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Verfahren zum elektroinduktiven Anlassen Die Erfindung betrifft ein
Verfahren zum elektroinduktiven Anlassen durchgehend oder nur an der Oberfläche
gehärteter Werkstücke aus Stahl. An sich ist es schon wiederholt vorgeschlagen worden,
das elektroinduktive Erhitzen für Zwecke des Anlassens auszunutzen. Für Werkstücke,
deren zu härtende Oberflächenteile aus der Gesamtmasse des Körpers regelmäßig oder
unregelmäßig verteilt herausragen, wie beispielsweise bei Zahnrädern, ist in diesem
Zusammenhang beispielsweise vorgeschlagen worden, die Härtung auf eine größere Tiefe
vorzunehmen als beabsichtigt und sodann das Werkstück von einer Innenzone her gegen
die kaltgehaltene Oberfläche fortschreitend anzulassen. Für Zahnräder wird hierdurch
erreicht, ,daß nach beendeter Behandlung lediglich die Zahnflanken und -köpfe gehärtet
sind, während die übrige Masse des Körpers ,zäh. ist. Die Kühlung der Oberflächenteile
wurde hierbei so stark eingestellt, @daß während des Anlassens die Oberfläche des
Werkstückes überhaupt nicht warm wurde. Es ist ferner bekannt, beispielsweise bei
Panzerplatten so vorzugehen, daß die Panzerplatte durchgehend gehärtet wird und
sodann von ,der Rückseite her, die beim Gebrauch zäh sein soll, anzulassen, wobei
das Anlassen gegebenenfalls auch elektroinduktiv besorgt werden kann.
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Es ist bisher nicht daran gedacht worden, die Kühlwirkung an den Oberflächen,
die dem Heizgerät
unmittelbar -benachbart sind, regelbar zu gestalten.
Die Erfindung beruht demgegenüber auf der Erkenntnis, .daß eine regelbare Kühlung
an der beheizten Oberfläche besondere; nicht zu erwartende Vorteile bringt.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht darin, die Werkstücke aus
Stahl, die durchgehend oder an der Oberfläche gehärtet sind, elektroinduktiv derart
anzulassen, daß die dem Heizgerät zugekehrten Flächen regelbar gekühlt werden. Hierbei
kann entweder so verfahren werden, daß über dem gesamten Querschnitt eine gleichmäßige
Anlaßtemperatur erreicht wird. Mit dem bisherigen Verfahren war ein solches Ergebnis
des Anlassems nicht möglich, und zwar insbesondere dann nicht, wenn es sich um Werkstücke
verhältnismäßig großen Querschnittass handelte: Zwar entsteht beim elektroinduktiven
Erhitzen die Wärmewirkung im Werkstück selbst, infolge des Hauteffektes und des
Nachbarschaftseffektes, zunächst aber vornehmlich in den Oberflächenschichten, und
um eine durchgehende Erwärmung zu ereielen, ist es erforderlich, sich mindestens
zum Teil auf die Wärmeleitung zu verlassen, wodurch starke Temperaturerhöhun-en
in den Oberflächenschichten unvermeidlich sind. Wird jedoch gemäß der Erfindung
die Oberfläche regelbar gekühlt, so gelingt es ohne größere Schwierigkeiten, eine
über -dem gesamten Querschnitt gleichmäßige Anlaßtemperatur zu erzielen. Bei Werkstücken,
deren Oberflächen hart bleiben sollen, kann das Verfahren so ausgeübt werden, daß
eine Temperaturverteilung im Werkstückquerschnitt erzielt wird, bei welcher die
Temperatur gegen die Außenflächen abnimmt und in diesen selbst vorzugsweise eine
Temperatur -zwischen ioo und 300° C erreicht wird, so daß die hart bleibende Außenschicht
entspannt oder vergütet wird. Mit diesem Mittel ist es außerdem möglich, die Übergangszone
zwischen gehärteter Außenschicht und vergütetem Kern den jeweils auftretenden -
Beanspruchungen anzupassen.
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Von ,ganz besonderem Vorteil ist das Verfahren dann, wenn das Härten
des Werkstückes, sei es an ,der Oberfläche oder sei es bis in idan Kern hinein,
bei außerordentlich hohen Temperaturen vorgenommen wurde, was vielfach dann angewendet
wird, wenn hohe Gütewerte erzielt werden sollen.
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Für idie Durchführung des Verfahrens ist es gleichgütig, in welcher
Weise. der Körper, der angelassen werden soll, gehärtet wurde. Es kann zu diesem
Zweck also sowohl das elektroinduktive Erhitzen als auch das Ofenerhitzer angewendet
werden.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung kann auch so ausgeübt werden, daß
'eine sehr hohe Anlaßtemperatur gewählt wird, die außerdem mit .besonderer Beschleunigung
erreicht wird. Es handelt sich hierbei mithin um das sog. Stoßanlasser, das für
das Ofenerhitzer bekannt ist und unter Anwendung dieses Erhitz@ungsmittels bereits
er'he'bliche Vorteile bringt. Diese sind noch wesentlich ausgeprägter, wenn elektro-induktiv
erhitzt wird, weil es eine Eigenschaft des elektroinduktiven Erhitzers ist, die
gewünschte Temperatur rasch zu erreichen. Dieses Stoßanlasser, das einem nicht vorhekannten
Vorschlag zufolge bereits elektroinduktiv durchgeführt werden kann, findet aber
gewisse Grenzen in der Anwendung. Diese Beschränkung ist auf die Temperaturgestaltung
murückzuführen. Beim Erhitzen mit einem Induktor muß notwendigerweise an der Oberfläche
ein gewisses Voreilen der Temperatur eintreten und um eine gleichmäßige Wärmewirkung
biss in den Kern hinein erzielen zu können, muß die Wärmeleitung mitwirken"so daß
vergleichsweise lange Zeiten aufgewendet :werden müssen, um bis in den Kern hinein
zu erhitzen. Dadurch aber wird die Stoßanlaßwirkung mindestens zum Teil zunichte
gemacht; denn gerade das rasche Erhitzen führt zu den besonders günstigen Ergebnissen.
Mit dem 'Verfahren gemäß der Erfindung dagegen gelingt es, das Stoßanlasser zur
vollen Wirkung zu bringen, indem nämlich ohne Rücksicht auf die Gefahr einer Überhitzung
der Oberflächen mit starker Leistung und daher rascher Temperaturerhöhung gearbeitet
werden kann, während durch die regelbare Kühlung die Temperatur an der Oberfläche
und in den der Oberfläche benachbarten Schichten auf ,den gesamten Temperaturverlauf
eingeregelt wird. Eine weitere Möglichkeit der Anwendung des Verfahrens besteht
darin, ein Werkstück auf eine bestimmte Tiefe zu härten und den Kern durch Stoß@anlassen
zu behandeln, während die Außenflächen so energisch gekühlt werden, daß in ihnen
lediglich ein Entspannun:gs- oder Anlaßeffekt eintritt. Diese Ausführungsform ,des
Verfahrens regelbarer Kühlung der Außenflächen während ,dies induktiven Anlassers
ist besonders dorrt von Vorteil, wo vornehmlich auf Sprengzäh@igkest, selbst unter
tiefen Temperaturen, hingearbeitet wird.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung ist grun.d.-sätzlich anwendbar auf
alle Werkstückformen; ,allerdings ergeben sich bei nicht zylindrischen Werkstücken
unter Umständen gewisse Schwierigkeiten bei .der Temperatturverteilung, ,die nicht
ausschließlich durch, die regelbare Kühltwirkung beherrscht werden können. So hat
es @sich gelegentlich als zweckmäßig erwiesen, bei Blechen oder ähnlichen flachen
Körpern beidseitig Heizleiterschleifen einwirken zu lassen, ,die reit den entsprechenden
Kühleinrichtungen versehen sind. Auch bei Rohren, Ringen, ,gelochten Scheiben od.
(dgl. ist es zweckmäßig, mit zwei Induktoren zu arbeiten, wobei der eine vom Außenumfang,
der andere vom .Innenumfang her einwirkt. Auf diese Weise gelingt es auch, bei diesen
Werkstückformen die für das Anlassen erforderliche gleichmäßige Temperaturverteilung
über den gesamten Querschnitt zu erreichen, wobei man jeweils entnveder von innen
oder von außen gekühlt wird. In Sonderfällen kann es auch zweckmäßig sein, .die
regelbare Kühlung sowohl von innen als auch von außen anzusetzen.
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Grundsätzlich läßt sich das Verfahren .durchführen mit Wechselstrom
von Nieder-, Mittel- oder Hochfrequenz. Welcher Frequenzbereich im Einzelfalle zu
wählen ist, hängt in an sich bekannter Weise von den Querschnitten ab, und es wird
sich
für jeden Fall die richtige Frequenz .durch einige Stichversuche
ergeben, genau so, wie die aufzuwendende Kühlmittelmenge sich für jeden Sonderfall
durch einige Versuchsreihen ermitteln läßt.