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Vorrichtung zum teilweisen Anlassen von zylindrischen Gegenständen
mit angesetzter Spitze Bei der Herstellung von zylindrischen Körpern mit angesetzter
Spitze wird häufig dlie Forderung gestellt, daß der Zylinderteil einer Anlaßbehandlung
unterzogen wird, von der die Spitze unter allen Umständen auszuschließen ist. Gelegentlich
ist nach dieser Anlaßbehand'lung, der ein Abschrecken folgt, noch ein Entspannen
bei Temperaturen von etwa i8ö°' vorzunehmen.
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Bisher ist zu diesem Zweck so verfahren worden, daß der zylindrische
Teil mit -Gasbrennern, beheizt wurde, während die Spitze in ein Wasserbad eintauchte.
Das Gasbeheizen hat an sich, verglichen mit beispielsweise dem elektroinduktiven
Erhitzen gewisse Nachteile, die vor allem deswegen auftreten, weil die Flammen erhebliche
Temperatur abstrahlen., Flammengase entfernst werden müssen und unter Umständen
sogar eine besondere schlecht zu wartende Gaserzeugungsanlage, beispielsweise für
Acetylengas, vorgesehen werden muß. Für das Anlassen solcher Körper kommt als nachteilig
noch hinzu, daß es nur schwer gelingt, die Tempe@raturverteilung im zylindrischen
Teil richtig einzustellen und vor allein die gewählte Einstellung in der Serienfertigung
aufrechtzueThas1ten; denn Sauerstoffdruck und Gasdruck unterliegen häufig gewissen
Schwankungen und diese führen zu Ungleichmäßigkeiten in der HeizwiTlcung. Auch die
.Maßnahme, die Spitze während der Behandlung in ein Wasserbad einzutauchen, gibt
zu Schwierigkeiten und UnzuträglichkeitenA.nlaß. Hinzu kommt
noch,
d@aß Idas Anlassen des zylindrischen Tleils häufig nicht über die gesamte Länge
bleicillmäißig sein soll. Es wird vielmehr verlangt, .daß die Anlaßwirkung vom einen
Endre in Richtung auf die Spitze in einem bestimmten Maße abnimmt, @d. h. die Temperaturen
müssen in der Nähe der Spitze niedriger sein als am entgegengesetzten Ende. Diese
Bedingungen lassen sich mit Brennern nur äußerst schwer einhalten:.
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Die Erfindung befaßt sich mit einer Vorrichtung, die das Anlassen
solcher Körper auf elektroinduktivem Wege gestattet. Durch die Anwendung des elektroinduktiven
Erhitzens gemäß der Erfindung werden nicht nur die Vorteile erzielt, die dein elektroinduktiven
Verfahren an sich innewohnen, sondern es ergeben sich auch ganz besondere Vorteile
in bezug auf die gestellteAufgabe; wobei sämtliche Schwierigkeiten überwunden werden,
die in Verbindung mit älteren, jedochnicht vorbekannten Vorschlägen aufgetreten
sind, das Anlasssec an sich elektroinduktiv durchzuführen.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung sieht einem bügelförmigen Induktor
vor, der mit Magnetjochblechen armiert ist. In diesen bügelförmi@gen Induktor wird
der Körper mit dem zylindrischen Ende voran axial :drehbar eingeschoben. Die Bügel
reichen etwa so weit, wie die Erhitzung sich längs des zylindrischen Teiles erstrecken
soll; und es sind Kühleinrichtungen vorgesehen, die aus Spritzdüsen bestehen, .die
auf die Spitze gerichtet sind und vom Kühlwasser -der Induktorheizleiter gespeist
werden. Ferner ist mit dem Induktor ein Kühlmantel verbunden, der nach beendetem
Aufheizen Wasser auf die angelassene Qberfäche ausspritzt, ohne daß es notwendig
ist, den Körper aus 4er Anlaßvorriehtung zu entfernen, ehe die gesamte Wärmebehandlung
durchgeführt ist. Gegiebenenfal(bs kann der Körper in der gleichen Vorrichtung Dusch
noch dem E ntspannungserhitzen unterworfen werden, wenn dies erforderlich ist.
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Der vielfach noch- gestellten Forderung, daß die Anlaßtemperatur -
vom zylindrischen Teil her in Richtung auf die Spitze stetig abnehmen soll, kann
mit einer Vorrichtung gemäß --der Erfindung in e:infachster Wieise .dadurch Rechnung
getragen wenden, daß die Dichte der Packung der Magnetjachbleche in Richtung auf
.die Spitze abnimmt.
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In der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird die Spitze auf einem drehbaren
Futter gel%-ert, wobei- durch Anheben .die meist vorgesehene Bohrung in Triebverbindung
mit einem- durch dien bügelförmigen Induktor hnnduirchragendem_ Dorn gebracht wird.
Auf diese Weise kann mit einfachsten ,Mitteln (der axiale Umlauf des Körpers während
der Anlaß- und Abschreckbeh,andlung sichergestellt werden.
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Im nachfolgenden wird an Hand der Zeichnungen .der Erfindungsgedanke
an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert: Abb. i zeigt das Prinzip des elektrischen
T edles der Vorrichtung gemäß der Erfindung. Der Körper -i wird axial mit dem zylindrischen
Teil voran in einen bügelförmigen Induktor eingeschoben. Dieser bügelförmige Induktor
besteht praktisch aus zwei Heizleiterschieifen 7 und 8, die sich in Achsrichtung
ides Körpers erstrecken. Die Stromzuführung erfolgt von einer geeigneten Stromquelle
6 aus. Die beiden Heizleiterschleffen sind mit Magnetrochen 9 versehen, die aus
einzelnem gegeneinander isolierten Bilechen bestehen. In dem gewählten Bei-, spiel
sind pro Längeneinheit auf der Heizleiterschleife in der Nähe des zylinidrischen
Endes mehr Jochbleche 9' angeordnet als an dem Ende 9" der Heizleiterschleife, die
sich in der Nähe der Spitze befindet. Auf diese Weztse läßt sich eine Erhitzung
erreichen, deren Temperatuehöhe vom zylindrischen Ende in Richtung auf die Spitze
q. stetlig abnimmt. 11m die Spitze in geeigneter Weise zu kühlen, sind am unteren
Ende der Bügel Spritzdüsen voräesiehen, aus denen, wie bei 5 angedeutet, das Kiüh4-wasser
des Induktors in Richtung auf die Spitze a. austritt.
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Zur Behandlung wird der Körper mit der Spitze.I von einem drehbaren
Futter aufgenommen, das ihn axial mit dem zylinidrischen Teil voran in den Induktor
einschiebt: Der Körper ist im zylindrischem Teil mit einer- Bohrung 3 versehen.
In diese Biohrung 3 greift ein Dorn aus wärmefeistem Isolierstoff oder unmag-netischem
Metall ein, der die in Stellung gebrachten Körper in Richtung des Pfeiles 12 in
Umlauf versetzt.
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In Abb. 2 und 3 ist in waagerechtem und senkrechtem Schnitt die Gesamtvorrichtung,
soweit sie dem Erhitzen und Abkühlen, dient, dargestellt. Das Werkstück i, das in
Richtung des Pfeiles :2 in Umlauf versetzt wird, ist in Längsrichtung von den beiden
Heizleiterschleifen 8' und 8" bzw. 7' und 7" bügelförmig umfaßt. Auf den- Heizleiterschleifen
sitzen Magnetjochbleche 9. Der freie Raum, der zwischen den auf .dem Umfang beisteht.
ist -ausgefüllt mit einem Kühlmantel. iio' und iio", der mit einem geeigneten Kühlraum
i.i' und aa" für die Zufuhr des Kühlmittels und mit Spritzöffnungen i2' und ü2"
versehen ist, aus welchen das #bschrec#kmitfiel auf die Werkstückoberfläche austritt,
wenn das Anlassen beendet ist. Die Zufuhr des Absch.reck mittels erfolgt -durch:
die An-. schlußistutzen iq.' und -i4.".
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Es ist zweckmäßig, den Induktor mit seinen Magnetjoehblechen und den
Kühlmantel, mit einer Hülle aus Isolierstoffen 13 zu umkleiden, um so tler Gesamtvorrichtung
die notwendige Festigkeit zu verleihen.
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Aibb. q. zeigt in schematischer Darstellung die Gesamteinrichtung
zurr Bethandlung der Körper, und zwar ist die Einrichtung für jeweils vier Stück
vorgesehen.
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Abb. 5 zeigt einen Querschnitt durch die Vorrichtung gemäß Asbb.d.,
jedoch in, verkleinertem Maßst.abe.
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In einem aus Blech geschweißten Körperi 2o, dessen Form am besten
gras Abb. 5 ersichtlich ist, sind-- die einzelnen elektrischen Teile sowie der mechanische
oder hydraulische Antrieb der Vorrichtung gelagert. Durch einen Tisch, drei- mit
einer Wassersammelwanne 2 r und einem Ablaufstutzen 36
versehen
ist, ragen die Stempel einer pneumatisch gen oder hy,drauili,schen Einrichtung hindurch.
Diese Einrichtung besteht aus Zylindern 2a'unid2(2" und darin beweglichen Kolben
23' und 23". An einer Traverse befestigt, befinden sich je zwei Teller . und 24'.
Diese Teller sind auf Kugellagern 28 gelagert und außerdem mit einem geeigneten
Fultter 25 versehen. das die Spitze des Körpers.i aufnimmt. Die Stempel der hydraulisch
oder pneumatisch heb- und senkbaren Teller 2q.' und 2.4" ,verden zweckmäßig mit
Bälgen 29 flüssigkeitsd'i@chtend umgeben.
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In dem Gehäuse 2o sind die Anschlußflansche 26 für die Induktoren
angeordnet, die ihrerseits ' mit den Transformatoren 27 verbunden sind. Die Geräte
für die elektrische Überwachung sowie für die Überwachung :der Kühlmittelzu-fuhr
sind in die Vorrichtung bei 37 eingebaut. Die Induktoren bzw. das gesamte Anlaß-
und Absch,reckgerät sind in der Darstellung der Übersicht halber fortgelassen.
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Es ist zwe,dIcmäbig, die elektrische Schaltung so vorzunehmen, daß
jeweils zwei Anlaßgeräte in Reihen- oder Parallelischaltung gleichzeitig betrieben
werden können. Die beiden Gruppen der Anlaßgeträte werden hierbei zweckmäßig in
Reihe geschaltet, so da,ß gemäß einem früheren, jedoch nicht vorbekannten Vorschlag
das Ein- und Ausschalten der einzelnen Gruppen praktisch ohne Leerlaufzeiten für
den Stromerzeuger geschehen kann. Dies erfolgt durch Kurzschlußbrücken, wobei die
Kurzschluußbrücke der zur Zeit unter Spannung stechenden Gruppe erst schließt, wenn
die, Ku;rzschlußbrücke der in Betrieb zu nehmenden Gruppe bereits geöffnet hat.
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Der axiale Umlauf der Körper,i wird s@ichergestcellt durch eine im
oberen Teil des Gehäuses gelagerte Welle 3:i,, die in Richtung des Pfeiles 30 umläuft.
Diese Welle ist mit Kegelträdern 32' und 32" versehen, die über ein weiteres Kegelrad.
senkrecht gelagerte Wellen 33' und 33" antreiben. An diesen Wellen 33' und
33" sind konische: Dornkörper 35 angebracht, die in axialer Richtung durch eine
Feder 34 abgefedert sind.
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Der Dorre 3.5 greift in die Bohrung 3 des Körpers ein, wenn diese
von der pneumattischen oder hydraulischen Einrichtung in Achsrichtung angehoben
wird. Infolge des Druckers. der Feder 34 auf den Dorn wird eine Reibverbindung hergestellt
und der axiale Umlauf des Körpers erzwungen. Zweckmäßi;gerwei,se wird derDorn35
mit einten genügend langen Ansatz. versehen, so daß bereits beim Anheben dies Körpers
eine sichere Führung erreicht ist.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung, wie sie in Abt. 4 und 5 dargestellt
ist, wird folgendermaßen bettriehen: Während in der einen; Gruppe die beiden Wierk
.stiic4<e der Erhitzung unterworfen werden, wird in der zweiten Gruppe das Abschrecken
der aufgeheizten Werkstücke durchgeführt. Die Abschre.ekzeit ist dabei so zu bemessen,
da.ß sie wesentlich kürzer ist als die erforderliche Aufheizzeit. Es kann daher
in der Zeit, während in der ersten Gruppe noch aufgeheizt wird, in der zweiten Gruppe
von Hand oder selbsttätig das Absenken der Teller bzw. der @ufnahm°futter durchgeführt
Lind das Auswechseln der fertigen W erkstücke gegen unbehandelte vorgenommen werden.
Sodann werden .die Teller bzw. Aufnahm,efuttter wieder angehoben und die neuen Körper
in Triebverbindung mit den Dornen gebracht. In diesem Augenblick m@uß das Aufheizen
in der ersten Gruppe beendet sein, so daß mit dem Abschrecken begonnen werden kann.
In der zweiten Gruppe setzt in diesem Augenblick das Aufheizen ein. Nach erfolgtem
Abschrecken in der ersten Gruppe wird sodann -verfahren, wie in Verbindung mit der
zweiten Gruppe aeschilderti, und dtieses Arbeitsspiel wiederholt sich fortlaufend.
Bei Anwendung der erwähnten Schal ltung der Induktoren -werden. Leerlaufzeiten für
den Stromerzeuger oder Umspanner praktisch vermieden, so d aß mit der Anlage ohne
elektrische Bel_astungss chwankungen eine Serienfertigung durchgeführt werden kann.
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Die Abb. d. und 5 zeigen das Grundsätzliche einer Vorrichtung gemäß
der Erfindung, und es ist selbstverständlich, .d@aß auch gewisse Abwandlungen an
der Einrichtung und Schaltung vorgenommen werden können, ohne daß vom Erfindungsgedanken
abgewichen wird. Die Vorrichtung ist anwendbar für jede Frequenz, insbesondere auch
für Nieder-.L Mittelfrequenz. Durchgeführte Versuche haben gezeigt, daß die Vorrichtung
beispielsweise mit normaler Netzfrequenz von 5o Hz betrieben werden kann.
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Es ist ferner möglich, eine Vorrichtung der gekennzeichneten Art auch
zum Erhitzen anders geformter Werkstücke zu benutzen, wenn dabei in Verbfindung
mit einer Serienfertigung ähnlich geartete Bedingungen vorliegen. Es ist außerdem
möglich, unter Anwendung eines anders gearteten Arbeitsspieles oder durch Anordnung
weiterer Behandlungsgruppen auch ,das gelegentlich erfoirderliche Entspannungsglühen
bei r39° in einer solchen Vorrichtung vorzunehmen, nachdem zuvor die eigentliche
Anlaßbehandlung durchgeführt worden ist.