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Vorrichtung zum elektroinduktiven Wärmebehandeln metallischer Werkstücke
Es ist bekannt, für das Wärmebehandeln metallischer Werkstücke hochfrequenzgespeiste
Induktoren zu verwenden, die entweder spulenförmig den zu behandelnden Werks.tückabschnittumfassen
oder als Leiterschleifen über dem Werkstückabschnitt angeordnet sind. Weiterhin
ist es bekannt, diese Induktoren unmittelbar oder unter Zwischenschaltung eines
Transformators an eine Hochfrequenzstromquelle geeigneter Frequenz anzuschließen.
Solche Induktoren sind in erster Linie für das Aufheizen von Stahl@gegenstän Aden
verschiedenster Farm entwickelt worden, die nachfolgend durch Abschrecken gehärtet
werden sollen. So sind für das Härten von Kurbelwellen, Nockenwellen, Zahnrädern,
Bandagen, Eisenbahnschienen, Steuerwellen, Bremshocken usw. entsprechendie Geräte
entwickelt worden, die jeweils der Form des zu behandelnden Werkstückes entsprechend
ausgebildet sind. Die genannten Einrichtungen haben sich in der Praxis gut bewährt;
es, treten indes immer dann Schwierigkeiten auf, wenn aufeinanderfolgend mit der
gleichen Erzeugeranlage unterschiedliche Werkstückarten bzw. Werkstückformen behandelt
werden sollen. Die bestehenden Unterschiede in Gesitalt, Abmessung, Werkstoffart
u. dgl. der zu behandelnden Werkstücke haben zur Folge, @daß der Blindwiderstand
der Heizinduktoren untereinander verschieden .ist. Sollten beispielsweise unter
Speisiung von der gleichen Stromquelle nacheinander verschiedeneWerkstücke (beispielsweiseKwrbelwellenzapfen
)
,behandelt werden, @so ist ,entsprechend .dem uniterschiedl:chen Blindwiderstand,
der erforderlichen Heizeinrichtung ein Zu- oder Abschalten von Kapazitäten erforderlich,
um zu erreichen, daß die Gesamtvo:rrichturng in jedem Behandlungsfall mit günstigster
elektrischer Äusmuttzung arbeitiet, -d. h. .-daß>.der- Wert des cos (p für die Gesamtvorrichtung
-ähg,enähert a ist.
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` ' Da im allgemeinen in .der Praxis das Umstellen von einer Werkstücktype
auf eine andere rasch erfolgen muß und, außerdem beispielsweise beim Härten von
Kurhelwellenzapfen an einer Kurbelwelle bereits mehrere verschiedene zu behandelnde
Ab-.messungen auftreten, sind: Schaltungen entwickelt worden, die eine Vorwahl für
das .selbsttätige Einschalten .der :erforderlichem Kapazitäten gestatten. Diese
Schaltungen sind meist so aufgebaut, daß an Vorwahlschaltern die Anzahl der einzuschaltenden
Kapazitäten vorgewählt wird. Von diesenVorwahlscha;ltern wendien im Augenblick ides
Einsohaltt°ns,der Leistung oder kurz zuvor die Aden einzelnen Kapazitäten zugeordneten
Schütze geschaltet, so däß während ides Aufheizens Gleichheit zwischen ;dem induktiven
und dem kapazitiven Blindstrom herbeigeführt wird. Da infolge der verschiedenen
Abmessungender nacheinander zubehandelndenWerkstück :e -auch die Spannung der Hochfrequenzätromquelle
unterschiedlich ist, gelingt es nur nach -umfangreichen Versuchen, den erforderlichen
genauen kapazitiven Wert festzulegen,.
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Naturgemäß ist für die Durchführung solcher Schaltungen ein großer
Aufwand an Steuerapparaten, Schützen,-- Vörwählschaltern, Signaleinrichtungen usw.
erforderlich, namentlich wenn es stich darum handelt, :einte Vielzahl von, Verbraucherstellen
abwechselnd von einer Stro:merzeugungsanlage aus zu versorgen.
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Gemäß der Erfindung werden die beschriebenen 1\Ttachteile,beim elektroinduktiven
Wärmebehunde:ln metallischer Werkstücke unter Verwendung nacheinander an, die gleiche
Str.omerzeugungsanlage unter Zwischenschalten eines Tranisformators oder unmittelbar
anzuschließender Induktoren vermieden. Sie !schlägt vor, die anziuschließenden Einzelinduktoren
nach Form und Ausbildung so zu wählen, daß sich der aus .dem induktiven Widerstand
des jeweilig angeschlossenen Induktors und dem gegebenen kapazitiven Widerstand
der Erzeugeranlage. additiv zusammensetzende Gesamtwiderstand einen -stets gleichbl,eiben&n
Wert aufweist. In bekannter Weise wird -manhierbei i bestrebt sein, mit größtmöglicher
elektrischer Ausnutzung zu arbeiten, d. h. es , wäre anzustreben, daß der cos 99
sieh weitestgehend dem Wert z nähert.
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Es. wird-, hierbei. so vorgegangen, tdaß der Hochfreqüenzstromquelle
eine Komdens-atorenbatterie bestimmter. Größe zugeordnet wird, die sowohl die Streuverluste
des Generators deckt als auch die im A°2iz:gerät.,aüftretenden Blindverluste kompensiert,
wobei letztere durch die Maßnahmen- gemäß der Erfindung für alle Behandlungsfälle
gleich gestaltet werden. -So ist w ohne weiteres möglich, bei äußerst geringem Aufwand
an -Schaltzeug, Steuerapparaten,' Signaleinrichtungen usw. beliebig viele Induktoren,
die jeweils verschiedenen Werkstückformen und - Abmessungen angepaßt sind, in kürzester
Zeitfolge nacheinander anzuschalten.
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Um Iden Bedingungen der Erfindung genecht zu werden, können die Einzelinduktoren
verschiedene ,grundsätzliche Ausbildung erfahren. Am sich besitzen die Induktoren
untereinander verschiedene Formen und Abmessungen. Dies ist dadurch bedingt, daß
jeder Induktor einem bestimmten Werkstück bzw. Werkstückabschnitt zugeordnet ist,
die untereinander verschiedene Abmessungen und, Formen aufweisen und denen die Induktoren
angepaßt sein müssten. Um die ,durch die verschiedene Induktorform bedingten Unterschiede
'im induktiven Widerstand auszugleichen, werden diese gemäß der Erfindung mit Jochen
aus magnetisch gut leitenden Werkstoffen versehen, die auf die Heizleiter aufgesetzt
sind. Soll :beispielsweise in kurzem Zeitraum wahlweise ein Werkstück, z. B. eine
Welle, mit großem Durchmesser und ein solches mit geringem Durchmesser behandelt
werden, so werden auf den Induktor, ,der für -das Werkstück mit geringem Durchmesser
bestimmt ist, je Längeneinheit des Heizleiters eine größere Anzahl Jochpakete aufgebracht
als auf 4en Induktor für das Werkstück mit großem Durchmesser. Naturgemäß können
diese Maßnahmen auch zur Behandlung anders geformter Werkstücke angewendet werden,
so beispielsweise zum Behandeln von Nocken, Zahnrädern, Scheiiben, Keilwellen, Zapfen
oder ähnlicher Teile. Die die Angleichung der Induktivitäten der Einzelinduktoren
aneinander herbeiführenden Joche werden: zweckmäßig abnehmbar gestaltet, so daß
die Anpassungsmöglichkeit der Gesamteinrichtung eine größere ist. Soweit früher
die Verwendung von Jochen an, Induktoren, vorgeschlagen wurde; diente diese ausschließlich
hem Zweck einer Sammlung der Kraftlinien an bestimmten bevorzugten Stellen der Heizleitererstreckung,
um dadurch eine bestimmte Verteilung der Heizwirkung zu erreichen.
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Während es sich empfiehlt, die Joche im Sirnne der Erfindung in Verbindung
mit Induktoren zu benutzen, die das Werkstück spulenartig umfassen, kann bei Indulktore.n,
die als Leiterschleifen od. 4g1. ausgebildet sind, ein andenzr Weg eingeschlagen
werden, um die Angleichung der Induktivität zu erzielen. Wird beispielsweise für
das Behandeln von Kurbelwellenzapfen oder ähnlich, geformten Teilen eine das Werkstück
maximal bis* zur Hälfte überdeckende Heizleiterschleife verwendet, oder wird zur
Behandlung eines. solchen Werkstückabschnittes ein Induktor geringer Breite benutzt,
dessen Heizleiter sich windschief über die zu behandelnde Werkstückstelle erstreckt"
oder wird mittels zweier Zuführungspole, die den zu behandelnden Werkstückabschnitt
kreisförmig umschließen, und durch einen oder mehrere Heizleiter verbunden sind,
das Aufheizen .vorgenommen, so kann die gegenseitige Angleichung der Induktivitäten
durch Änderung der geometrischen Abmessungen der Einzelgeräte untereinander vorgenommen
werden.
Zu diesem Zweck wird das Verhältnis von Breite zu Länge
des Heizleiters verändert und/oder durch geeignete Formgebung des Heizleiterquerschnittes
der induktive Widerstand in der gewünschten Weise ,beeinfllußt. Bei Heizleiterschleifen"die
einen Wellenzapfen zur Hälfte überdecken, kann durch Veränderung des Verhältnisses
der Länge zur Breite der Schleife eine Beeinflussung der Induktivität hervorgerufen
werden.
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Naturgemäß können die einzelnen Maßnahmen auch miteinander kombiniert
werden. Zweckmäßigerweisewird mit .einem geeigneten Prüfgerät jeweils bei Fertigstellung
des Induktors der induktive Widerstand ermittelt und die Einschichtung von Jochpaketen
oder die Formgebung der Heizleiterabschnifte entsprechend vorgenommen.