den in den Abbildungen dargestellten Ausführungsformen. Sie kann vielmehr bei
jeder Induktorform und für jeden Verwendungszweck benutzt werden, bei denen es darauf
ankommt, in einfacher Weise das Erhitzungsbild zu beeinflussen.