ITTO20120051A1

ITTO20120051A1 - METHOD AND DEVICE FOR TEMPERING WITH LOCALIZED INDUCTION OF CIRCULAR COMPONENTS OF LARGE SIZE, IN PARTICULAR RALLE FOR ROLLING BEARINGS

Info

Publication number: ITTO20120051A1
Application number: IT000051A
Authority: IT
Inventors: Beatrice Pillin
Original assignee: Saet Spa
Priority date: 2012-01-23
Filing date: 2012-01-23
Publication date: 2013-07-24

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

del brevetto per invenzione industriale dal titolo: "METODO E DISPOSITIVO PER TEMPRA AD INDUZIONE LOCALIZZATA DI COMPONENTI MECCANICI CIRCOLARI DI GRANDI DIMENSIONI, IN PARTICOLARE RALLE PER CUSCINETTI DI ROTOLAMENTO" of the patent for industrial invention entitled: "METHOD AND DEVICE FOR LOCALIZED INDUCTION HARDENING OF LARGE CIRCULAR MECHANICAL COMPONENTS, IN PARTICULAR SPRINGS FOR ROLLING BEARINGS"

La presente invenzione è relativa ad un perfezionamento ad un metodo e ad un dispositivo per effettuare la tempra ad induzione localizzata di componenti meccanici circolari di grandi dimensioni, in particolare ralle per cuscinetti di rotolamento. The present invention relates to an improvement to a method and a device for carrying out the localized induction hardening of large circular mechanical components, in particular washers for rolling bearings.

È noto da WO2006/087152 un metodo per effettuare la tempra ad induzione di ralle di cuscinetti di grandi dimensioni, consistente nell'usare almeno due induttori che vengono fatti ruotare, a partire da una prima posizione in cui sono disposti adiacenti, in direzioni opposte intorno all'asse del componente da temprare, affacciati alla superficie dello stesso su cui deve essere eseguito il trattamento termico, fino a portarli nuovamente adiacenti, ma da banda opposta. Agli induttori, che eseguono il riscaldo del pezzo da temprare, sono associate rispettive docce di raffreddamento. A method is known from WO2006 / 087152 for carrying out the induction hardening of large bearing washers, consisting in using at least two inductors which are rotated, starting from a first position in which they are arranged adjacent, in opposite directions around to the axis of the component to be hardened, facing the surface of the component on which the heat treatment is to be performed, until they are again adjacent, but from the opposite side. The inductors, which heat the piece to be hardened, are associated with respective cooling showers.

Il metodo descritto da una parte è complesso da implementare, ha una relativamente bassa velocità di esecuzione e per limitare il rinvenimento della zona di giunzione tra le due metà dell'anello del cuscinetto che vengono temprate da ciascun induttore, fenomeno che altera la qualità del profilo di tempra ottenibile, necessita dell'uso di un terzo induttore destinato a preriscaldare la zona di giunzione mentre gli altri induttori sono ancora in moto verso la stessa. The method described on the one hand is complex to implement, has a relatively low speed of execution and to limit the tempering of the junction area between the two halves of the bearing ring that are hardened by each inductor, a phenomenon that alters the quality of the profile of obtainable hardening, requires the use of a third inductor intended to preheat the junction area while the other inductors are still moving towards it.

JP6200326 è relativo ad un metodo simile, in cui si possono usare quattro induttori che vengono però usati come in WO2006/087152, cioè a coppie, che in questo caso agiscono percorrendo, i due induttori di ciascuna coppia, in contro-rotazione solo mezza circonferenza della ralla da temprare, anziché la circonferenza intera. Questo pertanto dimezza i tempi di esecuzione della tempra, a prezzo però di un raddoppio di tutte le attrezzature necessarie, con conseguente incremento indesiderato di costi e di ingombri. JP6200326 insegna inoltre ad eseguire la tempra dell'ultima porzione circonferenziale della ralla da temprare, dopo averla scaldata con la rispettiva coppia di induttori che si ritrovano disposti adiacenti dopo aver percorso ciascuno mezza (o un quarto) di circonferenza della ralla, tramite una terza doccia, che subentra radialmente sulla ralla dopo aver allontanato gli induttori con le relative docce invertendo il verso di rotazione dei medesimi. JP6200326 relates to a similar method, in which four inductors can be used which are however used as in WO2006 / 087152, i.e. in pairs, which in this case act by traveling, the two inductors of each pair, in counter-rotation only half a circumference of the fifth wheel to be hardened, instead of the full circumference. This therefore halves the hardening execution times, at the cost of a doubling of all the necessary equipment, with a consequent undesirable increase in costs and dimensions. JP6200326 also teaches to perform the hardening of the last circumferential portion of the fifth wheel to be hardened, after having heated it with the respective pair of inductors that are found adjacent to each other after having traveled each half (or a quarter) of the circumference of the fifth wheel, through a third shower. , which radially takes over on the fifth wheel after having removed the inductors with the relative showers by reversing the direction of rotation of the same.

Le soluzioni dello stato della tecnica sono dunque costose ed ingombranti, difficili da implementare e soprattutto non permettono di raggiungere la uniformità oggi richiesta al profilo di tempra. The solutions of the state of the art are therefore expensive and bulky, difficult to implement and above all do not allow to achieve the uniformity required today of the hardening profile.

Scopo della presente invenzione è quello di fornire un metodo alternativo per effettuare il trattamento termico di tempra per induzione di ralle e altri simili componenti circolari di grandi dimensioni, che sia efficace, non necessiti di un terzo induttore per preriscaldare la zona di giunzione, che migliori la velocità di esecuzione del trattamento termico nonché la sua qualità. The purpose of the present invention is to provide an alternative method for carrying out the induction hardening heat treatment of washers and other similar large circular components, which is effective, does not require a third inductor to preheat the joint area, which improves the speed of execution of the heat treatment as well as its quality.

L'invenzione è dunque relativa ad un metodo per temprare ad induzione una superficie anulare di un componente meccanico circolare secondo la rivendicazione 1. The invention therefore relates to a method for induction hardening an annular surface of a circular mechanical component according to claim 1.

L'invenzione è inoltre relativa ad un dispositivo per temprare ad induzione una superficie anulare di un componente meccanico circolare secondo la rivendicazione 8, che sia particolarmente adatto ad implementare il metodo del trovato. The invention also relates to a device for induction hardening an annular surface of a circular mechanical component according to claim 8, which is particularly suitable for implementing the method of the invention.

Secondo il metodo dell'invenzione, vengono implementate le seguenti fasi, da eseguirsi rigorosamente in sequenza temporale: According to the method of the invention, the following steps are implemented, to be carried out strictly in time sequence:

i)- disporre preferibilmente almeno quattro induttori, a due a due, in tandem rispetto alla superficie anulare da temprare, operativamente associando un primo induttore ad una prima e ad una seconda doccia di raffreddamento disposte immediatamente adiacenti in tandem, in sequenza, al primo induttore, ed operativamente associando un secondo induttore ad una terza e ad una quarta doccia di raffreddamento disposte immediatamente adiacenti in tandem, in sequenza, al secondo induttore; il primo e secondo induttore venendo disposti con le docce adiacenti in corrispondenza di una prima zona circonferenziale della superficie anulare da temprare; i) - preferably arrange at least four inductors, two by two, in tandem with respect to the annular surface to be hardened, operatively associating a first inductor with a first and a second cooling shower arranged immediately adjacent in tandem, in sequence, to the first inductor , and operatively associating a second inductor to a third and a fourth cooling shower arranged immediately adjacent in tandem, in sequence, to the second inductor; the first and second inductors being arranged with the adjacent showers in correspondence with a first circumferential zone of the annular surface to be hardened;

ii)— alimentare almeno qli induttori più lontani dalle docce e simultaneamente fare oscillare circonferenzialmente la superficie da temprare rispetto aqli induttori mediante una successione di rotazioni relative anqolarmente limitate ed in verso opposto tra superficie da temprare ed induttori; ii) - powering at least the inductors furthest away from the showers and simultaneously causing the surface to be tempered to oscillate circumferentially with respect to the inductors by means of a succession of relatively limited relative rotations and in the opposite direction between the surface to be tempered and the inductors;

iii)- riportare induttori e prima zona della superficie da temprare nella posizione relativa iniziale e raffreddare la prima zona mediante le docce associate al primo e secondo induttore; iii) - bring the inductors and the first area of the surface to be hardened back to the initial relative position and cool the first area by means of the showers associated with the first and second inductors;

iv)- alimentare qli induttori e fare ruotare qli induttori relativamente tra loro e rispetto alla superficie anulare da temprare spostando con essi le docce associate al primo e secondo induttore, in modo che il primo ed il secondo induttore abbandonano la prima zona spostandosi relativamente alla stessa in verso opposto, ciascuno dalla parte del lato opposto a quello rivolto verso le docce fino a riposizionarsi adiacenti in tandem uno all'altro in corrispondenza di una seconda zona circonferenziale della superficie da temprare diametralmente opposta alla prima, previo allontanamento di un eventuale primo e secondo induttore di pre-riscaldo associati rispettivamente al primo ed al secondo induttore, posizionati adiacenti in tandem agli stessi da banda opposta alle rispettive docce; v)- contemporaneamente, raffreddare la superficie da temprare, già riscaldata dagli induttori, tramite le docce associate al primo e secondo induttore; iv) - power the inductors and rotate the inductors relatively to each other and with respect to the annular surface to be hardened by moving the showers associated with the first and second inductors with them, so that the first and second inductors leave the first area moving relative to it in the opposite direction, each on the side opposite to that facing the showers until they reposition themselves adjacent in tandem to each other in correspondence with a second circumferential area of the surface to be tempered diametrically opposite to the first, after removing any first and second pre-heating inductor associated respectively with the first and second inductors, positioned adjacent in tandem to the same from the opposite band to the respective showers; v) - at the same time, cooling the surface to be tempered, already heated by the inductors, by means of the showers associated with the first and second inductors;

vi)- cessare di alimentare gli induttori, e raffreddare la seconda zona mediante le docce associate al primo e secondo induttore, facendo oscillare circonferenzialmente la superficie da temprare rispetto agli induttori mediante una successione di rotazioni relative angolarmente limitate ed in verso opposto tra superficie da temprare ed induttori e/o mediante una quinta doccia associata alla seconda zona e che viene portata affacciata alla stessa con movimento radiale, mentre gli induttori vengono allontanati dalla seconda zona. vi) - stop supplying the inductors, and cool the second zone by means of the showers associated with the first and second inductors, making the surface to be hardened circumferentially oscillate with respect to the inductors by means of a succession of relative angularly limited rotations and in the opposite direction between the surface to be hardened and inductors and / or by means of a fifth shower associated with the second zone and which is brought facing it with a radial movement, while the inductors are moved away from the second zone.

In questo modo, la velocità di tempra viene più che raddoppiata rispetto all'arte nota ma, soprattutto, si ottiene un profilo di tempra sostanzialmente costante e che si è sperimentalmente constatato che non si riesce ad ottenere senza eseguire le fasi ii) ed iii). In this way, the hardening speed is more than doubled with respect to the known art but, above all, a substantially constant hardening profile is obtained and it has been experimentally found that it cannot be obtained without carrying out steps ii) and iii) .

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato appariranno chiari dalla descrizione che segue di un suo esempio non limitativo di realizzazione, illustrato a scopo puramente esemplificativo con riferimento alle figure dei disegni annessi, nei quali: Further characteristics and advantages of the invention will become clear from the following description of a non-limiting embodiment thereof, illustrated purely by way of example with reference to the figures of the annexed drawings, in which:

- la figura 1 illustra una vista prospettica di tre quarti anteriore, parzialmente schematica, di un dispositivo di tempra avente un almeno un gruppo di tempra realizzato secondo il trovato; Figure 1 is a partially schematic front three-quarter perspective view of a hardening device having at least one hardening unit made according to the invention;

la figura 2 illustra il gruppo di tempra che equipaggia il dispositivo di figura 1 in una vista frontale in elevazione; Figure 2 illustrates the hardening unit which equips the device of Figure 1 in a front elevation view;

la figura 3 illustra schematicamente in vista in pianta dall'alto il dispositivo di figura 1 nelle diverse fasi di esecuzione a)-f) del metodo secondo il trovato; Figure 3 is a schematic top plan view of the device of Figure 1 in the various execution steps a) -f) of the method according to the invention;

- la figura 4 illustra una micrografia che mostra un profilo di tempra ottenuto con il metodo del'invenzione; e - la figura 5 illustra una micrografia che mostra il profilo di tempra ottenuto eliminando una fase essenziale del metodo secondo il trovato. Figure 4 shows a micrograph showing a tempering profile obtained with the method of the invention; and figure 5 shows a micrograph showing the tempering profile obtained by eliminating an essential step of the method according to the invention.

Con riferimento alle figure da 1 a 3, è indicato nel suo complesso con 1 un dispositivo per temprare ad induzione una superficie anulare 2 di un componente meccanico 3 circolare, quale ad esempio una ralla di cuscinetto, avente asse di simmetria A. With reference to Figures 1 to 3, the number 1 indicates as a whole a device for induction hardening an annular surface 2 of a circular mechanical component 3, such as for example a bearing washer, having axis of symmetry A.

Il dispositivo 1, che è illustrato solo schematicamente per semplicità, comprende una pluralità di induttori 5,6,7,8, ciascun dei quali è provvisto di mezzi di mezzi separati di alimentazione in AC definiti da rispettivi convertitori 10, di tipo noto (di cui solo due illustrati), mezzi, indicati nel loro complesso con 12, di raffreddamento per il componente meccanico 3, ed almeno un mandrino 14 di supporto e centraqqio per lo il componente 3. The device 1, which is illustrated only schematically for simplicity, comprises a plurality of inductors 5,6,7,8, each of which is provided with separate AC power supply means defined by respective converters 10, of known type (of of which only two are illustrated), means, indicated as a whole with 12, for cooling the mechanical component 3, and at least one support mandrel 14 and centraq for the component 3.

Gli induttori 5 e 6 sono induttori di riscaldo e, secondo la forma preferita di realizzazione del trovato, sono rispettivamente accoppiati ad un primo induttore di preriscaldo 7 e ad un secondo induttore di preriscaldo 8; qli induttori 5,7 e 6,8 di ciascuna coppia di induttori associati sono disposti in tandem (cioè in sequenza circonferenziale rispetto all'asse A) rispetto alla superficie anulare 2 da temprare e, consequentemente, rispetto anche al mandrino 14. The inductors 5 and 6 are heating inductors and, according to the preferred embodiment of the invention, are respectively coupled to a first preheating inductor 7 and to a second preheating inductor 8; The inductors 5,7 and 6,8 of each pair of associated inductors are arranged in tandem (i.e. in a circumferential sequence with respect to the axis A) with respect to the annular surface 2 to be hardened and, consequently, also with respect to the mandrel 14.

Secondo un aspetto del trovato, l'induttore 5 è operativamente associato ad una prima doccia 15 e ad una seconda doccia 17 di raffreddamento, illustrate nel dettaglio in figure 1 e 2, disposte immediatamente adiacenti in tandem, in sequenza, all'induttore 5 su un unico supporto 19, comune alle docce 15,17 ed anche all'induttore 5; similmente, il secondo induttore 6, che è illustrato solo schematicamente e solo in figura 3, è operativamente associato ad una terza doccia 16 e ad una quarta doccia 18 di raffreddamento, illustrate solo schematicamente in figura 3, disposte nei confronti dell'induttore 6 in modo identico alle docce 15,17 rispetto all'induttore 5, cioè immediatamente adiacenti in tandem, in sequenza, al secondo induttore 6 su un unico supporto identico al supporto 19 e pertanto non illustrato, comune alle docce 16,18 ed al secondo induttore 6. According to an aspect of the invention, the inductor 5 is operatively associated with a first shower 15 and a second cooling shower 17, illustrated in detail in Figures 1 and 2, arranged immediately adjacent in tandem, in sequence, to the inductor 5 on a single support 19, common to the showers 15,17 and also to the inductor 5; similarly, the second inductor 6, which is illustrated only schematically and only in Figure 3, is operatively associated with a third shower 16 and with a fourth cooling shower 18, illustrated only schematically in Figure 3, arranged towards the inductor 6 in identical way to the showers 15,17 with respect to the inductor 5, i.e. immediately adjacent in tandem, in sequence, to the second inductor 6 on a single support identical to the support 19 and therefore not illustrated, common to the showers 16,18 and to the second inductor 6 .

In combinazione con quanto descritto sopra, il dispositivo 1 comprende inoltre mezzi 20, indicati schematicamente con un blocco in figura 1, per ruotare rispetto al mandrino 14 ed intorno all'asse di simmetria A della superficie anulare 2 da temprare, rispettivamente, sia l'induttore 5, insieme con l'induttore 7 se presente, con le rispettive docce 15,17, secondo un primo verso prefissato Vi, indicato da una freccia in figura 3b), sia l'induttore 6, insieme con l'induttore 8 se presente, con le rispettive docce 16,18, secondo un secondo verso prefissato V2, indicato da una freccia in figura 3b), opposto al primo. In combination with what has been described above, the device 1 also comprises means 20, schematically indicated by a block in Figure 1, for rotating with respect to the mandrel 14 and around the axis of symmetry A of the annular surface 2 to be hardened, respectively, both the inductor 5, together with inductor 7 if present, with the respective showers 15,17, according to a first predetermined direction Vi, indicated by an arrow in figure 3b), and inductor 6, together with inductor 8 if present , with the respective showers 16, 18, according to a second predetermined direction V2, indicated by an arrow in figure 3b), opposite to the first.

Questi mezzi 20 sono indicati solo schematicamente con un blocco in quanto possono essere costituiti da un qualsiasi dispositivo di movimentazione a controllo numerico su più assi capace di spostare intorno al mandrino 14 i supporti 19 cui ciascun induttore 5,6 con l'eventuale induttore di preriscaldo 7,8 e le relative docce è vincolato solidale. These means 20 are indicated only schematically with a block since they can be constituted by any numerically controlled movement device on several axes capable of moving the supports 19 around the spindle 14 to which each inductor 5,6 with the possible preheating inductor 7,8 and the relative showers is bound by solidarity.

In combinazione con i mezzi 20 di rotazione indipendente ed opposta deqli induttori 5,6 e di tutti qli altri elementi ad essi associati, il dispositivo 1 comprende inoltre mezzi 21 per ruotare il mandrino 14 intorno all'asse di simmetria A ed una quinta doccia 22 di raffreddamento, illustrata solo schematicamente in fiqura 3, che è portata dal mandrino 14 in una posizione radiale prefissata, in modo da poter ruotare con esso, e normalmente disposta defilata dalla superficie 2 da temprare, ma selettivamente disponibile di fronte alla superficie 2 mediante movimento in un piano radiale rispetto all'asse di simmetria A, ad esempio mediante un opportuno motore noto e non illustrato per semplicità. In combination with the means 20 for independent and opposite rotation of the inductors 5, 6 and of all the other elements associated with them, the device 1 further comprises means 21 for rotating the mandrel 14 around the axis of symmetry A and a fifth shower 22 cooling system, shown only schematically in figure 3, which is carried by the mandrel 14 in a predetermined radial position, so as to be able to rotate with it, and normally arranged away from the surface 2 to be hardened, but selectively available in front of the surface 2 by means of movement in a radial plane with respect to the axis of symmetry A, for example by means of a suitable known motor and not illustrated for simplicity.

Gli induttori 7,8, quando sono presenti, sono collocati da banda opposta alle docce 15,17 e, rispettivamente, 16,18; inoltre, qli induttori 7,8 presentano, secondo un altro aspetto del trovato, una lunqhezza misurata in senso circonferenziale maqqiore di quella degli induttori 5,6 e sono provvisti di convertitori di alimentazione AC 10b di potenza maggiore di quella di rispettivi convertitori IOa di alimentazione AC degli induttori di riscaldo 5,6; infine, il dispositivo 1 comprende inoltre mezzi 23, indicati solo schematicamente con un blocco in figura 1 solo per l'induttore 7, per allontanare gli induttori di preriscaldo 7,8, indipendentemente uno dall'altro, insieme o in sequenza, dalla superficie da temprare 2 durante una qualsiasi rotazione relativa tra gli induttori 5-7 ed il mandrino 14. The inductors 7,8, when present, are placed on the opposite side of the showers 15,17 and, respectively, 16,18; furthermore, the inductors 7,8 have, according to another aspect of the invention, a length measured in a circumferential sense which is greater than that of the inductors 5,6 and are provided with AC power supply converters 10b of greater power than that of the respective power supply converters 10a. AC of the heating inductors 5,6; finally, the device 1 also comprises means 23, indicated only schematically by a block in Figure 1 only for the inductor 7, for moving the preheating inductors 7,8 away, independently of one another, together or in sequence, from the surface to be harden 2 during any relative rotation between inductors 5-7 and mandrel 14.

Nella pratica, il supporto 19 di ciascun induttore 5 e 6 è realizzato come un corpo scatolato internamente cavo, conformato come una U asimmetrica rovesciata e dotato di bocchettoni 24 per fare circolare al suo interno acqua o altro liquido di raffreddamento. In practice, the support 19 of each inductor 5 and 6 is made as an internally hollow boxed body, shaped like an inverted asymmetrical U and equipped with unions 24 for circulating water or other cooling liquid inside it.

La doccia 15 (e l'identica doccia 16) è costituita da una coppia di piastre forate 25 portate dal corpo 19 su un suo ramo 26 sagomato come una V avente il vertice disposto perpendicolarmente all'asse A e rivolto da banda opposta allo stesso. Inoltre, le piastre 25 sono disposte inclinate, parzialmente orientale circonferenzialmente rispetto al mandrino 14, in modo da colpire in uso con il loro getto una porzione di superficie 2 posta immediatamente a monte (cioè dietro), rispetto al verso di rotazione del rispettivo induttore 5,6 alla porzione di superficie 2 sulla quale insiste di volta in volta l'induttore 5,6. The shower 15 (and the identical shower 16) is constituted by a pair of perforated plates 25 carried by the body 19 on one of its branches 26 shaped like a V having the vertex arranged perpendicular to the axis A and facing from the band opposite to it. Furthermore, the plates 25 are disposed inclined, partially eastern circumferentially with respect to the mandrel 14, so as to hit with their jet a portion of surface 2 placed immediately upstream (i.e. behind), with respect to the direction of rotation of the respective inductor 5 , 6 to the surface portion 2 on which the inductor 5,6 rests each time.

Similmente, la doccia 17 (e l'identica doccia 18) è costituita da una piastra 27 portata dal corpo 19 su un suo ramo 28, che è sfalsato in direzione circonferenziale con riferimento al mandrino 14 rispetto al ramo 26, in modo tale che il getto della piastra 27 colpisce in uso la stessa porzione di superficie 2 che è colpita dai getti delle piastra 25. Similarly, the shower 17 (and the identical shower 18) consists of a plate 27 carried by the body 19 on a branch 28 thereof, which is offset in the circumferential direction with reference to the mandrel 14 with respect to the branch 26, so that the the jet of the plate 27 strikes in use the same portion of surface 2 which is affected by the jets of the plate 25.

Internamente, il corpo 19 è dotato di elettrovalvole in grado di alimentare simultaneamente o selettivamente acqua sia alle piastre 25 che alla piastra 27, oppure solo alle piastre 25 o solo alla piastra 27. L'induttore 5 (e l'identico induttore 6) è montato solidale sul corpo o supporto 19 mediante una piastra 29, immediatamente adiacente al ramo 26. L'eventuale induttore 7 di preriscaldo (come l'identico induttore 8) può essere pure montato solidale al supporto 19, oppure ad un suo supporto indipendente montato a fianco del supporto 19, ma in ogni caso sempre in posizione immediatamente adiacente al rispettivo induttore di riscaldo 5 (o 6 per l'induttore 8). In questo modo, si ottiene una disposizione estremamente compatta degli induttori 5,6 con le relative docce 15,17 e 16,18 e la possibilità di regolare a piacere ed in modo preciso il raffreddamento delle varie porzioni di superficie 2 riscaldate dagli induttori, migliorando notevolmente il profilo di tempra ottenibile. Internally, the body 19 is equipped with solenoid valves capable of simultaneously or selectively feeding water to both the plates 25 and the plate 27, or only to the plates 25 or only to the plate 27. The inductor 5 (and the identical inductor 6) is mounted integrally on the body or support 19 by means of a plate 29, immediately adjacent to the branch 26. The possible preheating inductor 7 (like the identical inductor 8) can also be mounted integral with the support 19, or with an independent support thereof mounted on side of the support 19, but in any case always in a position immediately adjacent to the respective heating inductor 5 (or 6 for inductor 8). In this way, an extremely compact arrangement of the inductors 5,6 with the relative showers 15,17 and 16,18 is obtained and the possibility of adjusting the cooling of the various surface portions 2 heated by the inductors as desired and precisely, thus improving the achievable hardening profile is remarkably.

Con riferimento ora alla figura 3, essa illustra le diverse configurazioni, da a) ad f) che può assumere il dispositivo 1 quando viene usato per implementare le varie fasi del metodo di tempra ad induzione della superficie anulare 2 del componente meccanico 3 circolare secondo il trovato. With reference now to Figure 3, it illustrates the different configurations, from a) to f) that the device 1 can assume when it is used to implement the various steps of the induction hardening method of the annular surface 2 of the circular mechanical component 3 according to the found.

In una prima fase (figura 3a) almeno gli induttori 5,6 e, preferibilmente, tutti e quattro gli induttori 5,7 e 6,8 a due a due accoppiati in tandem rispetto alla superficie anulare 2 da temprare vengono disposti in corrispondenza di una prima zona circonferenziale 30 della superficie anulare 2, operativamente associando al primo induttore 5 le docce 15,17 ed al secondo induttore 6 le docce 16,18; gli induttori 4,5 vengono disposti con le docce 15,17 disposte immediatamente adiacenti alle docce 16,18. In a first step (Figure 3a) at least the inductors 5,6 and, preferably, all four inductors 5,7 and 6,8 two by two coupled in tandem with respect to the annular surface 2 to be hardened are arranged at a first circumferential zone 30 of the annular surface 2, operatively associating the showers 15,17 with the first inductor 5 and the showers 16,18 with the second inductor 6; the inductors 4,5 are arranged with the showers 15,17 arranged immediately adjacent to the showers 16,18.

In una seconda fase, illustrata schematicamente sempre in figura 3a) almeno gli induttori più lontani dalle docce vengono alimentati elettricamente: nell'esempio illustrato si alimenteranno pertanto gli induttori di preriscaldo 7,8 ed, eventualmente anche quelli di riscaldo 5, 6, se necessario, selettivamente uno o più per volta o tutti insieme; simultaneamente, mediante i mezzi 21, si fa oscillare circonferenzialmente la superficie 2 da temprare rispetto agli induttori 5-8 mediante una successione di rotazioni relative del mandrino 14 angolarmente limitate (cioè di entità prefissata) ed in verso opposto tra superficie 2 da temprare ed induttori 5-8, in modo da fare scorrere la zona 30 sotto il "pacco" di induttori 5-8. In a second phase, again schematically illustrated in figure 3a) at least the inductors furthest away from the showers are electrically powered: in the example illustrated, the preheating inductors 7,8 and, possibly also the reheating inductors 5, 6, if necessary, will be powered , selectively one or more at a time or all together; simultaneously, by means of the means 21, the surface 2 to be hardened is made to oscillate circumferentially with respect to the inductors 5-8 by means of a succession of relative rotations of the mandrel 14 angularly limited (i.e. of a predetermined amount) and in the opposite direction between the surface 2 to be hardened and the inductors 5-8, so as to slide zone 30 under the "pack" of inductors 5-8.

Durante una terza fase del metodo del trovato, gli induttori 5-8 e la zona 30 della superficie 2 da temprare vengono riportati nella posizione relativa iniziale e la prima zona 30 viene simultaneamente raffreddata mediante le docce 15,17 e 16,18 associate al primo induttore 5 ed al secondo induttore 6. Anche in questa fase sarebbe possibile fare oscillare, secondo il verso delle frecce in figura 3a) la superficie 2, effettuando una serie di rotazioni e contro-rotazioni parziali del mandrino 14. During a third step of the method of the invention, the inductors 5-8 and the zone 30 of the surface 2 to be hardened are returned to the initial relative position and the first zone 30 is simultaneously cooled by means of the showers 15,17 and 16,18 associated with the first inductor 5 and to the second inductor 6. Also in this phase it would be possible to make the surface 2 oscillate, according to the direction of the arrows in figure 3a), by carrying out a series of partial rotations and counter-rotations of the mandrel 14.

In una quarta fase (figura 2b), gli induttori 5-8 vengono alimentati dai rispettivi convertitori AC 10a e 10b, in modo da riscaldare la superficie 2 per induzione, mentre gli induttori 5.8 vengono fatti ruotare relativamente tra loro e rispetto alla superficie 2 anulare da temprare spostando con essi le docce 15,17 e 16,18 associate, in modo che il primo induttore 5 ed il secondo induttore 6 abbandonano la prima zona 30 spostandosi relativamente alla stessa in verso opposto, ciascuno dalla parte del lato opposto a quello rivolto verso le docce 15,17 e 16,18, rispettivamente, fino a riposizionarsi adiacenti in tandem uno all'altro (figura 3d) in corrispondenza di una seconda zona 31 circonferenziale della superficie 2 da temprare, diametralmente opposta alla zona 30, previo allontanamento, quando presenti, degli induttori 7,8 (figura 3c) che erano stati associati rispettivamente agli induttori 5,6, posizionati adiacenti in tandem agli stessi da banda opposta alle rispettive docce 15,17 e 16,18. In a fourth phase (Figure 2b), the inductors 5-8 are powered by the respective AC converters 10a and 10b, so as to heat the surface 2 by induction, while the inductors 5.8 are made to rotate relative to each other and with respect to the annular surface 2 to be tempered by moving the associated showers 15,17 and 16,18 with them, so that the first inductor 5 and the second inductor 6 leave the first zone 30 moving relative to it in the opposite direction, each on the side opposite to the one facing towards the showers 15,17 and 16,18, respectively, until they reposition themselves adjacent in tandem to each other (figure 3d) in correspondence with a second circumferential area 31 of the surface 2 to be hardened, diametrically opposite to the area 30, after moving away, when present, inductors 7,8 (figure 3c) which had been associated respectively with inductors 5,6, positioned adjacent to them in tandem from the opposite band to the respective showers 15,17 and 16.18.

Tale allontanamento viene eseguito (figura 3c) in simultanea o in sequenza, tramite i mezzi 23, preferibilmente allontanando gli induttori 7,9 in direzione radiale ed in verso tale da allontanarli dall'asse A. This removal is performed (Figure 3c) simultaneously or in sequence, by means of the means 23, preferably by moving the inductors 7,9 away in a radial direction and in such a direction as to move them away from the axis A.

Contemporaneamente alla movimentazione degli induttori 5-8, si esegue la fase di raffreddare la superficie da temprare 2, già riscaldata dagli induttori, tramite le docce 15,17 e 16,18 associate al primo e secondo induttore 5 e 6. Simultaneously with the movement of the inductors 5-8, the step of cooling the surface to be tempered 2, already heated by the inductors, is carried out by means of the showers 15,17 and 16,18 associated with the first and second inductors 5 and 6.

In una sesta fase, si cessa di alimentare gli induttori, a questo punto si tratta degli induttori 5,6 in quanto gli induttori 6,8 non vengono più alimentati quando si esegue il loro allontanamento radiale, e si raffredda la seconda zona 31 mediante le docce 15,17 e 16,18 associate agli induttori 5,6 e/o mediante la quinta doccia 22 associata alla seconda zona 31 (in quanto questa viene predisposta sul mandrino 14 nella stessa posizione angolare della doccia 22) e che viene portata affacciata alla stessa con movimento radiale, mentre gli induttori 5,6 vengono allontanati dalla seconda zona (figura 3f). In a sixth phase, the inductors cease to be powered, at this point it is the inductors 5,6 since the inductors 6,8 are no longer powered when their radial separation is carried out, and the second zone 31 is cooled by means of the showers 15,17 and 16,18 associated with the inductors 5,6 and / or by means of the fifth shower 22 associated with the second zone 31 (since this is arranged on the spindle 14 in the same angular position as the shower 22) and which is brought facing the itself with radial movement, while the inductors 5,6 are moved away from the second zone (Figure 3f).

La fase di alimentare e simultaneamente ruotare relativamente tra loro e rispetto alla superficie anulare da temprare gli induttori 5,6 (e 7,8) insieme con le rispettive docce 15,17 e 16,18 viene eseguita tenendo stazionaria la superficie anulare 2 da temprare (cioè non facendo ruotare il mandrino 14) e facendo ruotare gli induttori 5-8 con le rispettive docce 15-18 in verso opposto intorno all'asse A. The step of feeding and simultaneously rotating the inductors 5,6 (and 7,8) relatively to each other and with respect to the annular surface to be tempered together with the respective spouts 15,17 and 16,18 is carried out by keeping the annular surface 2 to be hardened stationary (i.e. by not rotating the spindle 14) and by rotating the inductors 5-8 with their respective showers 15-18 in the opposite direction around the axis A.

Secondo un aspetto preferito del trovato, inoltre, la terza fase viene eseguita operando in sequenza, simultaneamente, la prima doccia 15 e terza doccia 17 e, successivamente, la seconda doccia 16 e la quarta doccia 18; o secondo una combinazione qualsiasi di queste sequenze, tenendo il mandrino 14 e gli induttori 5-8 stazionari ed eventualmente attivando e disattivando selettivamente gli induttori 5-8. Furthermore, according to a preferred aspect of the invention, the third step is performed by operating in sequence, simultaneously, the first shower 15 and third shower 17 and, subsequently, the second shower 16 and the fourth shower 18; or according to any combination of these sequences, keeping the mandrel 14 and the inductors 5-8 stationary and optionally activating and deactivating the inductors 5-8 selectively.

Inoltre, nella sesta fase, similmente a quanto avviene della seconda fase con la zona 30 ma per scaldarla, la seconda zona 31 viene raffreddata facendo oscillare circonferenzialmente la superficie 2 da temprare rispetto agli induttori 5,6 mediante una successione di rotazioni relative angolarmente limitate ed in verso opposto tra superficie da temprare 2 ed induttori 5,6 ed azionando simultaneamente le docce 15-18, tutte insieme e/o in sequenza. Furthermore, in the sixth phase, similarly to what happens in the second phase with the zone 30 but to heat it, the second zone 31 is cooled by making the surface 2 to be tempered circumferentially oscillate with respect to the inductors 5,6 by means of a succession of relative angularly limited rotations and in the opposite direction between the surface to be tempered 2 and the inductors 5,6 and simultaneously activating the showers 15-18, all together and / or in sequence.

In particolare, la sesta fase viene eseguita in sequenza (figura 3e), prima raffreddando la seconda zona 31 con le docce 15-18 degli induttori 5,6 che si trovano ancora posizionati affacciati alla superficie 2, facendo oscillare circonferenzialmente la seconda zona 31 e gli induttori 5,6 con le rispettive docce 15,17 e 16,18 in modo relativo e, poi, disattivando le docce 15-18 associate agli induttori 5,6, allontanando dalla seconda zona 31 gli induttori 5,6, preferibilmente mediante un movimento circonferenziale retrogrado (cioè verso la posizione iniziale di figura 3a) degli stessi, e posizionando ed attivando la quinti doccia 22. In particular, the sixth phase is carried out in sequence (Figure 3e), first by cooling the second zone 31 with the showers 15-18 of the inductors 5,6 which are still positioned facing the surface 2, causing the second zone 31 to oscillate circumferentially and the inductors 5,6 with the respective showers 15,17 and 16,18 in a relative way and, then, deactivating the showers 15-18 associated with the inductors 5,6, moving the inductors 5,6 away from the second zone 31, preferably by means of a retrograde circumferential movement (i.e. towards the initial position of figure 3a) of the same, and positioning and activating the fifth shower 22.

Durante tale fase di oscillazione relativa tra induttori 5,6 e seconda zona 31 per raffreddare la seconda zona 31 con le docce 15-18 associate agli induttori stessi, il primo e secondo induttore 5,6 vengono alimentati selettivamente uno per volta o entrambi, in modo da controllare meglio il processo di tempra. During this phase of relative oscillation between the inductors 5,6 and the second zone 31 to cool the second zone 31 with the showers 15-18 associated with the inductors themselves, the first and second inductors 5,6 are selectively powered one at a time or both, in in order to better control the hardening process.

Secondo il trovato, la oscillazione relativa tra gli induttori 5,6 con le rispettive docce 15,17 e 16,18 e, rispettivamente, la prima zona 30 nella seconda fase e la seconda zona 31 nella sesta fase viene effettuata per una ampiezza angolare che è pari da 0,5 a 2 volte all'ingombro circonferenziale totale degli induttori 5,6 o 5,6,7,8 quando gli induttori 7,8 sono presenti. According to the invention, the relative oscillation between the inductors 5,6 with the respective showers 15,17 and 16,18 and, respectively, the first zone 30 in the second phase and the second zone 31 in the sixth phase is carried out for an angular amplitude which it is 0.5 to 2 times the total circumferential size of inductors 5,6 or 5,6,7,8 when inductors 7,8 are present.

Come già indicato, gli induttori 7,8 sono realizzati con una lunghezza misurata in senso circonferenziale maggiore di quella degli induttori 5,6 e vengono alimentati con una potenza maggiore di quella alimentata agli induttori 5,6. As already indicated, the inductors 7,8 are made with a length measured in the circumferential sense greater than that of the inductors 5,6 and are fed with a power greater than that fed to the inductors 5,6.

Si è sperimentalmente riscontrato che per ottenere una profondità di tempra costante su tutta la superficie 2 la esecuzione della seconda fase, cioè fare oscillare la zona 30 sotto gli induttori 5-8, è assolutamente essenziale. Come illustrano le figure 4 e 5, nel caso in cui si esegue il metodo descritto in tutte le sue fasi si ottiene il risultato mostrato in figura 4; la profondità di tempra è costante ed uniforme su tutta la superficie 2 ed in particolare anche nelle zone "critiche" 30 e 31. Viceversa, qualora si ometta la seconda fase, si ottiene in corrispondenza della zona 30 una profondità di tempra del tutto irregolare, con la formazione di "gobbe", come illustrato nella figura 5, nonostante si effettuino tutti i controlli usuali. Tale risultato è del tutto sorprendente. It has been experimentally found that in order to obtain a constant depth of hardening over the entire surface 2, the execution of the second phase, ie making the area 30 oscillate under the inductors 5-8, is absolutely essential. As Figures 4 and 5 illustrate, if the method described is carried out in all its phases, the result shown in Figure 4 is obtained; the depth of hardening is constant and uniform over the entire surface 2 and in particular also in the "critical" areas 30 and 31. Conversely, if the second step is omitted, a completely irregular depth of hardening is obtained in the area 30, with the formation of "humps", as shown in Figure 5, despite all the usual checks being carried out. This result is quite surprising.

Infine, per mantenere costante la distanza tra induttori 5-8 e superficie 2, si utilizza un palpatore 40 (figura 3) che viene associato all'induttore 5 o 6 o ad entrambi; questo palpatore 40, similmente agli induttori 7,8, è dotato di mezzi (non illustrati per semplicità) per allontanarlo dalla superficie 2 una volta raggiunta la zona 31, in modo da portarlo fuori ingombro. Finally, to keep the distance between inductors 5-8 and surface 2 constant, a feeler 40 is used (Figure 3) which is associated with inductor 5 or 6 or both; this feeler 40, similarly to the inductors 7,8, is equipped with means (not illustrated for simplicity) to move it away from the surface 2 once it has reached the area 31, so as to take it out of space.

Inoltre, qualora si utilizzasse solo la doccia 22 per il raffreddamento della zona 31, la doccia 22 è disposta in posizione fissa e non portata dal mandrino 14, sfalsata circonferenzialmente rispetto alla posizione della zona 31, che viene portata sulla doccia 22 mediante rotazione retrograda del mandrino 14 mentre gli induttori 5,6 si stanno ancora allontanando. La stessa sequenza si può anche adottare con il raffreddamento "misto" della zona 31 mediante tutte le docce 15-18 e 22. Anche in questo caso, però, la doccia 22 deve essere portata in posizione fissa, vicino al mandrino 14 ma separata dallo stesso e viene raggiunta dalla zona 31 mediante rotazione del mandrino 14, mentre gli induttori 5,6 si allontanano. Questo permette di ottenere un raffreddamento più rapido della ultima porzione di zona 31 riscaldata. Furthermore, if only the shower 22 is used to cool the area 31, the shower 22 is arranged in a fixed position and not carried by the spindle 14, offset circumferentially with respect to the position of the area 31, which is carried on the shower 22 by retrograde rotation of the spindle 14 while the inductors 5,6 are still moving away. The same sequence can also be adopted with the "mixed" cooling of zone 31 by means of all showers 15-18 and 22. Also in this case, however, the shower 22 must be brought to a fixed position, close to the spindle 14 but separated from the itself and is reached by the zone 31 by rotation of the mandrel 14, while the inductors 5,6 move away. This allows to obtain a more rapid cooling of the last portion of the heated zone 31.

Infine la distanza tra gli induttori 5 e 6 quando sono adiacenti "a contatto" sulla zona 31 deve essere compresa tra zero ed un valore corrispondente al massimo a metà della lunghezza (misurata in direzione circonferenziale) di uno degli induttori 5,6, tra loro identici. Finally, the distance between the inductors 5 and 6 when they are adjacent "in contact" on the area 31 must be between zero and a value corresponding at most to half the length (measured in the circumferential direction) of one of the inductors 5,6, between them identical.

Claims

CLAIMS 1. Method for induction hardening an annular surface (2) of a circular mechanical component (3), characterized in that it comprises the steps of: i) - arrange at least two inductors (5,6) and, preferably, at least four inductors, two by two coupled in tandem with respect to the annular surface to be hardened, operatively associating a first inductor (5) to a first one (15) and to a second (17) cooling shower arranged immediately adjacent in tandem, in sequence, to the first inductor, and operatively associating a second inductor (6) to a third (16) and a fourth (18) cooling shower arranged immediately adjacent in tandem, in sequence, to the second inductor; the first and second inductors being arranged with the adjacent showers in correspondence with a first circumferential zone (30) of the annular surface to be hardened; ii) - powering at least the inductors furthest away from the showers and simultaneously making the surface to be tempered (2) oscillate circumferentially with respect to the inductors by means of a succession of relatively limited rotations and in the opposite direction between the surface to be tempered and the inductors; iii) - bring the inductors (5,6) and the first zone (30) of the surface to be hardened back to the initial relative position and cool the first zone by means of the showers (15-18) associated with the first and second inductors; iv) - by powering the inductors, make the inductors (5,6) rotate relative to each other and with respect to the annular surface to be hardened by moving with them the showers associated with the first and second inductors, so that the first and second inductors leave the first zone moving relative to it in the opposite direction, each on the side opposite to that facing the showers (15,17; 16,18) until they reposition themselves adjacent in tandem to each other at a second circumferential zone (31) of the surface to be hardened diametrically opposite to the first, after removing any first (7) and second (8) preheating inductor associated respectively with the first (5) and second (6) inductor, positioned adjacent in tandem to the same from the opposite band to the respective showers (15-18); v) - at the same time, cooling the surface (2) to be tempered, already heated by the inductors, by means of the showers (15-18) associated with the first and second inductors; vi) - stop powering the inductors (5-8), and cool the second zone (31) by means of the showers (15-18) associated with the first and second inductors and / or by means of a fifth shower (22) associated with the second zone and which is brought facing it with a radial movement, while the inductors are moved away from the second zone.

2. Method according to claim 1, characterized in that the said step of feeding and simultaneously rotating relatively each other and with respect to the annular surface to be hardened the inductors (5-8) together with the respective spouts (15-18) is carried out by holding stationary the annular surface (2) to be hardened and by rotating the inductors with their respective spouts in the opposite direction around an axis of symmetry (A) of the annular surface (2) to be hardened.

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that step iii) is carried out by operating in sequence, simultaneously, the first (15) and third (16) shower and, subsequently, the second (17) and fourth (18) ) shower; or according to a combination of these sequences.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that in step vi) the second zone (31) is cooled by making the surface to be tempered circumferentially oscillate with respect to the inductors by means of a succession of relative angularly limited rotations and in the opposite direction between the surface to be hardened and inductors and simultaneously activating the showers (15-18; 22), all together and / or in sequence.

5. Method according to claim 4, characterized in that step vi) is carried out in sequence, first by cooling the second zone (31) with the showers (15-18) of the first and second inductors, making the second zone oscillate circumferentially and the inductors with their respective showers in a relative way and, then, deactivating the showers (15-18) associated with the inductors, moving the inductors away from the second zone, preferably by means of a circumferential movement of the same, and positioning and activating the fifth shower ( 22).

6. Method according to claim 4 or 5, characterized in that during the phase of relative oscillation between the inductors (5,6) and the second zone (31) to cool the second zone with the showers associated with the inductors, the first and second inductors (5,6) are selectively fed one at a time or both.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that during step iii) the surface to be hardened (2) and the inductors (5,6) are kept relatively stationary and at least the first and second inductors (5,6) are selectively deactivated.

Method according to one of claims 4 to 7, characterized in that the relative oscillation between the inductors with the respective showers and, respectively, the first zone (30) in phase ii) and the second zone (31) in phase vi ) is carried out for an angular amplitude that is equal to 0.5 to 2 times the total circumferential dimensions of the inductors (5.6; 7.8).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that said first and second pre-heating inductors (7,8) are made with a length measured in the circumferential sense greater than that of the first and second inductors (5,6) and they are fed with a power greater than that fed to the first and second inductors.

10. Device (1) for induction hardening an annular surface (2) of a circular mechanical component (3) comprising a plurality of inductors, each of which is provided with separate AC power supply means (10), cooling means ( 12) for the mechanical component and at least one support and centering mandrel (14) for the same; characterized in that it includes, in combination: at least a first and a second inductor (5,6) operatively associated, respectively, the first inductor (5) to a first and a second cooling shower (15,17) arranged immediately adjacent in tandem, in sequence, to the first inductor on a single support (19) common to the showers and the first inductor, and the second inductor (6) to a third and fourth cooling shower (16,18) arranged immediately adjacent in tandem, in sequence, to the second inductor ( 6) on a single support (19) common to the showers and to the second inductor; - means (20) for rotating relatively with respect to the mandrel and around an axis of symmetry (A) of the annular surface (2) to be hardened the first and second inductors (5,6), with the respective spouts, according to opposite directions; - means (21) for rotating the mandrel (14) around said axis of symmetry (A); - a fifth cooling shower (22) arranged in a predetermined radial position, normally away from the surface (2) to be hardened and selectively available in front of the surface to be hardened by moving in a radial plane with respect to the axis of symmetry (A).

11. Device according to claim 10, characterized in that it further comprises a first and a second preheating inductor (7,8) respectively coupled in tandem with respect to the annular surface (2) to be tempered to said first and second inductors (5,6 ), from the opposite side to the respective showers (15-18) of the latter; q the pre-heating inductors (7,8) having a length measured in a circumferential direction greater than that of the first and second inductors (5,6) and being equipped with AC power supply converters (10b) of greater power than that of the respective converters (10a) for the AC power supply of the heating inductors (5,7); the device further comprising means (23) for moving the preheating inductors (7,8) away from the surface to be hardened (2) during a relative rotation between the inductors (5-8) and the mandrel (14).