DE878994C - Vorrichtung zum induktiven Erhitzen, beispielsweise zum Oberflaechenhaerten - Google Patents

Vorrichtung zum induktiven Erhitzen, beispielsweise zum Oberflaechenhaerten

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DE878994C
DE878994C DEA12479D DEA0012479D DE878994C DE 878994 C DE878994 C DE 878994C DE A12479 D DEA12479 D DE A12479D DE A0012479 D DEA0012479 D DE A0012479D DE 878994 C DE878994 C DE 878994C
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DE
Germany
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workpiece
heating
conductor
return flow
coupling body
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Expired
Application number
DEA12479D
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English (en)
Inventor
Herbert Dipl-Ing Gumprecht
Otto Dr Mohr
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsche Edelstahlwerke AG
AEG AG
Original Assignee
Deutsche Edelstahlwerke AG
AEG AG
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/10Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/101Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications for local heating of metal pieces
    • H05B6/103Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications for local heating of metal pieces multiple metal pieces successively being moved close to the inductor
    • H05B6/104Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications for local heating of metal pieces multiple metal pieces successively being moved close to the inductor metal pieces being elongated like wires or bands

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Description

  • Vorrichtung zum induktiven Erhitzen, beispielsweise zum Oberflächenhärten Es ist bekannt, Werkstücke in der Weise zu erhitzen, daß ein von einer Stromquelle eines hochfrequenten Wechselstromes gespeister Leiter dicht an der zu erhitzenden Stelle des Werkstückes angeordnet wird.
  • Eine solche Einrichtung kommt beispielsweise beim induktiven Oberflächenhärten in Frage, wobei das Härten durch ein dem Erhitzen sich anschließendesAbschrecken mittels einerKühlflüssigkeit bewirkt wird.
  • Handelt es sich um größere oder längere Werkstückteile, die erhitzt und daran anschließend gehärtet werden sollen, so kann zwischen dem Werkstück und dem Heizleiter eine Relativbewegung durchgeführt werden, so daß die zu behandelnde Oberfläche des Werkstückes nach und nach unter den Heizleiter gelangt. Zur Rückführung des Stromes muß aber in Reihe mit dem Heizleiter ein Rückflußleiter vorhanden sein. Wird dieser Rückflußleiter in der Nähe des Werkstückes geführt, so verursacht er an einer anderen Stelle des Werkstückes, in deren Nähe er sich befindet, eine unerwünschte Erhitzung des Werkstückes, was für das Werkstück nachteilig sein kann und auch noch den weiteren Nachteil hat, daß dadurch mehr Strom verbraucht wird; als zum Erhitzen der eigentlichen Arbeitsstelle erforderlich sein würde.
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine solche Vorrichtung zum induktiven Erhitzen, beispielsweise zum Oberflächenhärten durch anschließendes Abschrecken, =und bezweckt eine- Verhütung der unerwünschten Erhitzung des Werkstückes an anderer Stelle außer der Arbeitsstelle sowie eine Herabsetzung der zum Behandeln der Arbeitsstelle erforderlichen elektrischen Energie auf das Mindestmaß,.
  • = Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein mit der zu erhitzenden Werkstückstelle eng gekoppelter Heizleiter einen vom Werkstück weiter entfernten Rückflußleiter mit einem gegenüber dem Heizleiter größeren Querschnitt besitzt und daß zwischen Rückflußleiter und Werkstück ein Kopplungskörper vorgesehen ist, dessen Querschnitt vom Rückflußleiter zum Werkstück vergrößert ist: -Die Erfindung hat den Vorteil, däß die Rückführung des unter dem Heizleiter sich im Werkstück ausbildenden Induktionsstromes sich über einen mehrfach größeren Weg ausbreitet, so daß das Erhitzen des Werkstückes an einer anderen Stelle als der Arbeitsstelle nicht erfolgt.
  • Außerdem ist infolge der losen Kopplung des Rückflußleiters und durch den Kopplungskörper in dem Werkstück das Entstehen einer Streuinduktivität vermieden, so daß die Stromquelle nur mit derjenigen Energiemenge belastet wird, die zum Erhitzen der Arbeitsstelle des Werkstückes tatsächlich erforderlich ist. -Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind im nachfolgenden beschrieben.
  • Die Zeichnung veranschaulicht mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung.
  • Fig. i zeigt in Seitenansicht einen Heizleiter mit einem Rückflußleiter zum einseitigen Erhitzen des Werkstückes; Fig. 2 zeigt schaltungstechnisch die Wirkung der Vorrichtung nach Fig. i; Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung; Fig. 4 bis 7 zeigen weitere Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung.
  • In Fig. i ist i das Werkstück, beispielsweise -eine Stange oder eine Platte, die an ihrer Oberfläche 2-induktiv erhitzt werden soll; beispielsweise nur an der Oberfläche, um nach erfolgtem Erhitzen durch anschließendes Abschrecken an der Oberfläche gehärtet zu werden. Die untere Seite 3 des Werkstückes soll nicht erhitzt werden. Der Heizleiter q. ist mit dem Werkstück eng gekoppelt und erzeugt an der darunterliegenden Oberfläche des Werkstückes die durch 5 bezeichnete Heizzone. Der Rückflußleiter 6 ist in einer größeren Entfernung vom Werkstück angeordnet. Die von ihm im Werkstück erzeugte Heizzone ist durch 7 angedeutet. Der Rückflußleiter 6 hat einen größeren Querschnitt als der Heizleiter q:. Demzufolge ist die Stromdichte in dem Rückflußleiter geringer, so daß auch die Erhitzung der Rückseite 3 des Werkstückes gering ist. Dagegen wird durch den Heizleiter q. mit seinem kleineren Querschnitt eine große Stromdichte erzeugt, also auch eine stärkere Erhitzung in der Heizzone 5: Schaltungstechnisch bedeutet aber der Rückflußleiter 6 eine - Streuinduktivität, wie das in Fig. 2 veranschaulicht ist, wo B die hochfrequente Stromquelle, 9 der durch den Heizleiter q. bedingte Verbrauchswiderstand und io die Streuinduktivität des Rückflußleiters 6 bedeuten.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Fig. 3 wird diese die Stromquelle ungünstig belastende Streuinduktivität dadurch vermieden, daß zwischen dem Rückflußleiter 6 und dem Werkstück i ein Kopplungskörper i i vorgesehen ist, wobei der Querschnitt dieses Kopplungskörpers von dem Rückflußleiter 6 zum Werkstück zu vergrößern ist. Die momentanen Stromrichtungen sind durch die eingezeichneten Punkte und Kreuze veranschaulicht.
  • Durch die doppelte Vergrößerung der Querschnitte, einmal des Rückflußleiters gegenüber dem Heizleiter und ein andermal des Kopplungskörpers vom Rückflußleiter zum Werkstück, wird eine weitestgehende Verteilung der Stromfäden im Werkstück an der nicht zu erhitzenden Stelle bewirkt. Bei dieser Vorrichtung wird die Stromquelle der geringsten Belastung unterzogen und das Werkstück fast ausschließlich in der Heizzone erhitzt: Um jegliche, auch die geringste Erwärmung des Werkstückes auf der der Heizzone gegenüberliegenden Seite zu vermeiden, kann gemäß Fig:4 in dem Kopplungskörper 12 eine Aussparung 13 vorgesehen sein. Bei dein in Fig. 3 und q. veranschaulichten Beispiel befanden sich Heizleiter und Rückflußleiter auf verschiedenen Seiten des Werkstückes. Sie können aber auch auf der gleichen Seite des Werkstückes angeordnet sein, wie in Fig, 5 veranschaulicht. Auch hier ist dem Heizleiter q. ein Rückflußleiter 1q. zugeordnet, der auf der gleichen Seite des Werkstückes liegt. Der Kopplungskörper 15 besitzt über dem Heizleiter 4 eine Aussparung 16, so daß, der Heizleiter q. in der Heizzone 5 von beiden Seiten vom Kopplungskörper umfaßt ist.
  • Fig. 6 zeigt eine Bauart der Vorrichtung, bei der der Rückflußleiter 17 sich auf der gleichen Seite des Werkstückes befindet wie der Heizleiter q., d. b. über der Heizzone, und eine Aussparung 18 für den Heizleiter aufweist, wobei aber der Kopplungskörper i9 sich nur auf der einen Seite des Heizleiters q. dem Werkstück nähert. Dadurch wird erzielt, däß auf der anderen Seite auch nicht die geringste Erwärmung des Werkstückes erfolgen kann. Eine solche Bauart kann in den Fällen vorteilhaft sein, wo vermieden werden soll, daß das Werkstück, welches zu der Vorrichtung eine relative Bewegung durchführt, auf der einen oder auf der anderen Seite, d. h. vor oder nach dem eigentlichenErhitzen,auch nur im geringstenMaße angewärmt wird.
  • Der Rückflußleiter 17 kann auch in Richtung des Pfeiles 2o vergrößert oder verlängert werden, bis in die Nähe des Werkstückes i; wie das gestrichelt dargestellt ist. Der Kopplungskörper kann dieser Gestalt des Rückflüßleiters angepaßt sein.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann nach Fig. 7 auch zum Erhitzen und Oberflächenhärten von Bohrungen in `Falzen, Zylindern oder ällnlichen Hohlkörpern verwendet werden. In dem zylindrischen Werkstück 21 ist exzentrisch, und zwar in der Nähe der Innenwandung, ein Heizleiter 22 angeordnet, dem ein Rückflußleiter 23 zugeordnet ist. Zwischen Rückflußleiter und dem Werkstück 21 ist ein Kopplungskörper 2.1. vorgesehen. Die Wirkung ist die gleiche wie bei den übrigen beschriebenen Beispielen.

Claims (5)

  1. PATEN TANshRÜcirE: i. Vorrichtung zum induktiven Erhitzen, beispielsweise zum Oberflächenhärten durch anschließendes Abschrecken, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit der zu erhitzenden Werkstückstelle eng gekoppelter Heizleiter einen vom Werkstück weiter entfernten Rückflußleiter mit einem gegenüber dein Heizleiter größeren OOuerschnitt besitzt und daß zwischen Rückflußleiter und Werkstück ein Kopplungskörper vorgesehen ist, dessen Querschnitt vom Rückflußleiter zum Werkstück vergrößert ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopplungskörper an bzw. in der Nähe der Heizzone des Werkstückes eine Aussparung besitzt.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Heizleiter und Rückflußleiter mit Kopplungskörper gemeinsam über der Heizzone des Werkstückes angeordnet sind. .I.
  4. Vorrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopplungskörper nur einseitig zur Heizzone des Werkstückes sich bis zu diesem erstreckt.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4., dadurch gekennzeichnet, daß der Rückflußleiter bis in die Nähe des Werkstückes verlängert ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE967051C (de) * 1941-04-03 1957-09-26 Aeg Einrichtung zum induktiven Erhitzen von Rotationskoerpern
DE975839C (de) * 1949-10-25 1962-10-25 Siemens Ag Anordnung zur induktiven Hochfrequenzerhitzung von metallischem Gut kleiner Abmessungen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE967051C (de) * 1941-04-03 1957-09-26 Aeg Einrichtung zum induktiven Erhitzen von Rotationskoerpern
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