DE945397C

DE945397C - Method and device for inductive feed hardness of cylindrical bodies

Info

Publication number: DE945397C
Application number: DED13833A
Authority: DE
Inventors: Vinzenz Heinz; Hermann Kuhlbars; Dr Gerhard Seulen
Original assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Current assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG
Priority date: 1952-12-11
Filing date: 1952-12-11
Publication date: 1956-07-05

Description

Verfahren und Vorrichtung zum induktiven Vorschubhärten zylindrischer Körper Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum induktiven Vorschubhärten zylindrischer Körper.Method and device for inductive feed hardening of cylindrical Body The invention relates to a method for inductive feed hardening of cylindrical Body.

Zum induktiven Vorschubhärten zylindrischer Körper, und zwar insbesondere ssolcher, die eine verhältnismäßig große Längserstreckung aufweisen, sind verschiedene Maßnahmen bekannt. Es kann dabei so verfahren werden, daß sich der Induktor, der das Werkstück spulenartig umfaßt, unmittelbar über einem Abschreckmittelbad befindet. Das Werkstück bewegt :sich durch die Spule hindurch und in das darunter b.efndliche Abschreckmittelbad hinein. Es ist ferner möglich, hinter der Spule eine im wes:entlich.en ringförmig ausgebildete Abs,chreckbrause und ,erforderlichenfalls noch Nachkühlringe anzuordnen, so daß das Werksstück mit derselben Vorschubgeschwindigkeit durch die Spule und durch die Abschreckringe hindurchbewegt wird. In Abwandlung des zuletzt genannten Verfahrens kann die Anordnung auch so getroffen werden; daß die Abschreckeinrichtung mit dem Induktor zusammengebaut ist, wobei entweder der Abschreckring unmittelbar am Induktor befestigt oder aber auch einen Teil des Induktorgehäuses bildet. Ferner kann beispielsweise die letzte Windung des spulenförmigen Induktors als Abs.chreckring ausgebildet sein.For inductive feed hardening of cylindrical bodies, in particular Those that have a relatively large longitudinal extension are different Measures known. It can be done in such a way that the inductor, the the workpiece comprises a coil, is located immediately above a quenchant bath. The workpiece moves: through the coil and into the one below Quenchant bath in. It is also possible to have an essentially ring-shaped abs, cheek shower and, if necessary, after-cooling rings to be arranged so that the workpiece with the same feed rate through the Coil and is moved through the quench rings. In a modification of the last said method, the arrangement can also be made in this way; that the deterrent is assembled with the inductor with either the quench ring immediately attached to the inductor or also forms part of the inductor housing. Further For example, the last turn of the coil-shaped inductor can be used as a Abs.chreckring be trained.

Kennzeichnend für diese Verfahren, die sich in der Praxis bewährt haben, ist es, daß dieAbschreckringe jeweils eine festliegende lichte Weite haben, die sich nur nach der lichten Weite der Spule richtet. Die beschriebenen Maßnahmen haben sich im allgemeinen auch für das besonders schwierige Oberflächenhärten von Kaltwalzen bewährt, und. zwar werden die Verfahren verwendet, bei denen das Werkstück zum Zwecke des Erhitzens durch eine Spule läuft und unmittelbar hinter der Spule mit Hilfe eines Abschreckringes, aus dem das AbschTeckmittel auf die erhitzte Oberfläche austritt, abgeschreckt wird. Bei der Oberflächenhärtung von Kaltwalzen und sinnentsprechend bei ähnlich-gearteten Werkstücken treten indes bei der praktischen Durchführung doch gewisse Schwierigkeiten auf; insofern, als häufig keine genügende Härteannahme eintritt und auch Weehfleckigkeit beobachtet wird. Die Ursache für diese Erscheinung wurde zunächst darin gesucht; daß bei den erwähnten Mißerfol.gen der Kopplungsgrad zwischen Werkstück und Induktur nicht das optimale Maß gehabt habe. Überraschendierweise hat :sich aber herausgestellt, daßentgegen den bisherigen Anschauungen der Kopplungsgrad keine .entscheidende Rolle spielt. Bei einem Werkstückdurchmnesser von 3oomm und mehr kann der Induktor zwischen 2o und 8onmm im Innendurchmesser größer sein, ohne daß sich hierdurch eine nennenswerte Beeinflussung der Erwärmungscharakteristik ergibt. Dagegen hat sich gezeigt, daß in völlig -unerwarteter Weise die Innendurchmesser der Abschreckringe mir wenige Millimeter vom Durchmesser des Werkstückes abweichen dürfen, wenn nicht eine zu geringe Härteannahme oder Weichfleckigkeyt eintreten soll.Characteristic for this procedure, which has proven itself in practice it is that the deterrent rings each have a fixed clear width, which is only based on the clear width of the coil. The measures described in general have also chosen the particularly difficult Surface hardening proven by cold rolling, and. the procedures are used in which the Workpiece for the purpose of heating runs through a coil and immediately behind the coil with the help of a quenching ring, from which the AbschTeckmittel on the heated Surface is quenched. In the surface hardening of cold rolls and in the same way with workpieces of a similar type, however, with the practical Implementation does have certain difficulties; insofar as often not a sufficient one Hardness assumption occurs and whiteness is observed. The cause of this phenomenon was first sought in it; that with the failures mentioned the degree of coupling between the workpiece and the inductor was not optimal have. Surprisingly, it turned out that contrary to the previous The degree of coupling does not play a decisive role. With a workpiece diameter of 3oomm and more, the inductor can be between 2o and 8onmm larger in the inner diameter without this having any noticeable influence on the heating characteristics results. In contrast, it has been shown that the inside diameter in a completely unexpected way the quenching rings differ a few millimeters from the diameter of the workpiece may occur, if there is not too little hardness or soft spots target.

Aus dieser Erkenntnis heraus ergibt sich die Möglichkeit, in Abweichung der früheren Praxis die lichte Weite des Induktors nicht auf den je- weiligen Werkstückdurchmesser abzustellen, sondern einen denselben Induktor - in gewissen Grenzen -für verschiedene Werkstückdwrchmess:er zu verwenden. Dafür wird aber diesem Induktor jeweils eine Abschreckeinrichtung in -Form eines Ringes zugeordnet, deren lichte Weite auf den Durchmesser des Werkstückes genau abgestimmt ist. Das Verfahren: gemäß der Erfindung besteht mithin darin, zur Anpassung an verschiedene Werkstückdurchmesser' beim induktiven Vorschubhärten Spulen gleicher lichter Weite .mit Abschreckringen zu verwenden, die verschiedene dem jeweiligen Werkstückdurchmesser angepaßte lichte Weiten aufweisen.From this knowledge it is possible, in deviation from previous practice, not to adjust the clear width of the inductor to the respective workpiece diameter, but to use the same inductor - within certain limits - for different workpiece diameters. For this purpose, however, a quenching device in the form of a ring is assigned to this inductor, the clear width of which is precisely matched to the diameter of the workpiece. The method: according to the invention therefore consists in using coils of the same clear width with quenching rings, which have different clear widths adapted to the respective workpiece diameter, in order to adapt to different workpiece diameters during inductive feed hardening.

Der Vorteil dieser Maßnahme ist, daß nur wenige Größen von Induktoren vorrätig gehalten werden müssen, um einem weiten Werkstückprogramm gerecht zu werden, und da.ß lediglich die nm der-Herstellun,g wesentlich weniger kostspieligen Abschreckringe in einer größeren Anzahl vorhanden zu sein brauchen.The advantage of this measure is that only a few sizes of inductors must be kept in stock in order to cope with a wide workpiece program, and that only the manufacturing process is much less costly quenching rings need to be present in greater numbers.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann für alle zylindrischen Werkstücke angewendet werden, und zwar auch dann, wenn der Durchmesser geringer ist als etwa 300 turn. Von besonderer Bedeutung ist aber das Verfahren für das Härten von Kaltwalzen, deren Durchmesser beim gleichen Walzentyp sehr verschieden sein. @ können. Hinzu kommt, daß Kaltwalzen auch nachgehärtet werden müssen, nachdem ;sie überschliffen worden sind. Bei manchen Walzen können verschiedene Nachschliffe vorgenommen werden, ehe eine Nachhärtung :erforderlich ist. Infolgedessen kommen die Walzen mit sehr verschiedenen Durchmessern zum Nachhärten.. Diese Nachhärtungen können seit einer Spule 'gleicher lichter Weite vorgenommen werden, wie sie bei der ursprünglichen Härtung angewandt wurde, so daß dieses teure Gerät nur einmal für einen Walzentyp hergestellt zu werden braucht. Es ist lediglich erforderlich, den verschiedenen Werkstückabmessungen dadurch Rechnung zu tragen, daß Abschreckringe entsprechender lichter Weite nachgeordnet werden.The method according to the invention can be used for all cylindrical workpieces can be used, even if the diameter is less than about 300 turn. Of particular importance, however, is the process for hardening cold rolls, the diameter of which can be very different for the same type of roller. @ can. In addition comes that cold rolls must also be post-hardened after they have been ground have been. Various regrinds can be carried out on some rollers, before post-curing: is required. As a result, the reels come with a lot different diameters for post-hardening Coil 'of the same clear width as in the original Hardening was applied, so this expensive device was only used once for one type of roller needs to be produced. All that is required is the various Workpiece dimensions to be taken into account by making quenching rings more appropriate be subordinate to the clear width.

Zur Ausübung des Verfahrens ist es vorteilhaft, die Spule mit .auswechselbaren Ab:schreckringen zu versehen. Die Anordnung kann dabei auch so getroffen sein, daß eine Ab:s-chreckeinrichtung aus einem Abschreckring und einem oder mehreren Nachkühlringen besteht, die gemeinsam auswechselbar sind. Zu diesem Zweck kann an der Spule lein Stehbolzen vorgesehen sein, der von einem Lagerbock getragen wird. Auf den Stehbolzen werden Ringhalter rufgesteckt, die ihrerseits den jeweils auf die betreffende Werkstückabmesisimg abgestimmten Satz Ringe tragen. Im Hinblick auf- die Kaltwalzenhärtung kann es zweckmäßig sein, jeweils meinem auswechselbaren. Satz Kühlringe vorzusehen, deren lichte Weiten in Richtung des Werkstü.ckvorschubes zunehmen.To carry out the process, it is advantageous to equip the coil with exchangeable From: to provide alarm rings. The arrangement can also be made so that a quenching device consisting of a quenching ring and one or more after-cooling rings exists, which can be exchanged together. For this purpose, the spool can be leashed Studs may be provided, which is carried by a bearing block. On the studs ring holder are rufgestetzt, which in turn each on the workpiece abmesisimg in question wear coordinated set of rings. With regard to cold roll hardening, it can be useful be my interchangeable. Set of cooling rings to be provided, their clear widths increase in the direction of the workpiece feed.

In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung mehr oder minder . schematisch als Beispiel dargestellt, und zwar in .einem senkrechten Axialschnitt.In the drawing is a preferred embodiment of the device according to the invention more or less. shown schematically as an example, and in a vertical axial section.

Das Werkstück i, im gewählten Beispiel der Ballen einer Kaltwalze, wird von einem melirwi:ndigen, den- Ballen umfassenden Induktor 2 erhitzt, während er sich in Richtung des Pfeiles 3 durch die Einrichtung hindurchbewegt. Die" Spule 2 wird von Platten q. getragen, die an einer Konsole 5 geeigneter Form befestigt sind. Die Konsole 5 trägt außerdem die Strom- und Wasseranschlüsse für die Spule.The workpiece i, in the chosen example the bale of a cold roll, is heated by a melirwi: ndigen, the ball comprehensive inductor 2, while it moves in the direction of arrow 3 through the device. The sink 2 is supported by plates q. worn, which is attached to a console 5 of suitable form are. The console 5 also carries the power and water connections for the coil.

Unmittelbar unterhalb der Spule befindet sich die Abschreckeinrichtung. Im gewählten Beispiel sind drei Kühlringe vorgesehen, und zwar der eigentliche Abschreckring 6 und die beiden Nachkühlringe 7 und 8 mit gestaffeltem, größerem lichtem Innendurchmesser. je nach den gegebenen Verhältnissen kann auf die Nachkühlringe ganz -oder teilweisse verzichtet werden. Ihre Anordnung in der dargestellten Form ,hat den Vorteil., daß die aus den Öffnungen 9' und 9" austretende Kühlflüssigkeit ,auf ,eine größere axiale Länge die gehärteten Abschnitte des Werkstückes kühlt und ein Anlassen durch innere Wärme verhindert, ohne daß Rückstauungen des aus den Öffnungen 9 austretenden Kühlmittels in den Induktorraum hinein emntr-eten können.The quenching device is located directly below the coil. In the example chosen, three cooling rings are provided, namely the actual quenching ring 6 and the two after-cooling rings 7 and 8 with a staggered, larger inner diameter. Depending on the given conditions, the after-cooling rings can be completely or partially be waived. Their arrangement in the form shown has the advantage. That the cooling liquid emerging from the openings 9 'and 9 ", a larger axial one Length the hardened sections of the workpiece cools and an internal tempering Heat prevents the coolant emerging from the openings 9 from backing up can enter the inductor space.

Um den Abschreckrng bzw. den Satz von Kühlringen leicht auswechselbar zu gestalten, ist folgende Vorrichtung vorgesehen:- Ein Lagerbock 9 ist in geeigneter Weise .an der Konsole 5 befestigt; im gewählten Beispiel mittels eines Tragbolzens io, i der an den Platten 4 befestigt ist. Der Lagerbock 9 trägt einen gegebenenfalls auswechselbaxen Stehbolzen ii, auf den die Ringhalter 1Z bis 14 aufgesteckt werden. Zwischen den einzelnen Ringen 6 bis 8 werden zweckmäßig Isolierstoffplatten vorgesehen, um die Entstehung von Wirbelströmen zu unterbinden. Auch diese Isolierstoffplatten können mittels geeigneter Ansätze auf den Stehbolzen aufgesteckt werden.Easily interchangeable around the deterrent or the set of cooling rings To design, the following device is provided: - A bearing block 9 is suitable Way .an attached to the console 5; in the selected example by means of a support bolt io, i which is attached to the plates 4. The bearing block 9 wearing an optionally exchangeable stud bolt ii on which the ring holder 1Z to 14 can be attached. Insulating material plates are expediently placed between the individual rings 6 to 8 provided in order to prevent the formation of eddy currents. Also these insulating panels can be attached to the stud bolts using suitable attachments.

Der Stehbolzen kann ferner dazu dienen, die Abschreckmittelverteil@er 15 und die Flüssigkeitszuleitungen 16 zu tragen.The stud bolt can also serve to distribute the detergent 15 and the liquid supply lines 16 to carry.

Wie ersichtlich, läßt .sich die gesamte Abschreckeinrichtung mit wenigen Griffen aufstecken bzw. abnehmen, so daß für jede besondere Werkstückabmessung der Abschreckring 6 .eingesetzt werden kann, der die optimalen Härtebedingungen ergibt. Eine solche Abschreckeinheit, gleichgültig ob nur ein Ring 6 oder - wie im gewählten Ausführungsbieispiel - mehrere Ringe vorgesehen sind, ist in einfacher Weise herzustellen und weit weniger kostspielig als :eine Spul.enano.rdnung. Es können daher für jede Spule mehrere solcher Abs.chreckeinheiten mit unterschiedlichen Ringdurchmessern bereit gehalten, und jeweils in Anpassung an die betreffende Werkstückgröße eingesetzt werden. Um eine möglichst geringe Anzahl von Kühlringen auf Lager halten zu müssen, ist es zweckmäßig, die Abschreck-bzw. Nachkühlringe, wie in dem dargestellten Ausführungsbeispiel, zu einem Satz von drei Stück mit in Vorschubrichtung größer werdender lichter Weite zusammenzustellen und so auszuführen, daß die lichte Weite des ersten Nachkühlringes so bemessen ist, daß dieser Ring als Abschreckring für den nächstgrößeren Werkstückdurchmesser benutzt werden kann. Der zweite Nachkühlring wird dann erster Nachkühlring, während als zweiter Nachkühlring ein solcher mit entsprechend größerer lichter Weite als, der jetzt als :erster Nachkühlring verwendete :eingesetzt wird. Für die nächstgrößere Werkstückabmessung übernimmt dann der zweite Nachkühlring des ersten Beispiels die Funktion des: Abschreckringes, während der zweite Nachkühlring des zweiten Beispiels als :erster Nachkühlring verwendet wird und als zweiter Nachkühlring ein solcher mit wiederum entsprechend größerem lichtem Durchmesser gewählt wird. Durch die Auswechselbarkeit der Ringe untereinander und die Möglichkeit, diese zu beliebigen Sätzen zusammenzustellen, wird die Lagerhaltung an entsprechenden Ringen wesentlich verringert.As can be seen, can .sich the entire quenching device with a few Attach or remove handles so that the Quenching ring 6 can be used, which results in the optimal hardening conditions. Such a deterrent unit, regardless of whether it is just a ring 6 or - as in the one chosen Exemplary embodiment - several rings are provided, is easy to manufacture and far less expensive than: a fine bobbin order. It can therefore be for everyone Coil of several such stretching units with different ring diameters kept ready, and used in each case in adaptation to the workpiece size in question will. In order to have to keep the smallest possible number of cooling rings in stock, it is appropriate to use the deterrent or After-cooling rings, as in the illustrated embodiment, to a set of three pieces with a clear width that increases in the direction of feed put together and designed so that the clear width of the first after-cooling ring is dimensioned so that this ring acts as a quenching ring for the next larger workpiece diameter can be used. The second after-cooling ring then becomes the first after-cooling ring while as a second after-cooling ring one with a correspondingly larger clear width than, which is now used as: the first after-cooling ring: is used. For the next bigger one The second after-cooling ring of the first example then takes over the workpiece dimensions Function of the: quenching ring, while the second after-cooling ring of the second example as: first after-cooling ring is used and as a second after-cooling ring such is selected with a correspondingly larger clear diameter. Due to the interchangeability the rings with each other and the possibility of combining them into any set, the storage of corresponding rings is significantly reduced.

Sowohl das Verfahren als auch die Vorrichtung gemäß der.Erfindung sind in der Anwendung nicht beschränkt auf die Behandlung von Kaltwalzen; @es können vielmehr auf diese Weise auch andersgeartete kn wesentlichen zylindrische Körper behand@elt werden, und zwar insbesondere große Kolbenstangen, Plunger, Bohrstangen u. dgl.Both the method and the device according to the invention are not limited in application to the treatment of cold rolling; @it can rather, in this way also different types of essentially cylindrical bodies treated, especially large piston rods, plungers, boring bars and the like

Claims

PATI; NTANSPRCCIIf; i. Method for inductive feed hardening of cylindrical bodies, in particular of cold rolls, using a cylindrical induction coil surrounding the workpiece with a downstream annular quenching device, characterized in that one coil is the same for different workpiece diameters. clear width with quenching rings of different clear widths adapted to the respective workpiece diameter is used. z. Apparatus for carrying out the method according to Claim i, characterized by a quenching ring connected to the coil such that it can be exchanged, and optionally one or more after-cooling rings. 3. Apparatus according to claim 2, characterized by one attached to the coil, a stud bolt for attaching the ring holder bearing bracket. 4. Apparatus according to claim 2 and 3, characterized in that when several rings are arranged, their clear widths increase in the direction of the workpiece feed. All printed publications: U.S. Patent No. 2,358,834? W o: log di n, surface hardening according to the induction process, p. 155.