DE908502C

DE908502C - Method and device for heat treatment of metal bodies

Info

Publication number: DE908502C
Application number: DEA7737D
Authority: DE
Inventors: Otto Apel
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1943-07-17
Filing date: 1943-07-17
Publication date: 1954-04-05

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Wärmebehandeln von Metallkörpern Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Wärmebehandeln von Metallkörpern und strebt eine selbsttätige und fortlaufende Behandlung an, wie sie bei einer Massenfabrikation erforderlich ist. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung mit induktiver Erhitzung der Metallkörper, die sowohl zum oberflächlichen als auch zum Durcherhitzen geeignet ist. Außerdem soll auch die Möglichkeit vorhanden sein, nicht den gesamten Metallkörper, sondern nur einen Teil davon zu erhitzen, während ein anderer Teil kühl bleibt. Es kann sich dabei sowohl um massive Metallkörper beliebiger Gestalt als auch um Hohlkörper handeln, wie beispielsweise um Granaten.Method and device for heat treatment of metal bodies The invention relates to a method and an apparatus for heat treatment of metal bodies and strives for an automatic and continuous treatment, such as it is necessary in mass production. In particular, the invention relates to a device with inductive heating of the metal body, both to the superficial as well as being suitable for heating through. In addition, the possibility should also be available not to heat the entire metal body, but only part of it, while another part stays cool. It can be a massive metal body of any shape as well as hollow bodies, such as grenades.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß in einem Gestellrahmen eine lotrecht bewegliche Tragvorrichtung vorgesehen ist, die einen um eine Achse verschwenkbaren Teil besitzt, der in der einen Schwenklage die zu behandelnden Metallkörper von schräg oben aufnimmt, sie dann in eine lotrechte Lage bringt und von unten in eine ortsfeste Induktionsheizvorrichtung einführt, nach Beendigung der Erhitzung durch eine lotrechte Abwärtsbewegung den Körper aus der Induktionsvorrichtung entfernt und durch eine anschließende Schwenkbewegung nach der entgegengesetzten Seite den Metallkörper schräg abwärts auf eine Gleitbahn befördert, auf der der Körper in einen Kühlbehälter od. dgl. gelangt, um dann der weiteren Behandlung unterworfen zu werden.The invention solves this problem in that in a rack frame a vertically movable support device is provided, one around an axis has pivotable part which, in one pivot position, holds the metal body to be treated picks up obliquely from above, then brings it into a perpendicular position and from below in introduces a stationary induction heater after heating is complete removes the body from the induction device by a vertical downward movement and by a subsequent pivoting movement to the opposite side Metal body is conveyed diagonally downwards on a slide on which the body is in A cooling container or the like. Arrives to then be subjected to further treatment to become.

Mit der lotrecht beweglichen Tragvorrichtung für die Metallkörper ist ein Flüssigkeitsbehälter verbunden und so angeordnet, daß der Metallkörper bei dem Erhitzungsvorgang in der Induktionsvorrichtung mit seinem unteren Ende in eine Kühlflüssigkeit eintaucht und somit beim Erhitzen des übrigen Teiles des Körpers kühl bleibt. Das kann beispielsweise dann nötig sein, wenn die Wärmebehandlung im Anlassen eines gehärteten Metallkörpers besteht, dessen eines Ende jedoch hart bleiben soll, wie beispielsweise die Spitze einer Granate.With the vertically movable support device for the metal body is connected to a liquid container and arranged so that the metal body at the heating process in the induction device with its lower end in a Cooling liquid is immersed and thus when the rest of the body is heated stays cool. This may be necessary, for example, if the heat treatment in the There is tempering of a hardened metal body, but one end of which remains hard supposed to, such as the tip of a grenade.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung bestehen in der Steuerung der einzelnen Bewegungen des Werkstückes und sind im folgenden beschrieben.Further advantageous details of the invention consist in the control the individual movements of the workpiece and are described below.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß bei einer Massenfabrikation ein selbsttätiger und fortlaufender Betrieb möglich ist, wobei die Wärmebehandlung stets genau eingehalten und den Erfordernissen des Werkstückes weitestgehend angepaßt werden kann. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der Einfachheit und Zuverlässigkeit, so daß auch bei ununterbrochenem Betrieb Betriebsstörungen vermieden werden.The invention has the advantage that in mass production a automatic and continuous operation is possible, with the heat treatment always adhered to exactly and adapted to the requirements of the workpiece as far as possible can be. Another advantage of the invention is the simplicity and reliability, so that malfunctions can be avoided even with uninterrupted operation.

Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes.The drawing illustrates an embodiment of the subject matter of the invention.

Fig. i ist eine Längsansicht der Vorrichtung; Fig. 2 ist eine Ansicht der Vorrichtung in Richtung des Pfeiles I in Fig. i gesehen, und zwar in der Lage, bei der das Werkstück in die Vorrichtung eingeführt wird; Fig. 3 desgleichen in der Lage, bei der das eingefügte Werkstück in die lotrechte Lage verschwenkt ist, jedoch noch nicht in die Induktionsvorrichtung eingeführt ist; Fig. q. desgleichen mit dem in die Induktionsvorrichtung eingeführten Werkstück; Fig. 5 ist eine Ansicht der Vorrichtung in Richtung des Pfeiles II in Fig. i.Fig. I is a longitudinal view of the device; Fig. 2 is a view the device seen in the direction of arrow I in Fig. i, namely in a position in which the workpiece is introduced into the device; Fig. 3 also in the position in which the inserted workpiece is pivoted into the vertical position, but is not yet inserted into the induction device; Fig. Q. likewise with the workpiece inserted into the induction device; Fig. 5 is a view the device in the direction of arrow II in Fig. i.

Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel handelt es sich darum, Hohlkörper, in diesem Fall den zylindrischen Teil von Granaten, mittels induktiver Erwärmung auf eine Temperatur von etwa 7oo bis 750° C zu bringen, während die Spitzen dieser Granaten für die Zeitdauer der Erhitzung in einem Wasserbad von etwa 2o° C kühl gehalten werden sollen. Nach Beendigung dieses Glühprozesses müssen die Granaten sofort in einem Behälter, welcher mit etwa 8o° C warmem Wasser gefüllt ist, abgeschreckt und aus diesem Behälter heraus der weiteren Bearbeitung zugeführt werden.The illustrated embodiment is a matter of Hollow body, in this case the cylindrical part of grenades, by means of inductive Bring heating to a temperature of about 700 to 750 ° C while the peaks these grenades for the duration of the heating in a water bath of about 20 ° C should be kept cool. When this glow process is complete, the grenades must be immediately quenched in a container filled with water at around 80 ° C and fed from this container for further processing.

Die induktive Erwärmung des zylindrischen Teiles der Granaten erfolgt in der Weise, daß dieselben mit nach unten gekehrter Spitze in eine Spule eingeführt werden. Diese Spule wird entweder direkt oder aber unter Zwischenschaltung eines Einphasenspezialtransformators an das zur Verfügung stehende Werknetz normaler Niederspannung und Frequenz angeschlossen. Da es sich in den meisten Fällen um ein Drehstromnetz handelt und gleiche Belastung der drei Phasen erwünscht ist; werden drei Glühspulen zu einem System oder einer Station zusammengefaßt und der Anschluß :auf die drei Phasen gleichmäßig verteilt. Die drei Glühspulen sind senkrecht nebeneinander fest in einem Eisengerüst montiert. Die zu glühenden Granaten werden von unten in diese Spulen durch eine Traverse eingebracht. Gleichzeitig damit wird ein Wasserbehälter von unten an die Spule herangeführt, so daß die Spitzen der Hohlkörper im Wasser dieses Behälters stehen. Nachdem die Glühung beendet ist, wird der Wasserbehälter gleichzeitig mit der Traverse und den Hohlkörpern abgesenkt. Die Traverse führt bei ihrer Abwärtsbewegung eine Kippbewegung aus, so daß die Hohlkörper über den Rand des Wasserbehälters hinweg auf eine Gleitbahn gelangen und von dort der weiteren Bearbeitung zugeführt werden. Die Vorrichtung ist nunmehr zur Aufnahme weiterer Hohlkörper bereit.The inductive heating of the cylindrical part of the grenade takes place in such a way that they are inserted into a spool with the tip turned down will. This coil is either directly or with the interposition of a Single-phase special transformer to the available plant network of normal low voltage and frequency connected. Since in most cases it is a three-phase network acts and equal stress in the three phases is desired; will be three glow coils combined into a system or a station and the connection: to the three Phases evenly distributed. The three glow coils are fixed vertically next to each other mounted in an iron frame. The glowing grenades are put into this from below Coils introduced through a traverse. At the same time it becomes a water tank brought up to the coil from below, so that the tips of the hollow bodies in the water this container stand. After the annealing is over, the water tank becomes lowered simultaneously with the traverse and the hollow bodies. The traverse leads during their downward movement from a tilting movement, so that the hollow body on the Edge of the water container get away on a slide and from there the other Processing are fed. The device is now for receiving more Hollow body ready.

Im einzelnen ist die Vorrichtung wie folgt aufgebaut: Auf einem Eisenkonstruktionsrahmen .-1 sind vier Rundführungen B angeordnet.In detail, the device is constructed as follows: On an iron construction frame .-1 four round guides B are arranged.

An diesen Rundführungen gleitet ein kastenförmiger, oben offener Wasserbehälter C, welcher durch einen Preßluftzylinder D gehoben bzw: gesenkt wird, und welcher zwei einstellbare Ablaufröhre C zur Konstanthaltung des Wasserspiegels besitzt. Auf dem Rahmen E, welcher den Wasserbehälter C trägt, ruht eine Traverse F, welche ebenfalls zusammen mit dem Wasserbehälter an den Rundführungen senkrecht auf und ab bewegt und außerdem in den Lagern G um ihre Längsachse gekippt werden kann. Diese Traverse trägt die drei Halteköpfe zur Aufnahme der zu glühenden Hohlkörper. An dem Rahmen , H, welcher die RunidfÜhrungen B miteinander verbindet, sind die drei in je einem gußeisernen Gehäuse J eingebauten eisengekoppelten Glühspulen K aufgehängt. Die kippbare Traverse F, welche die Halteköpfe trägt, steht über eine Seilscheibe L und ein Drahtseil 31 mit der Kulisse N in Verbindung, welche durch den Winkelhebel O gesteuert wird. An der kippbaren Traverse F ist eine Kühlwasserleitung 1' verlegt, welche in drei Düsen innerhalb der Halteköpfe einmündet. Diese Kühlwasserleitung P wird geöffnet bzw. geschlossen durch das Ventil R, welches durch eine Schubstange S mit der Traverse F verbunden ist und geschlossen bleibt, solange die Traverse in ihrer tiefsten Stellung steht, und sich öffnet, sobald die Traverse nach oben gefahren wird. Durch diese Düsen soll eine zusätzliche Kühlung der Geschoßspitzen während des Glühprozesses erreicht werden. A box-shaped, open-topped water tank C slides on these round guides, which is raised or lowered by a compressed air cylinder D and which has two adjustable drainage pipes C to keep the water level constant. On the frame E, which carries the water tank C, rests a cross member F, which also moves vertically up and down on the circular guides together with the water tank and can also be tilted in the bearings G about its longitudinal axis. This traverse carries the three holding heads for receiving the hollow bodies to be glowed. The three iron-coupled glow coils K, each built into a cast-iron housing J, are suspended from the frame H, which connects the runid guides B to one another. The tiltable cross member F, which carries the holding heads, is connected via a pulley L and a wire cable 31 to the link N, which is controlled by the angle lever O. A cooling water line 1 'is laid on the tiltable traverse F and opens into three nozzles within the holding heads. This cooling water line P is opened or closed by the valve R, which is connected to the cross member F by a push rod S and remains closed as long as the cross member is in its lowest position and opens as soon as the cross member is moved upwards. These nozzles are intended to achieve additional cooling of the bullet tips during the annealing process.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende Es wird angenommen, daß sich die Vorrichtung im Betriebszustand (gemäß Fig. 2) befindet, d. h. der Behälter C ist in die untere Stellung abgesenkt. Die Traverse F ist um etwa 30° C nach vorn gekippt, bereit zur Aufnahme von drei Hohlkörpern (punktierte Stellung). Der Bedienungsmann setzt nun @die Hohlkörper dn die Halteköpfe ein und betätigt anschließend einen Druckknopfschalter, welcher in ider Zeichnung nicht sichtbar ist und welcher das elektromagnetisch gesteuerte Ventil D' des Druckluftzylinders D öffnet. Dadurch wird der Wasserbehälter C an den Führungen B aufwärtsbewegt und nimmt auf diesem Wege die Traverse P mit den eingesetzten Hohlkörpern mit, nachdem die Traverse F durch den Mitnehmer T senkrecht gestellt wurde. Die nunmehr erfolgende gemeinsame Aufwärtsbewegung der Traverse und des Wasserbehälters setzt sich so lange fort, bis die Zentriervorrichtung U an dem einstellbaren Anschlag V anliegt. Damit ist die Stellung der Hohlkörper in der Glühspule einwandfrei fixiert. Die Zentriervorrichtungen U reichen im Ruhezustande, also ohne eingesetzte Hohlkörper, bis unter die Unterkante der Glühspulen K und verhindern dadurch eine etwaige Beschädigung des Spulengehäuses J bzw. der Spulen K, indem sie nicht einwandfrei eingesetzte Hohlkörper beim Hochfahren des Behälters C und der Traverse F mechanisch zentrieren.The mode of operation of the device is as follows. It is assumed that the device is in the operating state (according to FIG. 2), ie the container C is lowered into the lower position. The traverse F is tilted forward by about 30 ° C, ready to accommodate three hollow bodies (dotted position). The operator now inserts the hollow bodies into the holding heads and then operates a push-button switch, which is not visible in the drawing and which opens the electromagnetically controlled valve D 'of the compressed air cylinder D. As a result, the water tank C is moved up the guides B and in this way takes the traverse P with the hollow bodies used after the traverse F has been set vertically by the driver T. The joint upward movement of the traverse and the water tank that now takes place continues until the centering device U rests against the adjustable stop V. The position of the hollow bodies in the glow coil is thus properly fixed. The centering devices U extend in the idle state, i.e. without inserted hollow bodies, to below the lower edge of the glow coils K and thereby prevent any damage to the coil housing J or the coils K by mechanically removing incorrectly inserted hollow bodies when the container C and the traverse F are raised center.

Sobald der Behälter C zusammen mit der Traverse F in der oberen Endstellung angekommen ist (Fig. i und 4), wird durch einen in der Zeichnung nicht sichtbaren Endschalter, einen sogeniannten Türkontakt"das Hauptschütz eingeschaltet, welches den eigentlichen Glühprozeß einleitet. Während der Aufwärtsbewegung des Behälters C und der Traverse F wurde das Ventil R der Kühlwasserleitung P durch die Schubstange S geöffnet, so daß die Spitzen der Hohlkörper, «-elche im Wasserbad des Behälters C stehen, während der Dauer des Glühprozesses zusätzlich durch die Düsen gekühlt werden.As soon as the container C together with the traverse F is in the upper end position has arrived (Fig. i and 4), is not visible in the drawing by a Limit switch, a so-called door contact "switched on the main contactor, which initiates the actual annealing process. During the upward movement of the container C and the traverse F became the valve R of the cooling water pipe P through the push rod S opened so that the tips of the hollow bodies, «-elche in the water bath of the container C, additionally cooled by the nozzles for the duration of the annealing process will.

Nachdem die Hohlkörper die erforderliche Temperatur erreicht haben, werden durch einen Festmengenzähler über ein Hilfsschütz das weiter oben erwähnte Hauptschütz und damit die Glühspulen K abgeschaltet und damit der Glühprozeß unterbrochen. Dieser Festmengenzähler ist ein normaler Einphasenzähler mit einem zusätzlichen Hilfskontakt, welcher von dem Triebwerk des Zählers betätigt wird, d. h. der Kontakt schließt einen Hilfsstromkreis, sobald die Scheibe des Zählers eine bestimmte, vorher festgelegte Anzahl von Umdrehungen gemacht hat und damit von der Station eine bestimmte Anzahl kWh verbraucht worden ist. Durch diesen Hilfsstromkreis wird über das vorerwähnte Hilfsschütz das Hauptschütz der Anlage betätigt.After the hollow bodies have reached the required temperature, the above-mentioned are achieved by a fixed quantity counter via an auxiliary contactor The main contactor and thus the glow coils K are switched off and the glow process is interrupted. This fixed quantity meter is a normal single-phase meter with an additional one Auxiliary contact operated by the meter's drive mechanism, d. H. the contact closes an auxiliary circuit as soon as the disk of the counter reaches a certain level beforehand has made a specified number of revolutions and thus a certain number of revolutions from the station Number of kWh has been consumed. This auxiliary circuit is about the aforementioned Auxiliary contactor the main contactor of the system is activated.

Sobald nun der Glühprozeß durch den Festmengenzähler unterbrochen ist, wird gleichzeitig damit das elektromagnetisch gesteuerte Ventil D' des Druckluftzylinders D geschlossen und ein damit mechanisch gekuppeltes Auslaßventil, welches frei ausbläst, geöffnet. Dadurch entweicht die noch .in dem Zylinder befindliche Druckluft nach außen, und der Behälter C mit der Traverse F sinken durch ihr Eigengewicht an den Rundführungen B abwärts. Diese Abwärtsbewegung des Behälters C gemeinsam mit der Traverse F erfolgt solange, bis die letztere durch die Bolzen W und die Muttern K an einer weiteren Bewegung nach unten gehindert wird und in der eingestellten Höhe stehenbleibt, während der Behälter C weiter abwärts gleitet.As soon as the annealing process is interrupted by the fixed quantity counter is, at the same time the electromagnetically controlled valve D 'of the compressed air cylinder D closed and an exhaust valve mechanically coupled to it, which blows out freely, opened. As a result, the compressed air still in the cylinder escapes outside, and the container C with the traverse F sink by their own weight on the Round tours B downwards. This downward movement of the container C together with the Traverse F takes place until the latter through the bolts W and the nuts K is prevented from further downward movement and is in the set Height stops while the container C continues to slide downwards.

Der Behälter C dreht nun auf seiner weiteren Abwärtsbewegung über die Seilscheibe L mittels des Drahtseiles M der Kulisse N und des Winkelhebels O die Traverse F in den Lagern G aus ihrer senkrechten Stellung um etwa 9o biss ioo° C heraus und bewirkt dadurch ein Herauskippen der Hohlkörper auf eine Gleitbahn, welche über einem Abschreckbottich endet (Fig. 2). Kurz bevor der Behälter C in seiner unteren Endstellung angekommen ist, läuft der Winkelhebel O auf den Anschlag Z auf und gibt dadurch den Längsschlitz in der Kulisse N frei. Durch das Gegengewicht NG wird jetzt die von den Hohlkörpern entlastete Traverse F zurückgedreht, und zwar in die punktierte Stellung, d. h. um etwa 30° C, aus der senkrechten Stellung heraus nach vorn geneigt. Die Vorrichtung ist somit wieder zur Aufnahme weiterer Werkstücke bereit.The container C now rotates on its further downward movement over the pulley L by means of the wire rope M of the link N and the angle lever O, the traverse F in the bearings G out of its vertical position by about 90 to 100 ° C and thereby causes the hollow bodies to tilt out onto a slide which ends over a quenching vat (Fig. 2). Shortly before the container C has reached its lower end position, the angle lever O runs up against the stop Z and thereby releases the longitudinal slot in the link N. By means of the counterweight NG , the traverse F, which is relieved of the hollow bodies, is now rotated back, namely into the dotted position, that is to say inclined forwards by about 30 ° C. from the vertical position. The device is thus ready again to receive further workpieces.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for heat treatment of metal bodies, in particular by means of inductive heating, characterized in that the metal bodies individually or, if the device is connected to a three-phase network, one at a time in a rack frame vertically movable support device, one around an axis has pivotable part which, in one pivot position, holds the metal body to be treated takes up obliquely from above, fed, then brought into a vertical position and from down in a stationary heating device, in particular induction heating device, introduced and heated @in @ d @ this layer; then the body removed from the heater by a vertical downward movement and through a subsequent pivoting movement to the opposite side obliquely downwards conveyed on a slideway, on which they get into a cooling container or the like, to then be subjected to further processing.

2. Apparatus for exercising of the method according to claim i, characterized in that with the vertically movable Carrying device for the metal body connected to a water tank (C) arranged in this way is that the metal body during the heating process with its lower end immerse in a coolant.

3. Apparatus according to claim a, characterized in that the water container (C) has two adjustable drain pipes ( C ) for keeping the water level constant and can be raised and lowered by a compressed air cylinder (D). .

4. Device according to claims 2 and 3, characterized in that on a frame (E) which carries the water tank (C), a holding head for receiving it the metal body supporting, together with the water tank (C) on guides (B) perpendicular to and from movable and in bearings (G) around their longitudinal axis tiltable traverse (F) rests.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that that the tiltable traverse (F), which carries the holding heads, over a pulley (L) and a wire rope (IVT) with a setting that can be controlled by an angle lever (O) (l ') is in connection.

6. Apparatus according to claim 4 or 5, characterized through a valve (R) connected to the crossbeam (F) by a push rod (S), which feeds a cooling water pipe (P) laid on the tiltable crossbeam (F), which flows into nozzles inside the holding heads, whereby the valve remains closed, as long as the traverse is in its lowest position, but opens as soon as the Traverse is moved upwards.

Apparatus according to Claims 2 to 6, characterized in that iron-coupled glow coils (K) built into a cast iron housing (J) are suspended from a carrier (H) which connects the guides (B) to one another. B.

Device according to claim 7, characterized in that Centering devices (U) with adjustable, the metal body when starting the Container (C) and the traverse (F) centering stops (U) are provided. G.

Device according to claims 2 to 8, characterized by one of one Coil (K) existing, either directly or with the interposition of a single-phase special transformer connected to the available plant network of normal low voltage and frequency Induction device. i o.

Device according to claim g, characterized in that that when connected to a three-phase network for the purpose of equal loading of the three phases provided three induction coils (glow coils) for a system or a station are summarized, the connections of which are evenly distributed over the three phases. i i.

Device according to claims 7 to io, characterized in that a through the traverse (F) of the actuated limit switch for the glow coils (K) is provided.

12th Device according to Claims 7 to i i, characterized in that when a a predetermined electrical work applied to the glow coils Glow coils (K) disconnecting fixed quantity counter is provided.