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Füllstück für die Zwecke des elektroinduktiven Erhitzens Zusatz zum
Patent 8W 797 Gegenstand des Patents 886;97 ist ein Füllstück, das in Hohlräume,
wie Bohrungen, Aussparungen od. dgl., von Werkstücken aus ferromagnetischem Werkstoff,
insbesondere aus Stahl, eingesetzt werden soll, während diese einem elektro-induktiven
Erhitzen beispielsweise zum Zweck des nachfolgenden Härtens durch Abschrecken unterworfen
werden. Diese Füllstücke bestehen aus einem nichtferromagnebischen Werkstoff guter
elektrischer Leitfähigkeit und guter Wärmeleitfähigkeit, und es ist auch möglich,
sie aus mehrschichtig angeordneten Werkstoffen unterschiedlicher Leitfähigkeit bzw.
unterschiedlicher Magnetisierbarkeit aufzubauen. Der Zweck dieser Füllstücke -ist,
ein bestimmtes Erhitzungsbild in der Umgebung der Hohlräume zu gewährleisten, beispielsweise
zu verhindern, daß diie Ränder aufgebeizt werden, oder zu bewirken, daß die Erhitzung
einen bestimmten gleichmäßigen oder ungleichmäßigen Abstand von den Rändern wahrt.
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Die Füllstücke nach Patent 886797 haben sich in der Praxis bewährt,
indes hat es sich gezeigt, ,daß sie aldigeinetiner Anwendbarkeit und besserer Einstellbarkeit
auf irgendwelche vorliegenden besonderen Verhältnisse zugeführt werden können, wenn
-sie mit Einlagen aus gut m@agneti,siier@barem Werkstoff versehen werden. Die ferromagnetischen
Einlagen können dabei untereinander und gegenüber dem Füllstück selbst isoliert
sein. Es ist ferner möglich, die Einlagen aus Einzelstäben herzustellen,
die
in hierfür vorgesehene Hohlräume des Füllstückes vorzugsweise unter Zwischenschaltung
einer Isolierung eingelegt sind. Die Einlagen können ferner lamelliert, d. h. aus
einzelnen gegeneinander isolierten Blechen aufgeschichtet oder aus einer Preßmasse
aus fein zerkleinertem Eisenpulver durch ein nichtmetallisches Bindemittel verfestigt
sein.
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Mit Füllstücken dieser Art können auch solche Schwierigkeiten beherscht
werden, die dann auftreten, wenn die Hohlräume in den zu behandelnden Oberflächen
der Werkstücke große Ausmaße annehmen; insbesondere ist es möglich, durch eine den
gegebenen Verhältnissen angepaßte Wahl der ferromagnetischen Einlagen im Füllstück
sicherzustellen, däß das Induktionsgerät im Bereich der Hohlräume ohne Schwierigkeiten
und machteilige Wirkungen für (las Werkstück gesteuert werden kann.
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Die Erfindung wird an Hand der Abbildungen näher erläutert, die einige
Ausführungsformen von Füllstücken darstellen.
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Nach Abb. i soll ein Werkstück i in Richtung des Pfeiles 2 relativ
zur Heiz- bzw. Härteeinrichtung 3 bewegt werden. Zur Vereinfachung der Darstellung
ist dieses Heiz- bzw. Härtegerät schematisch als gestrichelte Linie dargestellt.
Die im Werkstück befindliche Aussparung wird mit einem Wärme und Elektrizität gut
leitenden Füllstück aus nichtferromagnetischem Werkstoff 4 verschlossen. In dieses
Füllstück 4 ist eine Einlage 3; aus ferromagnetischem Werkstoff, beispielsweise
aus Eisen. eingesetzt.
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Kommt nun während der fortschreitenden Behandlung der mit der Aussparung
versehene Teil des Werkstückes unter Einwirkung der Heizeinrichtung und wird der
die Hochfrequenz erzeugende Generator mit Spannungsregelung gefahren, so nimmt die
Leistung des Generators bei konstanter Spannung im Bereich der Aussparung entsprechend
der Breite 21 der ferromagnetischen Einlage ab. Je schmaler die Einlage 2i im Verhältnis
zur Breite der Aussparung ist, desto größer ist der Leistungsabfall. Durch geeignete
Wahl der Breite und gegebenenfalls der Dicke der Einlage 5 kann somit ohne weiteres
unter Spannungsregelung jede beliebige Leistung erzeugt und damit das Er-Kitzen
gesteuert werden. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Füllstücke ist es auch möglich,
mit einer anderen Regelart. also beispielsweise Strom- oder Leistungsregelung am
Stromerzeuger zu arbeiten und das Aufheizen im Bereich der Aussparung zu steuern.
Ohne Verwendung der ferromagnetischen Einlage ist dagegen eine Steuerung der Heizwirkung
bei keiner der angegebenen Regelungsarten möglich.
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Abb. 2 stellt einen Schnitt A-B durch die Abb. i dar: Bei i' des zu
behandelnden Werkstückes ist angeldeutet, wie die Härteschicht ausgebiildet sein
soll. Das nichtferromagnetische Teil 4 des Füllstücken besteht aus Kupfer und hat
eine Einlage 5 aus ferromagnetischem Werkstoff. Zur Anpassung an die Erfordernisse
der Härtung kann die Breite des Kupferfiillstückes 4 bzw. die Breite 6 und
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(Abb. i ) untereinander verschieden gestaltet werden. Handelt es such beispielsweise
darum, an der hinteren Kante der Aussparung ein etwas breiteres weiches Gebiet zu
erzielen, so wird man die Breite 6 tdes Kupferfüllstückesgrößer wählen als die Breite
7. Die richtigen Abmessungen werden durch einige empirische Versuche schnell ermittelt.
In manchen Fällen ist es zweckmäßig, die Einlage aus ferromagnetischem Werkstoff
gegen das e@igentliche Füllstück = ,isolieren.
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In Abb. 3 ist eine Ausführungsform dargestellt, nach welcher die Einlage
5 im Innern des Füllstückes 4, von diesem umschlossen, untergebracht ist. Die Dicke,der
Wandungen 4' und 4." sowie die Abmessungen der Länge der Einlage 5 werden durch
empirische Versuche ermittelt. Zwischen dem Füllstück und der Einlage 5 befindet
sich in diesem Fall die Isolation 8, beispielsweise aus hitzebeständigem Werkstoff,
wie Glimmer, Asbest, keramischer Masse, feuerfestem Kitt oder ähnlichen Werkstoffen.
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Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform des Erfindungsgedankens
zeigt Abb. .4, die ebenfaills @dias Füllstück ;als Schnitt A-B der Abb. i darstellt.
In diesem Fall ist das in die Aussparung des Werkstückes r ein;grnesetzte Kupferfüllstück
4. mit Längsbohrungen versehen, In welche Stäbe 5 aus ferromagnetischem Werkstoff
unter Zwischenlegen einer Isolation 8 eingeführt sind. In gewissen Fällen kann auch
auf die Isolation verzichtet werden. Die Anordnung,derLämgsbohrungen, deren Durchmesser,
Länge undAn@zahil sowie,derDu.rchmesser,dieWerkstoffeigenschaft @und,die Längelder
ferromagnetvschen Stäbe 5 sind wiederum durch Versuche einfach zu ermitteln. Die
Einlagen können auch in zwei Lochreihen übereinander untergebracht werden. Bei einem
derartigen Füllstück ist die Anpassung an gegebene oder wechselnde Verhältnisse
besonders leicht gemacht, weil die einzulegenden Stäbe 5 einfach gegen Stäbe anderer
Abmessung oder anderer Werkstoffeigenschaften ausgewechselt werden können. An Stelle
der Stäbe können auch Blechstreifen verwendet werden, wodurch in manchen Fällen
das Aufheizen der ferromagnetischen Einlage in noch stärkerem Maße vermieden wird.
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Die Füllstücke gemäß der Erfindung sind in ihrer Form nicht auf die
Ausführungsbeispiele beschränkt, vielmehr sind auch andere Formen, beispielsweise
durch Kombination einzelner Merkmale, möglich. Auch für Behandlungen ohne Relativbewegung
zwischen Heizgerät und Werkstück können die Füllstücke gemäß der Erfindung angewendet
werden.