DE915967C - Induktor zum induktiven Erhitzen von metallenen Werkstuecken, vorzugsweise zum Oberflaechenhaerten - Google Patents

Induktor zum induktiven Erhitzen von metallenen Werkstuecken, vorzugsweise zum Oberflaechenhaerten

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DE915967C
DE915967C DEA10725D DEA0010725D DE915967C DE 915967 C DE915967 C DE 915967C DE A10725 D DEA10725 D DE A10725D DE A0010725 D DEA0010725 D DE A0010725D DE 915967 C DE915967 C DE 915967C
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DE
Germany
Prior art keywords
inductor
workpiece
conductive
housing
conductive part
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Expired
Application number
DEA10725D
Other languages
English (en)
Inventor
Hermann Kuhlbars
Dr-Ing Gerhard Seulen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsche Edelstahlwerke AG
AEG AG
Original Assignee
Deutsche Edelstahlwerke AG
AEG AG
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Filing date
Publication date
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Application granted granted Critical
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Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/36Coil arrangements
    • H05B6/42Cooling of coils

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Description

  • Induktor zum induktiven Erhitzen von metallenen Werkstücken, vorzugsweise zum Oberflächenhärten Zusatz zum Patent 904 448 Das Patent 904 448 schützt einen Induktor zum induktiven Erhitzen von metallenen Werkstücken durch hochfrequenten Strom, vorzugsweise zum Oberflächenhärten durch anschließendes Abschrekken, der dadurch gekennzeichnet ist, daß der dem zu erhitzenden Werkstückteil zugekehrte und unmittelbar benachbarte Induktorteil ein dünnwandiger blech- oder plattenartiger Körper aus einem elektrisch gut leitenden Stoff ist, während der übrige Teil des Induktors aus einem Isolierstoff besteht. Die Erfindung bezweckt eine weitere Vervollkommnung des Induktors dieser Art. Es hat sich gezeigt, daß in gewissen Anwendungsfällen von der dem Werkstück zugekehrten metallenen Seite des Induktors gemäß dem Hauptpatent ein verhältnismäßig großer Streufluß zu den angrenzenden Werkstückteilen stattfindet und diese in unerwünschter Weise erhitzt. Außerdem besteht in dem Falle, wo die leitende Seite des Induktors verhältnismäßig dünn ausgeführt werden muß, die Gefahr, daß diese dünnen Metallplatten oder Bleche in dem rauhen Werkstattbetrieb leicht verbogen und beschädigt werden können.
  • Die Erfindung bezweckt nun einen Induktor, bei dem der unerwünschte Streufluß zu dem henachbarten Werkstückteil auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird, bei dem ferner die Möglichkeit besteht, den leitenden Induktorteil auch ganz dünn herzustellen, falls die besonderen Verhältnisse es erfordern, ohne daß dabei die Gefahr des leichten Verbiegens und Beschädigens des Induktors entsteht.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe in der Weise, daß der Induktor aus einem Gehäuse aus wärmebeständigem und druckfestem Isolierstoff besteht, auf dessen dem Werkstück zugekehrten Wandung unmittelbar ein in seiner Gestalt und Bemessung den Behandlungsanforderungen für das Werkstück angepaßter, stromleitender blech- oder plattenartiger Teil befestigt ist.
  • Bei diesem neuen Induktor ist ein Beschädigen oder Verbiegen des leitenden, dem Werkstück zugekehrten Induktorteils nicht mehr möglich, weil er von dem Induktorgehäuse bzw. der dem Werkstück zugekehrten Wandung dieses Induktorgehäuses getragen wird. Der leitende Induktorteil kann deshalb beliebig dünn ausgeführt sein, ohne daß eine Gefahr einer Beschädigung vorliegt.
  • Gemäß einer weiteren Einzelheit der Erfindung ist das Induktorgehäuse aus einem spanabhebend bearbeitbaren keramischen Stoff hergestellt. Dies ermöglicht eine beliebige Anpassung des Induktorgehäuses an die jeweiligen Erfordernisse des zu behandelnden Werkstückes. Der leitende Induktorteil kann erfindungsgemäß in den Fällen, wo er ganz dünn ausgeführt werden soll, auf das Induktorgehäuse galvanisch aufgetragen werden. Auf diese Weise kann der Induktor leicht auch den praktischen Fällen angepaßt werden, wo schon ein ganz dünner leitender Induktorteil genügt.
  • Der galvanische Auftrag des leitenden Induktorteils hat noch den weiteren Vorteil, daß die Metallschicht außerordentlich rein ist, daher gut leitende Fähigkeiten für den elektrischen Strom und für die Wärme besitzt.
  • Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind im nachfolgenden beschrieben.
  • Die Zeichnung veranschaulicht einige Ausführungsbeispiele der Erfindung.
  • Abb. i zeigt im Querschnitt einen Induktor zum Oberflächenhärten eines Kurbelwellenzapfens; Abb. 2 a bis 2 d zeigen im Schnitt verschiedene Ausführungsmöglichkeiten des dem Werkstück zugekehrten leitenden Induktorteils; Abb.3 zeigt im Schnitt einen Induktor mit Distanzwarzen für das Werkstück.
  • Bei dem Beispiel nach Abb. i soll ein Kurbelzapfen i an seiner Oberfläche gehärtet werden, der zu beiden Seiten je einen Kurbelarm 2 besitzt. Es soll dabei der Streufluß zu diesen beiden Kurbelarmen nach Möglichkeit verringert werden. Der dabei zur Anwendung gelangende Induktor besteht aus einem Gehäuse 3 aus einem wärmebeständigen und druckfesten Isolierstoff, der beispielsweise unter den Bezeichnungen Steatit, Callit, Callan bekannt ist, oder aus Preßglas, Porzellan, Kuntsharzstoffen. Besonders vorteilhaft ist die Herstellung das Induktorgehäuses 3 aus einem spanabhebend bearbeitbaren keramischen Stoff, da dieser eine genügende Isolations-, Druck- und Wärmefestigkeit aufweist und außerdem nach der Fertigstellung beliebig bearbeitet werden kann. Das Induktorgehäuse schließt einen Hohlraum q. ein, indem es von außen durch einen weiteren Wandungsteil 5 entweder aus dem gleichen oder einem anderen Isolierstoff abgeschlossen wird. Dieser Abschlußteil enthält auch die Zuleitungen 6 für das Abschreckmittel, welches aus dem Hohlraum d. durch die Spritzöffnungen 7 dem Werkstück zugeführt wird. Um die gegenseitige Lage der Gehäuseteile 3 und 5 zueinander zu sichern, sind an den Berührungsflächen Nuten und Vorsprünge 8 vorgesehen.
  • Auf der der zu erhitzenden bzw. zu härtenden Werkstückoberfläche zugekehrten Wandung 9 des Gehäuseteiles 3 ist der metallene Induktorteil io in Gestalt eines dünnen Bleches befestigt. Er besitzt Spritzöffnungen ii, die gegenüber den Öffnungen 7 des Gehäuses vorgesehen sind, wobei die öffnungen 7 erfindungsgemäß einen größeren Querschnitt besitzen als die Spritzöffnungen i i im leitenden Teil, um eine Sicherheit zu bieten, daß beim Zusammenbau der beiden Teile nicht durch Ungenauigkeiten eine Verringerung des gesamten Spritzquerschnittes erfolgt. Die Spritzöffnungen können beliebige Gestalt besitzen, wobei die Kanäle in der Gehäusewandung 9 und die Spritzlöcher in dem metallenen Teil io verschieden sein können. So zeigt der obere Teil der Abb. i beispielsweise schematisch einen länglichen Schlitz 12 in der Wandung 9 und runde Spritzöffnungen 13 im metallenen Teil. Nach einer anderen Ausführung sind die Öffnungen 14. in der Wand 9 oval, die Spritzlöcher 15 im Metallteil ebenfalls oval, aber von einem kleineren Querschnitt. Die ovalen Öffnungen können entweder senkrecht oder waagerecht angeordnet ,verden, wie beispielsweise bei 16 veranschaulicht. Schließlich können die Löcher in der Isolierstoffwand 9 und auch in dem metallenen Teil io rund sein, wie bei 17 veranschaulicht. Die jeweilige Größe und Gestalt der Kanäle und Spritzlöcher kann dem jeweiligen Verwendungszweck angepaßt sein. Falls der leitende Teil des Induktors nur dünn zu sein braucht, kann er galvanisch aufgetragen werden.
  • Um die Leitfähigkeit des metallenen Induktorteils zu verbessern, insbesondere bei einer dünnen Aasführung desselben, kann er auch aus Silber oder einer Silber enthaltenden Legierung bestehen, beispielsweise aus einer Silber-Kupfer-Legierung. Je dünner der leitende Induktorteil ist, desto größer ist auch die Sicherheit gegen Streufluß zu dem dem zu behandelnden Werkstück benachbarten Werkstücksteil, bei dem vorliegenden Beispiel zu dem Kurbelarm.
  • Die Gestalt, der Verlauf sowie die Dicke des leitenden Induktorteils und der ihn tragenden Wandung des Induktorgehäuses wird dem zu behandelnden Werkstück bzw. der angestrebten Härtezone angepaßt.
  • Der untere Teil der Abb. i und die Abb. 2 a, 2 b, 2c, 2 d zeigen verschiedene Ausführungsmöglichkeiten des leitenden Induktorteils und der ihn tragenden Gehäusewand.
  • So ist nach Abb. i der leitende Induktorteil 20 als ebene Platte ausgebildet, die an den Rändern dünner ist als in der Mitte. Auf diese Weise wird ein bestimmter Verlauf der Härtezone erzielt. Der Einfluß der verschiedenen Gestalten des leitenden Induktorteiles auf die erzielte Härtezone ist in dem Hauptpatent ausführlich beschrieben.
  • Bei der Ausführung nach Abb. 2 a besitzt die Gehäusewandung 21 und der leitende Induktorteil 22 auf ihrer gesamten Ausdehnung die gleiche Dicke.
  • Bei der Ausbildung nach Abb. 2 b ist der leitende Induktorteil 23 bogenförmig gestaltet, wobei -die größte Dicke in der Mitte liegt. Die ihn tragende Wand 24 ist dieser Gestalt derart angepaßt, daß sie in der Mitte dünner gehalten ist als an den Rändern.
  • Nach Abb. 2 c ist der leitende Induktorteil 25 überall von gleicher Dicke, aber bogenförmig gestaltet und schließt sich einer entsprechenden bogenförmigen Gestalt der Gehäusewandung 26 an.
  • Nach Abb. 2 d ist der leitende Induktorteil 27 derart sichelförmig gestaltet, daß er in der Mitte dem Werkstück näher liegt als an seinen Rändern, entsprechend ist auch die ihn tragende Gehäusewand 28 ausgebildet.
  • Es sind beliebige weitere Ausführungsmöglichkeiten denkbar, die von dem Verlauf und der Dicke der zu erzielenden Härtezone abhängig sind. Das Werkstück muß beim Erhitzen und Abschrecken in einer bestimmten genau einzuhaltenden Entfernung von dem leitenden Induktorteil gehalten werden. Hierzu sind besondere Distanzstücke erforderlich.
  • Nach Abb. 3 dienen als solche Distanzstücke Warzen 3o, die unmittelbar an der den leitenden Induktorteil 3 tragenden Gehäusewand 32 vorgesehen sind und den leitenden Induktorteil durchbrechen. Die Anzahl der Warzen richtet sich nach der Gestalt und der Größe des Werkstückes.
  • Die Erfindung ist von besonderem Vorteil für den Fall, wo das zu behandelnde Werkstück sehr schmal ist und, von großen anderen Werkstückteilen begrenzt wird. Hier läßt sich durch die Erfindung ein Streufluß nach dem benachbarten Werkstückteil weitestgehend verringern bzw. verhüten durch entsprechende Bemessung der Länge und der Dicke des leitenden Induktorteils.
  • Die Erfindung ist natürlich nicht beschränkt auf die Anwendung zum induktiven Erhitzen, vorzugsweise zum Oberflächenhärten von zylindrischen Werkstücken, wie Kurbelwellenzapfen od. dgl., sondern kann sinngemäß auch für beliebige andere Werkstücke verwendet werden, beispielsweise zum Härten von Werkzeugen, Blechen, Schneidwerkzeugen, der Innenwandungen von zylindrischen und anderen Körpern usw. Je nach dem zu behandelnden Werkstück kann der Induktor ein- oder mehrteilig sein. Bei zylindrischen runden Werkstücken, beispielsweise Kurbelweilenzapfen, ist der Induktor meist zweiteilig, um bequem um das Werkstück herumgelegt zu werden. In den Fällen, wo das Werkstück von einer oder von beiden Seiten bequemer zugänglich ist, kann auch der Induktor einteilig sein. Je nach Größe und Ausdehnung des Werkstückes kann der Induktor eine oder mehrere Windungen besitzen, in letzterem Fall hat er dann eine etwa spiralschraubenförmige Gestalt.
  • Die Erfindung ist auch nicht beschränkt auf das Gebiet des Oberflächenhärtens, sondern kann auch zum induktiven Erhitzen schlechthin bis zu einer beliebigen Tiefe in das Werkstück hinein, als auch zum Durcherhitzen von Werkstücken benutzt werden. Ist ein Abschrecken des Werkstückes nicht erforderlich, so braucht dann das Isolierstoff gehäuse des Induktors keinen Hohlraum einzuschließen und keine Spritzöffnungen zu besitzen. Es kann aber ein etwa vorgesehener allseitig geschlossener Hohlraum zum Durchleiten einer Kühlflüssigkeit für den Induktor selbst verwendet werden, um auf diese Weise eine weitere Verringerung der Dicke des leitenden Induktorteils zu ermöglichen, die durch die Stärke und die Dauer des durchzuleitenden Stromes begrenzt ist.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Induktor zum induktiven Erhitzen von metallenen Werkstücken durch hochfrequenten Strom, vorzugsweise zum Oberflächenhärten durch anschließendes Abschrecken, nach Patent go4 448, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Gehäuse aus einem wärmebeständigen und druckfesten Isolierstoff besteht, auf dessen dem Werkstück zugekehrten Wandung unmittelbar ein in seiner Gestalt und Bemessung den Behandlungsanforderungen für das Werkstück angepaßter, stromleitender blech- oder plattenartiger metallener Teil befestigt ist.
  2. 2. Induktor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Induktorgehäuse aus einem spanabhebend bearbeitbaren keramischen Stoff besteht.
  3. 3. Induktor nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der leitendeTeil galvanisch aufgetragen ist.
  4. 4. Induktor nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den leitenden Teil tragende Wandung des Induktorisolierstoffgehäuses Spritzlöcher für das Abschreckmittel besitzt, die einen größeren Querschnitt aufweisen als die ihnen entsprechenden Spritzlöcher im leitenden Teil.
  5. 5. Induktor nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, d@aß die Gestalt der -den leitenden Teil tragenden Induktorgehäusewandung dem .durch das Werkstück und die Streuung bedingten Verlauf des leitenden Teils angepaßt ist.
  6. 6. Induktor nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den leitenden Teil tragende Gehäusewandung den leitenden Teil durchbrechende Distanzstücke für das Werkstück besitzt.
  7. 7. Induktor nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende Teil aus Silber oder einer Silber-Kupfer-Legierung besteht.
DEA10725D 1939-02-12 1939-02-12 Induktor zum induktiven Erhitzen von metallenen Werkstuecken, vorzugsweise zum Oberflaechenhaerten Expired DE915967C (de)

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