-
Anordnung zum elektroinduktiven Erhitzen von Werkstücken Zusatz zum
Patent 17677 235 Im Patent 767 235 ist in Verbindung mit Leiterschleifen oder das
Werkstück umfassenden Spulen zum elektroinduktiven Erhitzen von Werkstücken der
Vorschlag gemacht worden, zwischen Induktor und Werkstückoberfiäche metallische
Zwischenlagen anzuordnen. Diese metallischen Zwischenlagen sind sowohl gegenüber
dem Induktor als auch gegenüber dem Werkstück isoliert und zu diesem Zweck nach
dem älteren Vorschlag in Isolierstoffkammern untergebracht, die gleichzeitig der
Führung des Kühlmittels für die Platten oder siebförmig ausgebildeten Einlagen dienen.
Der Zweck der Metalleinlagen ist, die Stromverteilung und damit die Wärmewirkung
im Werkstück im Bereich einzelner Induktorabschnitte zu beeinflussen. Unter Verwendung
solcher metallischer Einlagen, die in Isolierstoffkammern angeordnet und am Werkstück
oder am Induktor befestigt sind, läßt sich die Wärmewirkung weitestgehend steuern
und z. B. erreichen, daß bestimmte Werkstückabschnitte von einer Erwärmung überhaupt
freigehalten werden. Dies ist wesentlich beispielsweise für das Oberflächenhärten
von Werkstücken, bei denen gewisse Teile von einer Härtung freigehalten werden sollen,
weil hier bei der späteren Weiterverarbeitung Verschweißungen vorzunehmen sind oder
spanabhebende Bearbeitungen durchgeführt werden müssen.
-
Trotz einer gewissen Schwerfälligkeit der Ausbildung dieser in Isolierkammern
eingeschlossenen metallischen
Zwischenlagen hat sich diese Maßnahme
nach Patent 767 235 in der Praxis bewährt. In Verbesserung und weiterer Ausbildung
dieser Maßnahmen soll ermöglicht werden, daß sich der Wirkbereich der Zwischenlagen
in Anpassung- an den jeweils erwünschten Aufheizvorgang leicht einstellen läßt und
sogar während des kontinuierlich fortschreitenden Heizvorganges -sprunghaft oder
stetig verschiedene Stellungen einnehmen kann. Hierzu wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen,
der metallischen Zwischenlage die Form einer Rinne zu geben, die isoliert und verschiebbar
am Induktor befestigt ist. Die Öffnung der Rinne ist zum Induktor hin gerichtet,
und am einen Ende der Rinne befindet sich ein Anschluß od. dgl., über den das Kühlwasser
abgeführt wird. Die Rinne wird aus elektrisch leitendem Werkstoff, der zweckmäßigerweise
nicht ferromagnetisch ist, hergestellt. Als zweckmäßig haben sich Kupferblech oder
austenitisches Stahlblech erwiesen.
-
Die isolierte, verschiebbare Befestigung der Rinne am Induktor kann
in einfachster Weise dadurch herbeigeführt werden, daß in den Isolierstoffträgerteilen,
die im allgemeinen einen Induktor zum Zwecke der Halterung, Führung von Kühlmitteln
u. dgl. umgeben, Nuten eingeschnitten werden, in denen entsprechende Teile der Rinne
gleiten.
-
Die Verschiebung der Rinne kann senkrecht zur Vorschubrichtung erfolgen,,
so daß beispielsweise mit je einer Rinne von den Kanten ausgehend mehr oder weniger
breite Streifen bis zur gesamten Breite des Werkstückes abgedeckt und dadurch von
einem Aufheizen (Härten) freigehalten werden können. Ist es dagegen beabsichtigt,
Längsstreifen des Werkstückes, die mit den Rändern nicht in Verbindung stehen, von
einem Aufheizen und damit einem Härten freizuhalten, so ist es erforderlich, Rinnen
anzubringen; die der Breite der Abschnitte entsprechen und in Richtung des Vorschubes
unter den betreffenden Heizleiterabschnitt geschoben und wieder herausgezogen werden
können. Es können auch mehrere in Vorschubrichtüng unabhängig voneinander verschiebbare
Rinnen vorgesehen sein.
-
Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Rinnen für ein bestimmtes Härteprogramm
während des Aufheizens unter Einfluß einer selbsttätigen Steuerung in die jeweils
erwünschte Abdeckläge gebracht werden. Hierzu werden an sich bekannte mechanische
Mittel, wie Kurvenscheiben, Exzenterhebel, Kipphebel od. dgl., benutzt.
-
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Abbildungen näher erläutert.
-
Abb. i zeigt einen das Werkstück- umfassenden Induktor, wobei der
Induktor senkrecht zu seiner Längserstreckung geschnitten ist; Abb. 2 ist ein Schnitt
I-I nach Abb. i.
-
Es soll die Oberfläche der Platte i in Richtung des Pfeiles 2 fortschreitend
gehärtet werden. Bei einem bestimmten Abschnitt ihrer Längserstreckung soll die
Härteschicht i' nicht bis zum Rand der Platte reichen (vgl. Abb. 2).
-
In dem Ausführungsbeispiel ist der Induktor als hohler Heizleiter
3 ausgebildet, dessen Hohlraum einem nicht vorbekannten Vorschlag zufolge mit einer
Unterteilung 3' versehen ist, um einen gleichmäßigen Austritt des vom Leiter geführten
Abschreckmittels auf die Werkstückoberfläche zu gewährleisten. Der Heizleiter ist
mit einem Magnetjoch q. aus senkrecht gestellten Blechen versehen. Zur Halterung
des Heizleiters und seines Jochs ist ein Isolierstoffgehäuse 5 vorgesehen. Das Gehäuse
dient außerdem der Anordnung von Preßluftkanälen 7 und Nachkühlkanälen 8 mit den
Austrittskammern 7' und 8'. Der aus der Kammer 7' austretende Preßluftstrom wird
so geleitet, daß ein Zurücktreten des aus dem Leiter auf die Werkstückoberfiäche
austretenden Abschreckmittels unter den Leiter verhindert wird. Die in das Gehäuse
5 eingeschnittenen Kammern bzw. Kanäle sind durch eine Platte 6 abgedeckt. Zur Führung
des Härtegerätes auf der Werkstückoberfläche und zur Konstanthaltung der Kopplung
sind Abstandhalter 13 aus geeignetem Werkstoff vorgesehen, die, am Isolierstoffkörper
5 befestigt, auf der Werkstückoberfläche gleiten.
-
Die bisher beschriebenen Teile des Induktors sind nicht Gegenstand
der Erfindung, und der Induktor könnte auch eine andere Ausbildungsform aufweisen.
-
Um den Verlauf der gehärteten Schicht i' (Abb. 2) zu erreichen, wird
gemäß der Erfindung die Rinne io vorgesehen. Die Rinne ist in Nuten 12' und 12"
des Isolierkörpers 5 verschiebbar geführt. Zu diesem Zweck ist die Rinne selbst
mit entsprechenden Teilen versehen, die in den Nuten gleiten. Es ist zweckmäßig,
aber nicht unbedingtes Erfordernis, den Rinnenkörper auf der Werkstückoberfläche
gleiten zu lassen. Um Schmorstellen und Kurzschlüsse zu verhindern, ist die Rinne
mit Abstandhaltern ii aus Speckstein oder ähnlichem Werkstoff versehen. Zum Induktor
hin ist die Rinne offen, gegenüber dem Werkstück dagegen geschlossen. Das bei g
aus dem Heizleiter austretende Abschreckmittel, das sonst in freiem Strahl auf die
erhitzte Werkstückoberfläche auftrifft und diese zum Zwecke des Härtens abschreckt,
wird im Bereich der Rinne von dieser abgefangen und über den Auslaßstutzen 16 abgeführt.
Gegenüber dem Heizleiter des Induktors muß die Rinne isoliert und auch gedichtet
sein, wie dies bei 1q. angedeutet ist, um ein seitliches Heraustreten des Spritzmittels
zu verhindern.
-
Der Abschirmkörper =o, der zweckmäßig aus nicht ferromagnetischem
Werkstoff, wie Kupfer oder austenitischem Stahl, hergestellt ist, schirmt die Oberfläche
des Werkstückes gegen die induzierende Wirkung ab, so daß in dem Abschnitt, über
dem sich die Rinne befindet, ein wesentliches Aufheizen nicht eintritt. Infolge
der in dem Körper io auftretenden Wirbelströme würde dieser stark erwärmt. Diese
Erwärmung wird gemäß der Erfindung aber dadurch verhindert, daß der Körper als Rinne
ausgebildet und von der gesamten Abschreckfiüssigkeitsmenge des betreffenden Abschnittes
durchströmt wird.
-
Die Rinne io ist in Richtung des Pfeiles 15 hin und her verschiebbar,
und sie ist zu diesem Zweck bei 17 geführt. Je nachdem, wie weit die Härteschicht
i' an die Seitenkante der Platte heranreichen soll, wird die Rinne io mehr oder
weniger weit unter den Heizleiter geschoben bzw. gänzlich entfernt. Es können auch
gleichzeitig zwei Rinnen vorgesehen werden, die
von entgegengesetzten
Kanten des Induktors aus eingeführt werden.
-
In Abb. 3 ist in einer Aufsicht schematisch dargestellt, welche Möglichkeiten
unter Verwendung einer Anordnung gemäß der Erfindung zum Oberflächenhärten von Platten
bestehen. Die Platte i soll an ihrer Oberfläche gehärtet werden, jedoch sollen die
schraffiert angelegten Flächen iio, 111, 112 und 113 vom Erhitzen ausgenommen werden,
da diese Stellen weich bleiben sollen, beispielsweise um hier später Teile anschweißen
zu können oder um eine spanabhebende Bearbeitung zu ermöglichen. Mit dem Heizleiter
3 und seinem Joch q. wirken die Rinnen A bis H zusammen. Die Rinne
A ist senkrecht zum Vorschub 2 der Platte und in Richtung des Heizleiters
3 verschiebbar, so daß der Streifen iio auch mit einer Ausbuchtung, wie beispielsweise
bei iio' angedeutet, versehen werden kann. Die übrigen Rinnen B bis
H sind in Richtung des Vorschubes, d. h. also senkrecht zur Heizleitererstreckung,
verschiebbar. Das von diesen Rinnen abgefangene Abschreckmittel wird auf bereits
behandelte Werkstückteile abgeleitet. Wenn der Abschnitt ii2 unter den Heizleiter
eintritt, wird die Rinne C vorgeschoben, so daß sie die induzierende Wirkung des
Heizleiters an dieser Stelle ausschaltet. Die beiden Rinnen E und F sind beispielsweise
in ihre Abschirmstelle eingesprungen, um das Aufheizen des Abschnittes 113 zu verhindern,
nachdem sie bereits einmal in Abschirmstellung gebracht wurden, um ein Aufheizen
des Abschnittes iii zu verhindern.
-
Das Hinein- und Herausschieben der Rinnen, sei es in Richtung des
Heizleiters oder senkrecht dazu, kann von Hand stattfinden, zweckmäßig ist es jedoch,
diese Verschiebung voll selbsttätig erfolgen zu lassen, indem ihre Bewegung unter
Einfluß an sich bekannter mechanischer Mittel gebracht wird, wie beispielsweise
Kurvenscheiben, Exzenterhebel, Kipphebel od. dgl., die die Verschiebung im geeigneten
Augenblick veranlassen.
-
Bereits eingangs wurde betont, daß für die Abb. i und 2, was den Heizleiter
bzw. den eigentlichen Induktor anlangt, auch eine andersgeartete Anordnung getroffen
werden könnte. So ist es beispielsweise nicht immer erforderlich, daß der Heizleiter
von einem Isolierstoffträgerkörper umgeben ist. In einem solchen Falle könnte die
Rinne nicht an dem vorhandenen Körper befestigt werden, sondern es müßten am Heizleiter
Isolierstoffteile angebracht werden, in denen die Nuten für das Gleiten der Rinne
vorgesehen sind. Naturgemäß kann die Erfindung auch in Verbindung mit schleifenförmigen
ein- oder mehrwindigen Induktoren Anwendung finden.