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Vorrichtung zum elektroinduktiven Aufheizen von Kanten oder Vorsprüngen
metallischer Werkstücke Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektroinduktiven
Aufheizen von solchen Werkstücken, deren Kanten oder Vorsprünge in die Wärmebehandlung
mit einbezogen werden sollen. Eine solche Aufgabe ergibt sich beispielsweise, wenn
Werkzeug- oder Geräteschneiden zum Zwecke des Härtens erhitzt werden sollen oder
wenn Arbeits- oder Laufflächen von Geräten bzw. Maschinenteilen behandelt werden
sollen, so z. B. die Laufflächen von Schlittschuhen oder die Laufflächen von Gleitschienen,
Kulissensteuerungen und ähnliche mehr. Als weitere Beispiele wären Sägezähne zu
nennen oder überhaupt irgendwelche Teile, die mit scharfen Kanten oder Schneiden
versehen sind. Beim Aufheizen eines derartigen Werkstückes mit den üblichen Induktoren,
sei es in der Form von Spulen oder sei es in der Form von Leiterschleifen, sind
diese scharfen Kanten und Schneiden in besonderem Maße der Gefahr des Überhitzens
ausgesetzt; denn nicht nur der Wärmestau wirkt an diesen Stellen in der Richtung
einer Temperaturerhöhung, sondern auch die durch die Werkstückform bedingte Verteilung
des induzierten Heizstromes. Außer diesen üblichen Induktoren sind auch schon solche
vorgeschlagen worden, deren Heizleiter über der Kante oder Schneide liegen und in
ihrem Verlauf der Form der Kante bzw. Schneide angepaßt sind. Die Rückleiter sind
bei diesen Induktoren seitlich des Werkstückes angeordnet, um dadurch zur Verstärkung
der Kopplung beizutragen. Auch mit
tung gemäß der Erfindung benutzt
wird. Es ist wiederum das Werkstück i an seiner Fläche i' mit einer Härtung zu versehen.
Auf jeder Seite des Werkstückes ist ein Induktor vorgesehen, dessen Hauptheizleiter
bei 2' liegen, während die Rückführungen bei 2" angedeutet sind. Diese beiden Induktoren
liegen einander gegenüber und sind gleichsinnig gespeist, wobei sie die zu erwärmende
Fläche nicht überdecken. Durch Pfeilspitzen bzw. -enden 3' und 3" ist die Speisungsrichtung
der beiden Induktoren angedeutet. Diese Speisungsrichtung führt zu Magnetfeldern
4' bzw. 4". Diese Magnetfelder sind im Bereich des kritischen Querschnittes, nämlich
an der Fläche i', entgegengesetzt gerichtet, und der induzierte Strom, der mit seinen
Pfeilspitzen 5' und Pfeilenden 5" seiner Richtung und Lage nach angedeutet ist,
wird durch diese entgegengesetzt gerichteten Felder von der Kante i' fort zum Werkstückinnern
gedrängt und ein Zusammendrängen an dieser Stelle verhindert. Ein Überhitzen dieser
Kantenfläche oder Schneide i' ist auf diese Weise vermieden.
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In Abb. 3 ist eine Vorrichtung dargestellt, die im wesentlichen der
nach Abb. 2 entspricht, und zwar soll sie dem Erwärmen eines mit einer Schneide
i' versehenen Werkzeuges dienen, das durch nachfolgendes Abschrecken in Luft, Wasser
oder Öl gehärtet werden soll. Die Wirkung der im kritischen Querschnitt entgegengesetzt
gerichteten magnetischen Felder ist genau die gleiche wie in Abb. 2, und die Vorrichtung
unterscheidet sich von der nach Abb. 2 nur durch die Joche 12, die entweder aus
Massewerkstoff oder aus geschichteten Blechpaketen bestehen und die der Erhöhung
des Wirkungsgrades dienen. Sinngemäß sind die beiden gleichsinnig gespeisten Induktoren
beidseitig des kritischen Querschnittes überall dort anzuordnen, wo es sich darum
handelt, scharfe Kanten, Schneiden, konische Teile od. dgl., in denen neben einem
gesteigerten Wärmestau auch noch ein Zusammendrängen des induzierten Heizstromes
zu befürchten ist, vor dem Überhitz2n zu bewahren. solchen Induktoren, deren Heizleiter
mithin häufig Winkelform annehmen, ist ein Überhitzen der Kanten und Vorsprünge
ebensowenig zu vermeiden wie mit den üblichen Induktoren.
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Gerade bei Werkstücken aber, die mit Kanten und Vorsprüngen der beschriebenen
Art versehen sind, d. h. Schneiden od. dgl., aufweisen, ist ein Überhitzen noch
sorgfältiger zu vermeiden, als dies sonst wünschenswert ist, da hiermit eine Verschlechterung
der Werkstoffbeschaffenheit verbunden ist.
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Das Überhitzen derartiger Kanten und Vorsprünge wird gemäß der Erfindung
durch eine Vorrichtung zum elektroinduktiven Aufheizen vermieden, bei welcher zwei
gleichsinnig gespeiste Induktoren vorgesehen sind, deren Heizleiterabschnitte zu
beiden Seiten der Kanten oder des Vorsprungs, ohne diese jedoch zu überdecken, angeordnet
sind. Auf diese Weise werden im Bereich des Vorsprunges oder der Kante des aufzuheizenden
Werkstückabschnittes gegenläufige Magnetfeldrichtungen erzeugt, die den induzierten
Strom mindestens teilweise 'zum Werkstückinnern drängen, so daß eine starke Stromkonzentration
in diesen gefährdeten Querschnitten vermieden wird.
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Die Erfindung sei an Hand der schematischen Darstellungen näher erläutert.
Abb. i bezieht sich auf eine Vorrichtung, wie sie an sich bekannt ist und bei welcher
die Gefahr des Überhitzens der Kanten besteht, während die Abb. 2 und 3 Ausführungsformen
gemäß der Erfindung zeigen.
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In Abb. i soll ein beispielsweise stempelartiges Werkstück i an seiner
Oberfläche i' erhitzt und durch nachfolgendes Abschrecken oberflächengehärtet werden,
so daß eine harte Schneide entsteht. Über der Endfläche i' ist der eigentliche Heizleiter
2' des Induktors vorgesehen, während die beiden Rückführungen 2" seitlich am Werkstück
entlang geführt sind. Nimmt man im Hauptleiter 2 die durch Pfeilenden gekennzeichnete
Stromrichtung 3' an, so bildet sich um den Induktor herum ein Feld 4'. In den Rückführungen
2" ist der Strom, wie bei 3" angedeutet, entgegengesetzt gerichtet, so daß sich
jeweils das Magnetfeld 5" ausbildet. Der im Werkstück induzierte Strom hat nun bekanntlich
das Bestreben, einen Verlauf zu nehmen, der ihm gestattet, ein Maximum gleichgerichteter
Magnetkraftlinien zu umfassen. Es wird sich mithin unter Berücksichtigung dieser
Tatsache und der Lage der Magnetfelder ein induzierter Stromkreis bilden, der mit
seiner Richtung bei 5' und 5" angedeutet ist. Es ist ersichtlich, daß ein besonders
starkes Zusammendrängen der induzierten Stromfäden in der Nähe der äußeren Kanten
i' erfolgen muß. Dieses Zusammendrängen führt zwangsläufig zu der Gefahr des Überhitzens.
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In Abb. 2 ist dargestellt, wie sich die Magnetfelder und der induzierte
Strom verhalten, wenn beim Aufheizen des gleichen Teiles wie in Abb. i eine Vorrich-