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Induktor zum fortschreitenden elektroinduktiven Härten Um das Erhitzen
eng begrenzter Werkstückabschnitte durchzuführen, wie dies beispielsweise für die
Zwecke des Oberflächenhärtens von nutenförmigen Aussparungen erforderlich wird,
bedient man sich zweckmäßigerweise sogenannter Heizleiterschleifen, die sich über
der Werkstückoberfläche schließen. Solche Heizleiterschleifen werden beispielsweise
auch verwendet zur Behandlung von Kugellaufbahnen an Kugellagerringen. Das Aufheizen
und das nachfolgende Abschrecken zum Zweck des Härtens erfolgt im Vorschubverfahren,
d. h. unter Relativbewegung zwischen Werkstück und Heiz- oder Härtegerät,, wobei
die Abochreckflüssigkeit aus dem heizenden Leiterabschnitt selbst auf die Werkstückoberfläche
austritt. Zur Konzentrierung des Magnetfeldes und damit der Heizwirkung ist auch
schon vorgeschlagen worden, solche Heizleiterschleifen mit Magnetijochen zu versehen,
die vorzugsweise aus nebeneinandergestellten und gegeneinander isolierten Blechen
oder Blechpaketen bestehen.
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Für die Zwecke des Oberflächenhärtens der Kugellaufbahnen von Kugellagerringen
verhältnismäßig großen Durchmessers hat eine solche Heizleiterschleife etwa die
Form nach Abb, z. Das Werkstück r stellt einen Ausschnitt aus, einem Kugellagerring
großen Durchmessers dar, dessen Kugellaufbahn 2 an der Oberfläche gehärtet werden
soll. Hierzu ist eine Heizleiterschleife 3 (schematisch im Linienzug dargestellt)
vorgesehen, die ihrer Form nach der Krümmung der Kugellaufbahn angepaßt ist und
die mit dem Magnetjoch 4
versehen ist, dessen Bleche senkrecht zur
Werkstückoberfläche und in Richtung des Vorschubes gestellt sind.
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Mit einer solchen Heizleiterschleife wird ein Erhitzungsbild und damit
ein Härtebild 5 erzielt, das in seiner Form unerwünscht ist. Es ist dies offensichtlich
darauf zurückzuführen, daß die Seitenteile der nutenförmigen Aussparung 2 verhältnismäßig
lange unter der Einwirkung der Teile 3' der Heizleiterschleife liegen, während im
mittleren Teil der Aussparung im Verlauf des Vorschubes jeweils nur die Abschnitte
3." nacheinander zweimal auf dieselbe Stelle einwirken. Eine weitere unerwünschte
Erscheinung besteht darin, daß die Heizleiterabschnitte 3' die in gleicher Erstreckungsrichtung
liegenden Jochbleche in ihrer Nähe verhältnismäßig stark erwärmen, wenn nicht dafür
gesorgt wird, daß an .dieser Stelle zwischen den Heizleiterästen und den Blechen
ein verhältnismäßig großer Luftspalt angeordnet wird. (Dieser Luftspalt ist andererseits
aber wieder Veranlassung für eine starke Verminderung des elektrischen Wirkungsgrades.
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Die einzige Möglichkeit, diese unerwünschten Erscheinungen zu beseitigen,
schien bisher darin gelegen zu sein, nur mit einem Abschnitt 3" eines Induktors
nach Abb. i zu arbeiten. Dies bedeutet, daß praktisch mit einem linearen Leiter
gearbeitet wird. Lineare Leiter haben aber erfahrungsgemäß einen außerordentlich
schlechten elektrischen Wirkungsgrad.
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Gemäß der Erfindung gelingt es jedoch, einerseits eine befriedigende
Form der Härteschicht zu erzielen und andererseits mit einem außerordentlich guten
elektrischen Wirkungsgrad zu arbeiten, wenn der als Heizleiterschleife ausgebildete
Induktor einen senkrecht oder angenähert senkrecht zur zu härtenden Oberfläche stehenden,
der Oberflächenform angepaßten Abschnitt besitzt, dessen Magnetjoch aus senkrecht
zur Werkstückoberfläche und in Richtung des Vorschubes gestellten Blechen besteht,
und ferner einen V-förmigen rückwärtigen, praktisch parallel oder schwach zur Werkstückoberfläche
geneigt verlaufenden Teil aufweist, dessen Magnetjoch aus -senkrecht zur Werkstückoberfläche
und quer zur Richtung des Vorschubes gestellten Blechen besteht. Der vordere Teil
dient als eigentlicher Heizleiter, der gleichzeitig -mit Austrittsöffnungen für
das Abschreckmittel versehen ist, während der rückwärtige Teil unter besonders günstigen
Verhältnissen die Vorbedingung für einen Rückschluß der induzierten Ströme bildet.
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In Abb..2 ist eine solche Heizleiterschleife schematisch dargestellt,
und zwar in Verbindung mit einem Werkstück i, das entsprechend der Abb. i einen
Teilabschnitt aus einem Kugellagerring darstellt, dessen Kugellaufbahn 2 gehärtet
werden soll. Der Abschnitt i2 der Heizleiterschleife, der das eigentliche Aufheizen
und Abschrecken besorgt, erstreckt sich über die Breite der zu behandelnden Werkstückoberfläche
und steht praktisch senkrecht zu ihr. Er ist mit Jochblechen' i4 versehen, die senkrecht
zur Werkstü.ckoberfläche ' stehen. Da diese in dem gewählten Beispiel der Abschnitt
eines Hohlzylinders .ist und die Bleche in Richtung des Vorschubes stehen müssen,
sind sie etwa radial zur Werkstückoberfläche auf dem Heizleiter angeordnet. Die
Anordnung der Bleche ändert sich sinngemäß, wenn die nutenförrnige Aussparung des
Werkstückes eckige Formen hat oder wenn es sich darum handelt, nur einen Streifen
auf einer vollkommen ebenen Fläche aufzuheizen. Der rückwärtige-Teil ii der Heizleitierschleife
ist V-förmig angeordnet; d. h. die beiden Äste laufen an der Stelle zusammen, an
der sich die Anschlüsse 16 befinden. Der V-förmige Abschnitt i i kann parallel der
Werkstückoberfläche verlaufen. Es ist aber auch unter Umständen zweckmäßig, ihn
leicht gegen die Oberfläche des Werkstückes zu neigen, so daß die Spitze des V dem
Werkstück am nächsten liegt. Der V-förmige Teil selbst eist mit einem Magnetjoch
versehen, dessen Bleche 13 senkrecht zur Werkstückoberfläche und quer zur
Richtung des Vorschubes gestellt sind.
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Mit einem solchen Gerät wird mühelos eine Härteschicht 15 erzielt,
die in jeder Hinsicht den Anforderungen entspricht die an solche Härteschichten
bezüglich ihrer Lage und Form gestellt werden. Auch ist das unerwünschte Erwärmen
der Magnetjochbleche praktisch vermieden. Bemerkenswerterwei@se tritt außerdem noch
eine nicht zu erwartende Verbesserung des elektrischen Wirkungsgrades ein. Zum Aufheizen
einer Kugellaufbahn für Kugeln mit 25 mm Durchmesser auf Härtetemperatur bei einem
Vorschub von 2zo mm/Min. war mit einer Vorrichtung gemäß Abb. i eine Lei-. stung
von 4o kW erforderlich, bei Verwendung einer Vorrichtung gemäß .der Erfindung dagegen
nur eine Leistung von 15 kW.
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Der Induktor gemäß der Erfindung, der in der Abb.2 lediglich schematisch
dargestellt ist, kann selbstverständlich mit den zusätzlichen Vorrichtungen ausgerüstet
werden, die für solche Zwecke üblich sind, wie Luftbrausen, um ein Zurücktreten
des Abschreckmittels in die Heizzone zu verhindern u. dgl. Es kann auch .die Abschreckeänrichtung
der Heizeinrichtung machgeordnet sein, wie .dies aus der Technik des elektroinduktiven
Erhitzens bzw. Härtens bekannt ist.
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Die Abb. 3 und 4 zeigen eine praktische Ausführungsform des Erfindungsgedankens
in Vorderansicht und Aufsieht. Es ist 2o das zu behandelnde Werkstück, indem dargestellten
Fall ein Abschnitt eines Kugellagerring®s, dessen Laufbahn mit einer Härtezone 2i
versehen werden soll. Gemäß der Erfindung besteht der Induktor aus dem Teil23, welches
in .den Abmessungen der Form des zu behandelnden Werkstückabschnittes angepaßt ist.
Der Heizleiterabschnitt 23 ist mit einem Magnetjoch 24. bestückt, dessen Bleche
senkrecht zur Werkstückoberfläche stehend nebeneinander-geschichtet sind. Durch
die Löcher 25 des Heizleiterabschnittes 23 tritt das Abschreckmittel auf die erhitzte
Werkstückoberfläche aus. Für das Abschrecken wird mithin das Kühlmittel der Heizleiterschleife
selbst verwendet. Dieses Kühlmittel
tritt in Richtung der Pfeile
26 in die beiden Anschlußflanschhälften 27' und 27" ein, die voneinander durch die
Schicht 28 isoliert sind. Von hier aus tritt das Kühlmittel in die V-förmigen rückwärtigen
Heizleiterabschnitte 29' bzw. 29" ein und strömt nach Durchfließen dieser Heizleiterabschnitte
in den Heizleiterabschnitt 23 und von hier aus durch die Spritzöffnungen 25 auf
die erhitzte Werkstückoberfläche. Um die Menge des austretenden Spritzmittels regulieren
zu können, sind die beiden Abflüsse 3o' und 30" vorgesehen. Durch lEinschaltung
eines Drosselventils kann die in Richtung der Pfeile 3i' und 31" austretende
Flüssigkeitsmenge geregelt werden, wodurch gleichzeitig eine Regelung der zum Abschrecken
benötigten Flüssigkeitsmenge herbeigeführt wird. Durch diese Anordnung wird erreicht,
daß in jedem Fall genügend Kühlwasser für :den V-förmigen Induktorteil zur Verfügung
steht, so daß trotz hoher Stromdichten eine Beschädigung der Heizleiter infolge
zu hoher Erwärmung verhindert ist. Der V-förmige Heizleiterabschnitt 29. ist mit
einem Magnetjoch 32 versehen, dessen Bleche senkrecht zur Werkstückoberfläche und
quer zur Richtung de;s Vorschubes gestellt sind.
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Be'i 33' bzw. 33" sind die Anschlußbolzen für den Anschluß der Flansche
27' und 27" an die Stromzuführungen dargestellt. Vorrichtungen gemäß der Erfindung
sind nicht nur für die Behandlung von Kugellagerringen geeignet, sondern es können
selbstverständlich auch anders geformte putenförmige Aussparungen behandelt werden
sowie eng begrenzte ebene Flächen, Streifen od. dgl.