DE870144C

DE870144C - Induction coil

Info

Publication number: DE870144C
Application number: DED3644D
Authority: DE
Inventors: Erich Dr-Ing Hoermann; Gerhard Dr-Ing Seulen
Original assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Current assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Priority date: 1944-04-15
Filing date: 1944-04-15
Publication date: 1953-03-09

Description

Induktionsspule Vorbekannten Vorschlägen zufolge .ist es möglich, an zylindrischen Werkstücken, wie Rohren, Stangen u. dgl., Verstärkungen anzubringen, indem das Werkstück an der zu verformenden Stelle örtlich elektroinduktiv erhitzt und nach Erreichen der Verformungstemperatur in axialer Richtung gestaucht wird. Umgekehrt ist es auch möglich, Querschnittsverringerungen in sinngemäß ähnlicher Weise zu erzeugen, wobei an Stelle des Stauchdruckes ein Recken tritt. Bei beiden Verfahrensarten ändert sich der Querschnitt des Werkstückes während des Erhitzungsvorganges und es ergibt sich die Aufgabe, wie zu verfahren ist, um die Erhitzung mittels eines Induktors sicherzustellen, der das Werkstück umfaßt. Bisher ist so verfahren worden, daß der Induktor mit einer lichten Weite versehen wurde, die dem größten Durchmesser des Werkstückes im Verlaufe der Verformung entsprach. Hierdurch ergibt sich entweder am Anfang oder am Ende des Verformungsvorganges ein schlechter Kopplungsgrad für den Induktor und damit einerseits eine schlechte Ausnutzung der elektrischen Energie und andererseits eine mehr oder minder sprunghafte Änderung in der Heizwirkung. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, mehrere Spulen in Achsrichtung übereinander anzuordnen, die verschiedenen Durchmesser aufweisen und die in Achsrichtung während des Verformungsvorganges derart verschoben werden, daß-jeweils ein. Induktor mit .entsprechender lichter Weite dem .entsprechend' vergrößerten bzw: verkleinerten Durchmesser zugeordnet wird. Auch mit einer solchen Vorrichtung lij,ßt, sich. ein günstiger Kopplungsabstand nicht ständig. aufrechterhalten, und es treten Erhitzungssprünge während, des Verfo.rmüngsvörganges auf. Für das. fortschreitende Oberflächenhärten von. Werkstücken mit Abschnitten .unterschiedlichen Durchmessers ist auch schon g vorgeschlagen worden, zwei Spulen großer lichter Weite zu verwenden, die gemeinsam einwirkend ihren gemeinsamen Wirkraum durch Parallelverschiebung zueinander vergrößern oder verkleinern. Bei einem derartigen Induktor müssen beide Spulen in abgestimmter Geschwindigkeit zueinander und in bezug auf das Werkstück bewegt werden.- - .- -Der Induktor gemäß der Erfindung vermeidet die erwähnten Nachteile. Zu diesem Zweck: ist der Heizleiter des Induktors Birnen- .oder -schlaufenförmig gestaltet. In seinen kurvenförmigen Abschnitten entspricht er dem Anfangs- bzw. Enddurchmesser des Werkstückes, und durch Verschieben des Induktors senkrecht zur Werkstückachse wird der Veränderung ,des Werkstückdurchmessers während des Verformungsvorganges Rechnung getragen. Der Induktor hat jeweils am Anfang und am Ende des Verformungsvorganges den günstigsten Kopplungsgrad zum Werkstück, und- im allgemeinen sind die Verformungsvorgänge derart, daß gerade zu diesen Zeiten die Erwärmung am stärksten sein muß.Induction coil According to previous proposals, it is possible to to attach reinforcements to cylindrical workpieces such as pipes, rods, etc. by locally electro-inductively heating the workpiece at the point to be deformed and is compressed in the axial direction after reaching the deformation temperature. Conversely, it is also possible to reduce the cross-section in a correspondingly similar manner Way to produce, whereby instead of the upsetting pressure a stretching occurs. By both Types of process, the cross-section of the workpiece changes during the heating process and there arises the task of how to proceed in order to achieve the heating by means of a Ensure inductor that covers the workpiece. So far this has been done that the inductor was provided with a clear width, which is the largest diameter of the workpiece in the course of the deformation. This results in either at the beginning or at the end of the deformation process a poor degree of coupling for the inductor and thus, on the one hand, poor utilization of electrical energy and on the other hand a more or less sudden change in the heating effect. It has also been proposed to place several coils one on top of the other in the axial direction to arrange, which have different diameters and which in the axial direction during of the deformation process are shifted in such a way that that-each one. Inductor with .the. Corresponding inside width the. Correspondingly 'enlarged or: reduced diameter is assigned. Even with such a device lij, ß, themselves. a favorable coupling distance does not always exist. hold up and kick it Jumps in heating during the process of evaporation. For that. Progressive Surface hardening of. Workpieces with sections of different diameters it has already been proposed to use two coils with a large clear width, which act together their common effective space by parallel displacement to each other zoom in or out. With such an inductor, both coils must be in coordinated speed to each other and in relation to the workpiece. The inductor according to the invention avoids the disadvantages mentioned. To this Purpose: the heating conductor of the inductor is designed in the shape of a pear or loop. In its curved sections, it corresponds to the start and end diameter of the workpiece, and by moving the inductor perpendicular to the workpiece axis changes in the workpiece diameter during the deformation process Taken into account. The inductor has at the beginning and at the end of the deformation process the most favorable degree of coupling to the workpiece, and - in general, the deformation processes in such a way that it is precisely at these times that the warming must be greatest.

Um ein gleichmäßiges Erwärmen des: zylindrischen Werkstückes zu erzwingen, kann es .zweckmäßig sein, das Werkstück umlaufen zu lassen. Es ist aber auch möglich, eine gleichmäßige Heizwirkung dadurch zu erzielen; daß der Induktor mit Magnetjochen versehen wird, die sich relativ zur Schlaufe, nicht aber zum Werkstück bewegen. Am einfachsten läßt sich dies dadurch erreichen, daß das Magnetjoch gegenüber dem Werkstück festgelegt wird und der Induktor unter dem Magnetjoch hinweggezogen wird. Da sich die lichte Weite .des Induktors ändert, wird das Magnetjoch senkrecht zur Bewegungsrichtung des Induktors bewegt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin; den Induktor auf dem Umfang mit feststehenden Magnetjochen zu besetzen. In den Abschnitten, in denen der Induktor das Werkstück auf einem großen Teilabschnitt umfaßt, werden. wenige Bleche in das Joch eingeschichtet, während an den Stellen, ah denen die Schleife das Werkstück auf kleineren Teilabschnitten umfaßt, mehr Jochbleche eingeschichtet werden. Die Heizwirkung kann auch noch dadurch beeinflußt werden, daß die Spule in den geraden Abschnitt mäanderförrnig verlegt wird, und: zwar mit verhältnismäßig eng liegenden Mäandervindungen, -wohingegen in dem Abschnitt des größten Durchmessers der Schlaufe der Heizleiter glatt verlegt wird.In order to force uniform heating of the: cylindrical workpiece, it may be useful to let the workpiece revolve. But it is also possible to achieve a uniform heating effect thereby; that the inductor with magnetic yokes is provided that move relative to the loop, but not to the workpiece. The easiest way to achieve this is that the yoke opposite the Workpiece is set and the inductor is pulled away from under the magnet yoke. Since the inside width of the inductor changes, the magnet yoke becomes perpendicular to the Moving direction of the inductor. Another possibility is; to occupy the inductor on the circumference with fixed magnetic yokes. In the sections in which the inductor comprises the workpiece on a large section. a few metal sheets layered in the yoke, while in the places where the loop the workpiece comprises smaller sections, more yoke plates are layered will. The heating effect can also be influenced by the fact that the coil is laid meandering in the straight section, namely with proportionately closely lying meander connections, whereas in the section of the largest diameter the loop of the heating conductor is laid smoothly.

.- Im nachfolgenden wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert..- In the following the invention is based on an embodiment explained in more detail.

Der Heizleiter des Induktors weist Birnen- oder schläufenförmige Gestalt auf. Er besitzt einen kurvenförmigen, Teil i großen Durchmessers und einen kurvenförmigen Teil z geringen Durchmessers. Diese beiden Abschnitte sind verbunden durch gerade Teile 3. Die gegeneinander isolierten Zuführungsschienen sind bei g. angedeutet.The heat conductor of the inductor is pear-shaped or loop-shaped on. It has a curvilinear, large diameter part and a curvilinear one Part z of small diameter. These two sections are connected by a straight line Parts 3. The feed rails, which are insulated from one another, are at g. indicated.

Es sei angenommen, das strichpunktiert angedeutete Werkstück 5 solle durch Anstauchen in seinem Querschnitt vergrößert werden. Das Werkstück wird: in die Presse eingesetzt und der Induktor so in Wirkstellung gebracht, daß das Werkstück sich in dem Kurventeil 2 mit geringem Durchmesser befindet. Sobald nach erreichter Verformunggtemperatur der Verformungsvorgang einsetzt, wird der Induktor kontinuierlich in Richtung des Pfeiles 6 verschoben; bis schließlich gegen Ende des Verformüngsvorganges eine Relativstellung zwischen Induktor und Werkstück erzielt wird, die bei 5a strichpunktiert angedeutet ist. Es kann zweckmäßig sein, das Werk$tück um seine eigene Achse in Drehung zu .versetzen,. um zu erreichen, daß das Werkstück auf dem Umfang gleichmäßig erwärmt wird.It is assumed that the workpiece 5 indicated by dash-dotted lines should be can be enlarged in its cross-section by upsetting. The workpiece will be: in the press is used and the inductor is brought into the operative position so that the workpiece is located in the curve part 2 with a small diameter. As soon as after achieved Deformation temperature the deformation process begins, the inductor is continuous moved in the direction of arrow 6; until finally towards the end of the deformation process a relative position between inductor and workpiece is achieved, which is shown in phantom at 5a is indicated. It can be useful to move the workpiece around its own axis Rotation to .shift ,. in order to achieve that the workpiece is uniform on the circumference is heated.

Die gleichmäßig auf den Umfang verteilte Erwärmung kann aber dadurch erreicht werden, daß ein Magnetjoch, das bei 7 strichpunktiert angedeutet ist, vorgesehen wird. Dieses Magnetjoch verändert seine Relativstellung nur gegenüber dem Induktor, nicht aber gegenüber dem Werkstück, so dä,B es bei Beendigung des Heizens in die bei 8 strichpunktiert angedeutete Stellung gelangt. Um diese Bewegung durchführen zu können, ist eine in der Zeichnung nicht dargestellte Führung vorgesehen, die ein Ausweichen des Magnetjoches in Richtung des Pfeiles 9 gestattet, während der Induktor gewissermaßen unter dem Magnetjoch hinweggezogen wird. Selbstverständlich kann ein solches Joch 7 auch auf dem gegenüberliegenden Ast. des Induktors angebracht werden.The warming evenly distributed over the circumference can, however, be avoided as a result be achieved that a magnet yoke, which is indicated by dash-dotted lines at 7, is provided will. This magnetic yoke only changes its position relative to the inductor, but not in relation to the workpiece, so that B it at the end of the heating in the reaches position indicated by dash-dotted lines at 8. To perform this movement to be able to provide a guide, not shown in the drawing, which an evasion of the magnetic yoke in the direction of arrow 9 allowed during the Inductor is pulled away, as it were, under the magnet yoke. Of course such a yoke 7 can also be on the opposite branch. of the inductor attached will.

Auf dem anderen Teil des Induktors ist in der Zeichnung eine weitere Möglichkeit angedeutet, wie die Vergleichsmäßigung der Temperaturerhöhung im Werkstück erzwungen, werden kann. Es werden auf dem gesamten Umfang Magnetjoche vorgesehen, und., zwar werden sie im Gebiet io aus verhältnismäßig wenig Blechen aufgebaut. Die Menge der je Längeneinheit eingeschichteten Bleche wird größer im Abschnitt i i, nimmt weiterhin zu im Abschnitt 12 und ist am stärksten im Abschnitt 13. In welchem Verhältnis die Anzahl der Bleche pro Längeneinheit zuzunehmen hat, muß empirisch ermittelt werden. Die Anordnung wird @so getroffen; daß Bleche mit mehr oder minder starken isolierenden Zwischenschichten abwechseln.On the other part of the inductor is another one in the drawing Possibility indicated, such as the equalization of the temperature increase in the workpiece forced, can be. Magnetic yokes are provided over the entire circumference, and., although they are built up from relatively few metal sheets in the area io. The number of sheets stacked per unit length increases in the section i i, continues to increase in section 12 and is strongest in section 13. In which ratio the number of sheets per unit of length has to increase must be empirical be determined. The arrangement is made @so; that sheets with more or less alternate strong insulating intermediate layers.

Die Erwärmungscharakteristik des Induktors kann beeinflußt werden durch eine mäanderartige Ausbildung des Heizleiters. DieMäanderwindungen werden hierbei vorzugsweise im Gebiet 13 besonders eng gelegt. Die Windungen werden weiter im Gebiet 12 und wiederum weiter im Gebiet i i und gehen schließlich im Gebiet io in -ein gerades Stück über. .The heating characteristics of the inductor can be influenced by a meandering design of the heating conductor. The meander turns are preferably placed particularly close in area 13. The turns are wider in area 12 and again further in area i i and finally go in area io in -a straight piece over. .

Mit einem Induktor, der in .der beschriebenen Weise mit Magnetjochen besetzt ist bzw. .dessen Heizleiter mäanderartig verlegt ist, können die Heizvorgänge durchgeführt werden, ohne daß das Werkstück um seine Achse umläuft.With an inductor in the manner described with magnetic yokes is occupied or. whose heating conductor is laid in a meandering manner, the Heating processes be carried out without the workpiece revolving around its axis.

Die Wirkungsweise des Induktors ist an Hand eines Breispieles beschrieben, bei welchem sich der Werkstückquerschnitt während der Verformung vergrößert. Sinngemäß kann der Induktor auch dort benutzt werden, wo infolge einer Reckung der Querschnitt während der Verformung sich verringert.The mode of operation of the inductor is described using an example, in which the workpiece cross-section increases during the deformation. Analogous the inductor can also be used where the cross-section is stretched decreases during the deformation.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Induction coil for heating cylindrical Workpieces that change their diameter during the heating process, thereby characterized in that the heating conductor of the movable perpendicular to the workpiece axis Has inductor pear-shaped or loop-shaped and in its curved shape. Sections is adapted to the initial or final diameter of the workpiece. z. Induction coil according to claim i, characterized by magnetic yokes which determine their position relative to the workpiece surface maintained, but shift relative to the inductor. 3. Induction coil after Claim z, characterized by guides for the magnetic yokes, which allow an evasion of the yokes perpendicular to the inductor movement. q .. inductor according to claim i, characterized by magnetic yokes on the circumference of the coil, which are in the sections the largest clear width have the smallest number of sheets per unit length and vice versa. 5. Induction coil according to claim i to q., Characterized in that that the heating conductors are laid in a meander-like manner, with the narrowest meander turns at the points of the smallest clear width and on a smooth section in the area the greatest clear width.