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Vorrichtung zum fortschreitenden Erhitzen, insbesondere zum fortschreitenden
Härten, von metallischen Werkstücken Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zum fortschreitenden
Erhitzen, insbesondere zum fortschreitenden Härten, von metallischen Werkstücken.
Es ist bekannt, solche Vorrichtungen in Form von hochfrequenzgespeisten Induktoren
aufzubauen, die entweder das Werkstück spulenartig umfassen oder sich als Leiterschleifen
über der Oberfläche des Werkstückes schließen. In Verbindung mit diesen Induktoren
«-erden außerdem Einrichtungen vor-esuhen, die die Zuführungen der kühl- oder Abschreckflüssigkeit
auf die Werkstückoberflä che gestatten. Ferner ist es bekannt, soenannte Luftbrausen
vorzusehen, die auf die @\'erlcstiicl;oherfl;iclie ein gasförmiges 1Tittel, vorzugsweise
Preßluft, unter Druck austreten lassen, um zu verhindern, daß die auf die `verkstückoberfläche
ausgespritzte Kühl- oder Absc'hreckflüssigkeit unter den Induktor zurücktritt. Der
vorgesehene Induktor und die Einrichtungen zur Lemkung der Kühl- oder Abschreckflüssigkeit
für das Werkstück werden nach bekannten Vorschlägen unter Verwendung von Isolierstoffteilen
zu einem Heiz- bzw. Härtegerät zusammengebaut.
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Mit solchen Einrichtungen ist es möglich, metallische Werkstücke im
fortschreitenden Verfahren zu erhitzen und unmittelbar anschließend ebenfalls fortschreitend
abzukühlen. Im allgemeinen bedient man sich dieser Maßnahmen zum
Härferi;
-insbesondere zum-Oberflächenhärten, vor! Werkstricken. Es ist aber auch möglich,
die Maßnahmen dort anzuwenden, wo ein Erhitzen des Werkstückes unter unmittelbar
darauffolgendem-Abkühlen aus irgendwelchen Gründen :erforderlich erscheint.
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Bei der Verwendung derartigerVorrichtungen-ist hisker stets so vorgegangen
worden, daß,das Heiz-oder Härtegerät, am einen Ende des Werkstückes beginnend, über
dessen Oberfläche hinweggeschoben und am Ende der erstrebten Härtezone zur Ruhe
gebracht wurde. Sodann würde das Werkstück ausgewechselt, das Härtegerät kehrte,
gegebenenfalls im Eilgang, in :die Anfangsstellung zurück, worauf erneut die Behandlung
eines Werkstückes einsetzen konnte. Das 'Gerät war,daher mit seinen Öffnungen für
die Abschreckflüssigkeit und seinen Öffnungen für die Luftbrause so ausgerüstet,
daß en Arbeiten in nur einer Richtung möglich war.
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Gelegentlich sind Induktionsgeräte für ,das fortsohrestende Erhitzen
außer mit einer nachgeordneten Abschreckeinrichtung auch mit einer solchen am vorderen
Ende oder im Bereich des Induktors versehen worden. Diese vorderseitig angeordnete
Abschreckeinrichtung hatte den Zweck, diejenigen . Werkstückabschnitte bei Beendigung
des Aufheizens abzuschrecken, die zum Zwecke des Abschreckens nicht mehr -fortschreitend
`überfahren werden konnten, weil beispielsweise das Werkstück einen Bund od. -dgl.
aufwies. Auch- bei solchen Geräten war es :daher stets erforderlich, nach beendeter
Behandlung eines Werkstückes das Gerät im Leerlauf in seine. Ausgangsstellung zurückzuführen.
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Es hat sich nun gezeigt, daß das Arbeiten mit derartigen Geräten trotz
aller Vorzüge gewisse Nachteile hat. Infolge desErfordernisses, dasGerät leer in
seine Ausgangsstellung zurücklaufen zu lassen, ergeben sich für den Stromerzeuger
erhebliche Leerlaufzeiten, die als unangenehme Belastungsschwankungen-verspürt werden.
Andererseits ist bisher stets angenommen worden, -daß sich diese Leerlaufzeiten
nicht vermeiden lassen, weil die Vorstellung herrschte, daß ein Heiz- bzw. Härtegerät
infolge der artgegebenen Ausbildung nur in einer Richtung wirken könne und - infolgedessen
nach einer Arbeitsleistung im Leerlauf in seine Ausgangsstellung zurückgebracht
werden müsse. Diese Vorstellungergab sich offenbar aus derüberleäung, daß ein Umschalten
der Kühl- bzw. Abschreckflüssigkeitszufuhr sich nur schwer und .unter Verwendung
verwickelter Apparaturen bewerkstelligen lasse.
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Gemäß der Erfindung ist es jedoch möglich, auf derartige Umschaltapparaturen
für die Kühl- und Abschreckflüssigketszufuhr zu verzichten und .daher das Gerät
mit einfachsten Mitteln sowohl im Hin-. als auch im Rückgang wirksam werden zu lassen.
Hierzu wird vorgeschlagen, im Gerät ununterbrochen in Tätigkeit befindliche Spritzeinrichtungen
und Luftbrausen sowohl :an der Vorderals auch an der Rückseite anzuordnen. Der Vorschlag,
ein solches -Gerät zu benutzen, bricht mit der Vorstellung, daß ein -Austritt der
Kühl- bzw Abschreckflüssigkeit nur an der Stelle stattfinde dürfe, an der es wirklich
gebraucht wird; deni gemäß der Erfindung gelingt auch eine einwand freie Behandlung
der Werkstücke, wenn diese vo: Einwirkurng des Induktors von einer Kühl- ode: -
-:.Abschreckflüssigkeit be:aufschlagt. werden.
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Die Verwendung einer Vorrichtung gemäß dei Erfindung gestattet insbesondere
in der Serienher stellung die Herabsetzung der Leerlaufzeiten füj den Stromerzeuger
auf ein Mindestmaß, und dar. über" hinaus wird durch die Vorrichtung in mancher
Fällen überhaupt erst eine wirtschaftliche Fertigung ermöglicht. Dies gilt beispielsweise
für die Herstellung oberflächengehärteter Zahnräder, bei denen das Heizgerät Zahn
nach Zahn überfährt. Bisher war es erforderlich, nach der Behandlung eines Zahnes
das Gerät im Leerlauf zurücklaufen zu lä.ssen, um sodann einen weiteren Zahn zu
behandeln, der jeweils durch Drehung des Zahnrades um eine Teilung in Behandlungsstellung
gebracht wird. Mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung wird es nunmehr möglich,
den einen Zahn von rechts _ _ nafch links, den nächsten Zahn von links nach rechts
usf. zu behandeln, wobei die Leerlaufzeiten nur so lang sind; als das jeweilige
Fortschalten des Zahnrades um eine Teilung erfordert. Bei der Bethandlung von Bolzen
kann unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung so verfahren werden,
daß jeweils der erste Bolzen von rechts nach links überfahren wird, um sodann gegen
einen anderen unbehandelten Bolzen ausgewechselt zu werden, der von links nach rechts
überfahren wird. Die Serienbehandlung solcher Bolzen kann somit ebenfalls unter
einem Mindestmaß von Leerlaufzeiten durchgeführt werden.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann sowohl mit einem spuleilförrnigen
Induktor als auch mit einem Induktor in Form einer Leiterschleife ausgerüstet sein,
und im Falle der Verwendung eines spulenförmi.gen Induktors 'kann dieser in an sieh
bekannter Weise aufklappbar sein, um ein Herausnehmen und Einsetzen der Werkstücke
selbst dann zu ermöglichen, wenn sie mit sperrigen Begrenzungsflächen, wie Wangen,
Bünden od. dgl., versehen sind.
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Im nachfolgenden wird an Hand der Zeichnungen, die einige Ausführungsbeispiele
darstellen, der Erfinflungsgedanke näher erläutert.
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Abb, i stellt einen senkrechten Schnitt durch ein .Gerät dar, dessen
Induktor als einwindige Spule ausgebildet ist, die das Werkstück umfaßt, wobei nur
die obere Hälfte dargestellt ist. Der der Lagerung des Induktors dienende Isolierstoffkörper
ist mit einem Raum i versehen, dem die Kühl- oder Abschreckflüssigkeit zugeleitet
wird. In einer Zwischenwand ,sind quer zur Zuströmrichtung Öffnungen a vorgesehen,
durch die die Kühl- oder Abschreckflüssigkeit dem Raum 3 zufließt. Der Raum 3 ist
mit Austrittsöffnungen 3' und 3" versehen; die auf die Oberfläche des zu behandelnden
Werkstückes gerichtet sind. Diese Öffnungen sind sowohl an der Vorder- als auch
an der Rückseite des
Gerätes vorgesehen und so gerichtet, daß sie
von einer etwa in der Mitte des Gerätes befindlichen gedachten senkrechten Ebene
nach außen weisen. Der Induktor selbst ist im Innern mit einem Raum 4 versehen,
dem ein gasförmiges Mittel, vorzugsweise Preßluft, zuströmt. Durch eine Ouerwand
mit öffnungen 5 wird dass gasförmige Mittel dem Raum 6 zugeleitet, von dem aus es
durch die Schlitze oder Öffnungen 6' und 6" auf -die Werkstückoberfläche austritt.
Diese Schlitze sind sinngemäß so angeordnet, wie dies für die Öffnungen 3' und 3"
beschrieben wurde.
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Bewegt sich das Gerät in Richtung des Pfeiles .25 über die Werkstückoberfläche
hinweg, so wird das Abkühlen der erhitzten Oberfläche, und insbesondere das Abschrecken,
durch die Kühlflüssigkeit bewirkt, die aus den Schlitzen 3' austritt, während die
aus den Schlitzen 6' austretende Preßluft ein Zurücktreten .der Kühlflüssigkeit
unter den Induktor verhindert. Während di.eserZeit strömtKühlflüssigkeit aus den
Schlitzen 3" auf die Oberfläche des Werkstückes aus, wird aber von dem Preßluftstrom,
der aus den Schlitzen 6" austritt, vom Induktor ferngehalten, so daß eine einwandfreie
Wärmebehandlung der Werkstückoberfläche gewährleistet ist. Bewegt sich das Gerät
in Richtung des Pfeiles 26, so wird das Abkühlen bzw. Abschrecken der Werkstückoberfläche
bewirkt durch die Flüssig4zeit, die aus den Schlitzen 3" austritt, während die aus
den Schlitzen 3' austretende Flüssigkeit, ohne wirksam zu werden, von der Werkstückoberfläche
abläuft bzw. von dem bei 6' austretenden Preßluftstrom beiseite gedrückt wird. Durchgeführte
Versuche haben gezeigt, daß trotz der Anfeuchtung der Werkstückoberfläche durch
die aus den jeweils vorn liegenden Schlitzen austretende Kühlflüssigkeit, insbesondere
auch beim Oberflächenhärten, Weichfleckigkeit oder ähnliche Fehler, die zunächst
befürchtet werden mußten, nicht auftreten.
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In Abb. 2 ist im senkrechten Schnitt ein Gerät gezeigt, dessen Induktor
als Leiterschleife ausgebildet ist, wobei auf die Schleife ein Jochpaket aus geschichteten
Blechen in an sich bekannter Weise aufgesetzt ist. Die Jochbleche sind mit Aussparungen
versehen, die beim Zusammensetzen der einzelnen Bleche eine Längsbohrung 12 ergeben,
von welcher aus Schlitze 12 und 12' auf die Werkstückoberfläche gerichtet sind.
Der Bohrung itz wird Preßluft zugeführt, die durch die Schlitze 12 znd 12" auf die
W erkstückoberfläche austritt. Die Leiterschleife selbst ist mit einem Hohlraum
13 >zw. 14 versehen, durch den die Kühl- oder Ab-;chreckflüssigkeit den Schlitzen
13' und i4' zutrömt und so auf die Oberfläche des Werkstückes ;elangt. Das Zurücktreten
-der aus den Schlitzen 13' und 1s4' ausgespritzten Flüssigkeit unter den Induktor
wird verhindert durch den Preßluftstrom, der bei '12' und 12" austritt. Die Wirkungsweise
bei Bewegung in Richtung des Pfeiles 15 bzw. 16 entspricht sinngemäß der Wirkungsweise,
die in Verbindung mit Abb..i für die Bewegungsrichtung 25 bzw. 2:6 beschrieben wurde.
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Eine weitere mögliche Ausführungsform ist in Abb.3 ebenfalls im Schnitt
dargestellt. Der Induktor 20 ist als einwindige Spule ausgebildet und wird von einer
Isolierstoffkammer gehalten. Die Isolierstoffkammer ist mit einem Hohlraum 22 versehen,
dem die Kühl- oder Abschreckflüssibgkeit zuströmt, die durch die Schlitze 22' und
1212" auf die Werkstückoberfläche entlassen wird. Der Induktor ist ebenfalls mit
einem Hohlraum 211 versehen, dem ein gasförmiges Mittel, insbesondere Preßluft,
unter Druck zugeleitet wird, das sodann durch die Schlitze 2'i' und a1" auf die
Werkstückoberfläche austritt. Die Führung der einzelnen Schlitze ist sinngemäß die
gleiche, wie bei Abb. i und 2 geschildert, so daß auch dieses Gerät sowohl in Richtung
des Pfeiles 23 als auch des Pfeiles 24. wirksam die Oberfläche des Werkstückes überfahren
kann.
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Selbstverständlich ist es nicht erforderlich, daß sich das 'Gerät
hin und ,her be-%vegt. Es kann die G'sesamtanordnung der Behandlungsmaschine auch
so getroffen sein, daß das Heiz- bzw. Härtegerät stillsteht, während sich die Werkstücke
bewegen.
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Es ist ferner ohne weiteres ersichtlich, daß sich der Erfindungsgedanke
auch an anderen Ausführungsformen als den in den Abbildungen dargestellten verkörpern
läßt. Im allgemeinen wird es zweckmäßig sein, das Heiz- bzw. Härtegerät, insbesondere
was die Austrittsschlitze für die Kühl-bzw. Abschreckflüssigkeit und das gasförmige
Mittel anlangt, symmetrisch und spiegelbildlich zu einer durch die Mitte des :Gerätes
gedachten senkrechten Ebene anzuordnen. Es ist aber selbstverständlich auch möglich,
die Anordnung asymmetrisch zu treffen.