WO2001009395A1 - Verfahren zum härten mindestens einer fläche einer wand eines bauteils und vorrichtung zu seiner durchführung - Google Patents

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WO2001009395A1
WO2001009395A1 PCT/EP2000/004020 EP0004020W WO0109395A1 WO 2001009395 A1 WO2001009395 A1 WO 2001009395A1 EP 0004020 W EP0004020 W EP 0004020W WO 0109395 A1 WO0109395 A1 WO 0109395A1
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WO
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hardened
wall
inductor
liquid
heating
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PCT/EP2000/004020
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Hans-Jürgen LEISSNER
Peter Schulte
Waldemar Gezarzick
Richard Dyksik
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Elotherm Gmbh
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Priority to EP00929496A priority patent/EP1208243B1/de
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    • C21D1/06—Surface hardening
    • C21D1/09—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
    • C21D1/10—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation by electric induction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
    • C21D9/14—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes wear-resistant or pressure-resistant pipes
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the invention relates to a method for hardening at least one surface of a wall of a component and a device which is particularly suitable for carrying out this method.
  • the side of the wall has therefore been adopted in practice to cool with liquid, which is opposite the wall side, on which the surfaces to be hardened are arranged.
  • the penetration depth of the heat generated by the inductor in the wall and thus the depth of the hardening in the area of the surface to be hardened can also be set in the case of thin-walled components.
  • Such a tripode is cup-shaped and has a plurality of support and running surfaces which are oriented at an angle to one another and extend in the longitudinal direction axially parallel to the longitudinal axis of the tripode.
  • the sliding links are guided on these support and running surfaces.
  • the support surfaces absorb the torque transmitted by the sliding links.
  • the support and running surfaces must be hardened.
  • the toughness of the wall material must be maintained despite the hardening of the surfaces, so that the tripod can withstand the changing moment loads during driving.
  • the object of the invention is to provide a method of the type explained above, which enables hardening of at least one surface adapted to the respective requirements, even on walls of complex-shaped components with a small wall thickness.
  • a device suitable for carrying out this method is to be specified.
  • this object is achieved in that the surface to be hardened is inductively heated with at least one inductor, that during the heating of the surface to be hardened a liquid flows between the surface to be hardened and the surface Inductor existing gap is filled that the side of the wall, which is opposite to the side of the wall provided with the surfaces to be hardened, is acted upon by liquid during the heating of the surface to be hardened and that at least one liquid jet onto a zone adjacent to the surface to be hardened the wall is directed, which should be excluded from heating by the inductor.
  • the side of the wall wetted with cooling liquid which is opposite the wall side provided with the surface to be hardened, but liquid is additionally directed onto the zone of the wall side which is adjacent to the surface to be hardened and is not affected by the hardening shall be.
  • the additional liquid jet transports away the heat which arises in the zone to be excluded from heating due to the effect of the induced electromagnetic field. In this way, not only the penetration depth of the hardening zone, but also its areal spread can be specifically determined in the area of the surfaces to be hardened.
  • the procedure according to the invention thus makes it possible to form precisely defined hardness zones, the extent and depth of which are adapted to the respective structural requirements and loads of the component provided with the hardened surfaces.
  • the liquid jets are directed only in sections or in a certain course onto the wall provided with the surface to be hardened and remove the heat that arises there, a course of the edge of the hardened areas which is precisely designed in accordance with the orientation and the course of the liquid jets is generated.
  • this ensures that the gap between the inductor and the surface to be hardened is filled with liquid, ensuring that the field generated by the inductor penetrates uniformly into the wall to be heated. In this way, a homogeneous processing result can be ensured despite the cooling liquid flows constantly supplied during the heating of the surfaces, which would otherwise lead to a disturbance in the uniformity of the heating.
  • the method according to the invention is particularly suitable for hardening surfaces on walls of components in which the wall encloses an interior and the surfaces to be hardened are arranged on the side of the wall assigned to the interior.
  • the uniform filling of the gap between the inductor and the surface to be hardened can be ensured in a particularly simple manner.
  • a plurality of surfaces can be easily hardened at the same time. This also applies in particular if At least two adjoining surfaces are simultaneously hardened, which are arranged at an angle to one another, as is the case, for example, with the tripods explained at the beginning.
  • a particularly intensive, short-term inductive heating of the surface to be hardened which is limited to a specific, narrowly defined surface and depth, can be achieved in that the electromagnetic field is generated at a high frequency.
  • the induction heating of the surfaces to be hardened can advantageously take place at a frequency of up to 80 kHz.
  • a device which is particularly suitable for carrying out the method according to the invention is provided with an inductor for heating the area to be hardened, with a liquid supply, via which liquid enters the gap between the inductor and the area to be hardened, with a first shower, which has at least one liquid jet the side of the wall which is opposite the side of the wall provided with the surface to be hardened, and equipped with at least one further shower which directs a liquid jet against the zone of the wall which is to be excluded from hardening.
  • the shower head the jet of which is directed towards the zone to be excluded from hardening, is carried by the inductor.
  • Such an embodiment of the device according to the invention can be implemented with little technical effort and leads to a compact form of the required components. The latter is always particularly important if only a small space for the inductor and the showers is available within the device.
  • Fig. 1 shows a device for hardening the support
  • Fig. 2 shows a detail "X" of Figure 1 in an enlarged view.
  • FIG. 3 shows the device according to FIG. 1 in a cross section
  • FIG. 4 shows the tripode in a section corresponding to the section line A-B shown in FIG. 3;
  • FIG. 5 shows the tripode in a section corresponding to the section line C-D shown in FIG. 3;
  • Fig. 6 shows the tripode after a compression deformation following the hardening of the support and running surfaces in a section corresponding to the section line A-B shown in Fig. 3.
  • the device 1 for hardening the support surfaces S and the running surfaces L of a tripode T has an inductor 2, an outer shower 3, an end-face shower 4 and a workpiece holder 5.
  • the tripode T is cup-shaped and has a wall W which encloses an interior I and which stands on a floor B.
  • groove-like guide tracks F for sliding members are formed in the wall W, each offset by 120 ° in cross section, which extend parallel to the longitudinal axis X of the tripode T.
  • a running surface L and a supporting surface S are each formed in cross section at right angles to one another, the supporting surface S being arched in accordance with the shape of the sliding members, not shown.
  • the outer shape of the inductor 2 which can be raised and lowered in its longitudinal direction, is adapted to the shape of the interior I of the tripode T in such a way that the inductor 2 engages with a radially projecting section in the guide tracks F of the tripode T.
  • the dimensions of the inductor 2 are designed such that when the inductor 2 is inserted into the tripode T, a circumferential gap P is present between its outer boundary 7 and the inside IS of the wall W of the tripode T.
  • the corner areas of the protruding sections of the inductor 2 assigned to the corner areas E1, E2 of the guideways F are each formed by a heating conductor 10 with the required sheet metal 11.
  • a supply line 12 for cooling liquid is also positioned coaxially to the longitudinal axis Y of the inductor 2.
  • the feed line 12 is connected to a liquid supply, not shown, and mounts on the end face 13 of the inductor 2.
  • channels 14 radially depart from the feed line 12 Liquid into the free spaces 15 remaining between the heating conductors 10 or the sheet metal 11.
  • a channel 16 is formed in each of the radially projecting sections of the inductor 2 and, like the feed line 12, is connected to the liquid supply, not shown.
  • the channels 16 are each assigned to the support surfaces S of the guide tracks F of the tripode T.
  • radially outwardly pointing outlet openings 19 are formed, which, when the inductor 2 is inserted into the tripode T, in each case onto the inner edge zone RZ arranged between the upper edge R of the wall W and the upper edge of the support surface S to be hardened IS the wall W of the tripode T are directed.
  • a shower 20 is formed on the inductor 2, which directs liquid jets KI to zones RZ of the tripode T to be excluded from the hardening and directly adjacent to the surfaces to be hardened.
  • the outer shower 3 is ring-shaped and, with its inner wall 32 provided with regularly arranged outlet openings 31, surrounds the tripode T standing on the workpiece holder 5. Between the outer wall 33 and the inner wall 32 of the outer shower 3, a channel 34 is formed, which is also not shown Liquid supply is connected.
  • the end face shower 4 is carried by the inductor 2 so that it is lowered with it in the direction of the tripode T or raised by the latter.
  • the shape of the face shower 4 is adapted to the shape of the upper edge R of the tripode T so that its lower face 41 is adjacent to the face of the upper edge R. the tripode T runs.
  • the wall sections Wa between the guide tracks F and the non-hardened wall sections Fa of the guide tracks F between the raceways L, outlet bores 42 are formed in the end face 41, which extend onto the edge R the tripode T are directed. (In FIG. 3, only one half of the end face shower 4 is shown for the sake of clarity.)
  • the inductor 2 In order to harden the support surfaces S and the running surfaces L of the tripode T, the inductor 2 is lowered into the interior I of the tripode T. In this lowered position, the mouth of the feed line 12 is at a short distance from the bottom B of the tripode T.
  • the end face shower 4 is also spaced from the edge R of the tripode T.
  • the outlet nozzles of the shower 20 are on the section of the edge area RZ assigned to them Tripode T directed.
  • Cooling liquid fills the gap 8 between the wall W and the inductor 2.
  • the support and running surfaces S, L of the guide tracks F are brought inductively to the temperature required for the desired hardening by the action of the electromagnetic field generated by the heating conductors 10.
  • the heated treads are quenched by the cooling liquid stream emerging from the supply line 12.
  • the hard zone HL subsequently present in the area of the running surfaces L extends in the longitudinal direction to below the edge R of the wall W, since no cooling jets KI have been emitted by the shower 20 in this area.
  • the edge zone RZ between the associated hard zone HS and the edge R has remained unhardened, since in this zone the cooling carried out by the cooling liquid jets KI has been effective during the heating of the support and running surfaces S, L. Due to the cooling of the outside AS of the wall W, the depth t of both hard zones HL, HS is limited to approximately half the wall thickness of the wall W.
  • the tripode T is subjected to compression in a device, also not shown, by means of which a bulge U protruding into the interior I of the tripode T is produced in the region of the non-hardened edge zone RZ. This prevents the sliding elements mounted in the tripode T from falling out.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Härten mindestens einer Fläche (S, L) einer Wand (W) eines Bauteils (T), bei dem die zu härtende Fläche (S, L) mit mindestens einem Induktor (2) induktiv erwärmt wird, bei dem während der Erwärmung der zu härtenden Fläche (S, L) eine Flüssigkeit in einen zwischen der zu härtenden Fläche (S, L) und dem Induktor (2) vorhandenen Spalt (P) gefüllt ist, bei dem die Seite (AS) der Wand (W), welche der mit den zu härtenden Flächen (S, L) versehenen Seite (IS) der Wand (W) gegenüberliegt, während der Erwärmung der zu härtenden Fläche (S, L) mit Flüssigkeit beaufschlagt ist und bei dem mindestens ein Flüssigkeitsstrahl (KI) auf eine an die zu härtende Fläche (S, L) angrenzende Zone (RZ) der Wand (W) gerichtet ist, welche von der Erwärmung durch den Induktor (2) ausgeschlossen sein soll. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht ein an die jeweiligen Anforderungen angepaßtes Härten mindestens einer Fläche auch an den Wänden von komplex geformten Bauteilen mit geringer Wandstärke.

Description

Verfahren zum Härten mindestens einer Fläche einer Wand eines Bauteils und Vorrichtung zu seiner Durchführung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Harten mindestens einer Flache einer Wand eines Bauteils und eine zur Durchfuhrung dieses Verfahrens besonders geeignete Vorrichtung.
Beim Harten von Flachen an Wanden von Bauteilen besteht das Problem, daß einerseits die geforderte Qualltat der Härtung erreicht werden soll, andererseits aber verhindert werden soll, daß die betreffende Wand die für den jeweiligen Einsatzzweck des Bauteils erforderliche Zähigkeit verliert. Daher ist es erforderlich, wahrend der Erwärmung der zu hartenden Flachen eine Durcherwarmung der Wand zu unterbinden.
Dies kann bei der Verwendung von Induktoren, welche die zu hartenden Flachen durch Induktion eines elektromagnetischen Feldes erwarmen, dadurch erfolgen, daß die Eindringtiefe des vom Induktor erzeugten Feldes entsprechend der erforderlichen Tiefe der Härtung im Bereich der zu hartenden Flache eingestellt wird. Dieses Vorgehen setzt jedoch voraus, daß im Bereich der zu hartenden Flache eine ausreichende Wandstarke vorhanden ist. Andernfalls laßt sich eine Durcherwarmung der Wand und damit einhergehend deren Durchhartung aufgrund von Warmewanderung nicht verhindern.
Bei der Härtung relativ dünnwandiger Bauteile ist man daher in der Praxis dazu übergegangen, die Seite der Wand mit Flüssigkeit zu kühlen, welche der Wandseite gegenüberliegt, auf welcher die zu härtenden Flächen angeordnet sind. Durch eine geeignete Bemessung des Kühlflüssigkeitsstroms kann auch bei dünnwandigen Bauteilen die Eindringtiefe der vom Induktor in der Wand erzeugten Wärme und damit die Tiefe der Härtung im Bereich der zu härtenden Fläche eingestellt werden.
Besondere Anforderungen an das Härten von Flächen an den Wänden eines Bauteils ergeben sich im Bereich von frontgetriebenen Kraftfahrzeugen, bei denen das Antriebsmoment über Schiebeglieder übertragen wird, welche verschiebbar in einer sogenannten "Tripode" sitzen. Eine solche Tripode ist becherartig ausgebildet und weist mehrere winklig zueinander ausgerichtete, sich in Längsrichtung achsparallel zur Längsachse der Tripode erstreckende Stütz- und Laufflächen auf. An diesen Stütz- und Laufflächen sind die Schiebeglieder geführt. Gleichzeitig nehmen die Stützflächen das von den Schiebegliedern übertragene Drehmoment auf. Um dieser Belastung standhalten zu können, müssen die Stütz- und Laufflächen einer Härtung unterzogen werden. Gleichzeitig muß die Zähigkeit des Wandmaterials trotz der Härtung der Flächen erhalten bleiben, damit die Tripode den wechselnden Momentenbelastungen während des Fahrbetriebes standhalten kann.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren der voranstehend erläuterten Art zu schaffen, welches ein an die jeweiligen Anforderungen angepaßtes Härten mindestens einer Fläche auch an Wänden von komplex geformten Bauteilen mit geringer Wandstärke ermöglicht. Darüber hinaus soll eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung angegeben werden. Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens zum Härten mindestens einer Fläche einer Wand eines Bauteils dadurch gelöst, daß die zu härtende Fläche mit mindestens einem Induktor induktiv erwärmt wird, daß während der Erwärmung der zu härtenden Fläche eine Flüssigkeit in einen zwischen der zu härtenden Fläche und dem Induktor vorhandenen Spalt gefüllt ist, daß die Seite der Wand, welcher der mit den zu härtenden Flächen versehenen Seite der Wand gegenüberliegt, während der Erwärmung der zu härtenden Fläche mit Flüssigkeit beaufschlagt ist und daß mindestens ein Flüssigkeitsstrahl auf eine an die zu härtende Fläche angrenzende Zone der Wand gerichtet ist, welche von der Erwärmung durch den Induktor ausgeschlossen sein soll.
Gemäß der Erfindung wird nicht nur die Seite der Wand mit Kühlflüssigkeit benetzt, welche der mit der zu härtenden Fläche versehenen Wandseite gegenüberliegt, sondern es wird zusätzlich Flüssigkeit auf die Zone der Wandseite gerichtet, welche an die zu härtende Fläche angrenzt und nicht von der Härtung erfaßt werden soll. Der zusätzliche Flüssigkeitsstrahl transportiert die Wärme ab, welche in der von der Erwärmung auszuschließenden Zone aufgrund der Wirkung des induzierten elektromagnetischen Feldes entsteht. Auf diese Weise kann im Bereich der zu härtenden Flächen nicht nur die Eindringtiefe der Härtezone, sondern auch ihre flächige Ausbreitung gezielt vorausbestimmt werden.
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ermöglicht es damit, exakt umrissene Härtezonen auszubilden, deren Erstreckung und Tiefe an die jeweiligen konstruktiven Anforderungen und Belastungen des mit den gehärteten Flächen versehenen Bauteils angepaßt sind. So kann beispielsweise dadurch, daß die Flussigkeitsstrahlen jeweils nur abschnittweise oder in einem bestimmten Verlauf auf die mit der zu hartenden Flache versehene Wand gerichtet werden und die dort entstehende Warme abtransportieren, ein entsprechend der Ausrichtung und des Verlaufs der Flussigkeitsstrahlen exakt ausgebildeter Verlauf des Randes der geharteten Flachen erzeugt werden. Auf diese Weise laßt sich beispielsweise an genau den Stellen ausreichend weiches Wandmaterial zur Verfugung stellen, an denen aus konstruktiven oder montagetechnischen Gründen nach der Härtung der Wandflachen eine Verformung durchgeführt werden soll.
Gleichzeitig ist dadurch, daß der zwischen dem Induktor und der zu hartenden Flache bestehende Spalt mit Flüssigkeit gefüllt ist, sichergestellt, daß das vom Induktor erzeugte Feld gleichmaßig in die zu erwärmende Wand eindringt. Auf diese Weise kann trotz der wahrend der Erwärmung der Flachen standig zugefuhrten Kuhlflussigkeitsstrome, welche andernfalls zu einer Störung der Gleichmäßigkeit der Erwärmung fuhren wurden, ein homogenes Bearbeitungsergebnis gewahrleistet werden.
Besonders geeignet ist das erfindungsgemaße Verfahren zur Härtung von Flachen an Wanden von solchen Bauteilen, bei denen die Wand einen Innenraum umschließt und die zu hartenden Flachen auf der dem Innenraum zugeordneten Seite der Wand angeordnet sind. Bei derartigen Bauteilen kann die gleichmaßige Befullung des Spaltes zwischen dem Induktor und der zu hartenden Flache auf besonders einfache Weise gewahrleistet werden. Darüber hinaus können besonders bei derart ausgebildeten Bauelementen auf einfache Weise mehrere Flachen gleichzeitig gehartet werden. Dies gilt insbesondere auch dann, wenn jeweils mindestens zwei aneinander angrenzende Flachen gleichzeitig gehartet werden, die winklig zueinander angeordnet sind, wie es beispielsweise bei den eingangs erläuterten Tripoden der Fall ist.
Eine besonders intensive, kurzfristige und auf eine bestimmte, eng umrissene Fläche und Tiefe beschrankte induktive Erwärmung der zu härtenden Fläche kann dadurch erreicht werden, daß das elektromagnetische Feld bei einer hohen Frequenz erzeugt wird. So kann die induktive Erwärmung der zu härtenden Flachen vorteilhaft beispielsweise bei einer Frequenz von bis zu 80 kHz erfolgen .
Eine zur Durchfuhrung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders geeignete Vorrichtung ist mit einem Induktor zum Erwarmen der zu hartenden Flache, mit einer Flussigkeitszufuhrung, über welche Flüssigkeit in den Spalt zwischen dem Induktor und der zu hartenden Flache tritt, mit einer ersten Brause, welche mindestens einen Flussigkeitsstrahl auf die Seite der Wand richtet, welcher der mit der zu härtenden Flache versehenen Seite der Wand gegenüberliegt, und mit mindestens einer weiteren Brause ausgestattet, welche einen Flussigkeitsstrahl gegen die von der Härtung auszuschließenden Zone der Wand richtet.
Dabei ist es besonders gunstig, wenn die Brause, deren Strahl auf die von der Härtung auszuschließende Zone gerichtet ist, von dem Induktor getragen ist. Eine solche Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich mit geringem technischen Aufwand verwirklichen und fuhrt zu einer kompakten Form der erforderlichen Bauelemente. Letzteres ist immer dann besonders wesentlich, wenn innerhalb der Vorrichtung nur geringer Platz für den Induktor und die Brausen zur Verfugung steht.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemaßen Verfahrens und der zu dessen Durchfuhrung geeigneten Vorrichtung sind in den abhangigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend im Zusammenhang mit einem Ausfuhrungsbeispiel anhand einer Zeichnung naher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Vorrichtung zum Harten der Stutz- und
Laufflache einer Tripode in einem Längsschnitt;
Fig. 2 einen Ausschnitt "X" der Fig. 1 in vergrößerter Darstellung;
Fig. 3 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 in einem Querschnitt;
Fig. 4 die Tripode in einem Schnitt entsprechend der in Fig. 3 eingezeichneten Schnittlinie A-B;
Fig. 5 die Tripode in einem Schnitt entsprechend der in Fig. 3 eingezeichneten Schnittlinie C-D;
Fig. 6 die Tripode nach einer im Anschluß an das Harten der Stutz- und Laufflachen erfolgten Stauch- Verformung in einem Schnitt entsprechend der in Fig. 3 eingezeichneten Schnittlinie A-B.
Die Vorrichtung 1 zum Harten der Stutzflachen S und der Laufflachen L einer Tripode T weist einen Induktor 2, eine Außenbrause 3, eine Stirnflachenbrause 4 und einen Werkstuckhalter 5 auf. Die Tripode T ist becherförmig ausgebildet und weist eine einen Innenraum I umschließende Wand W auf, die auf einem Boden B aufsteht. Vom Innenraum I ausgehend sind in die Wand W jeweils um 120° im Querschnitt sternförmig versetzt zueinander nutenartige Fuhrungsbahnen F für nicht dargestellte Schiebeglieder eingeformt, die sich achsparallel zur Langsachse X der Tripode T erstrecken. In den Eckbereichen El, E2 dieser Fuhrungsbahnen F sind jeweils eine Laufflache L und eine Stutzflache S im Querschnitt rechtwinklig zueinander ausgebildet, wobei die Stutzflache S entsprechend der Form der nicht gezeigten Schiebeglieder eingewolbt ist.
Die äußere Form des in seiner Längsrichtung anheb- und absenkbaren Induktors 2 ist so an die Form des Innenraums I der Tripode T angepaßt, daß der Induktor 2 mit jeweils einem radial vorstehenden Abschnitt in die Fuhrungsbahnen F der Tripode T greift. Dabei sind die Abmessungen des Induktors 2 so ausgelegt, daß bei in die Tripode T eingeführtem Induktor 2 zwischen dessen äußerer Begrenzung 7 und der Innenseite IS der Wand W der Tripode T ein umlaufender Spalt P vorhanden ist.
Die den Eckbereichen E1,E2 der Fuhrungsbahnen F zugeordneten Eckbereiche der vorstehenden Abschnitte des Induktors 2 sind jeweils durch einen Heizleiter 10 mit der erforderlichen Beblechung 11 gebildet. Koaxial zur Langsachse Y des Induktors 2 ist darüber hinaus eine Zufuhrleitung 12 für Kuhlflussigkeit positioniert. Die Zufuhrleitung 12 ist mit einer nicht dargestellten Flussigkeitsversorgung verbunden und mundet auf der Stirnseite 13 des Induktors 2. über von der Zufuhrleitung 12 radial abgehende Kanäle 14 tritt zusatzlich Flüssigkeit in die zwischen den Heizleitern 10 bzw. der Beblechung 11 verbliebenen Freiraume 15 aus.
Im oberen Teil des Induktors 2 ist in jedem der radial vorstehenden Abschnitte des Induktors 2 ein Kanal 16 ausgebildet, welcher wie die Zufuhrleitung 12 mit der nicht dargestellten Flussigkeitsversorgung verbunden ist. Dabei sind die Kanäle 16 jeweils den Stutzflachen S der Fuhrungsbahnen F der Tripode T zugeordnet. In die Außenwand 17 der Kanäle 16 sind radial nach außen weisende Austrittsoffnungen 19 eingeformt, welche bei in die Tripode T eingeführtem Induktor 2 jeweils auf die zwischen dem oberen Rand R der Wand W und dem oberen Rand der zu hartenden Stutzflache S angeordneten Randzone RZ der Innenseite IS der Wand W der Tripode T gerichtet sind. Auf diese Weise ist am Induktor 2 eine Brause 20 ausgebildet, welche Flussigkeitsstrahlen KI auf von der Härtung auszuschließende, an die zu hartenden Flachen unmittelbar angrenzende Zonen RZ der Tripode T richtet.
Die Außenbrause 3 ist ringförmig ausgebildet und umgibt mit ihrer mit regelmäßig angeordneten Austrittsoffnungen 31 versehenen Innenwand 32 die auf dem Werkstuckhalter 5 stehende Tripode T. Zwischen der Außenwand 33 und der Innenwand 32 der Außenbrause 3 ist ein Kanal 34 ausgebildet, der ebenfalls mit der nicht dargestellten Flussigkeitsversorgung verbunden ist.
Die Stirnflachenbrause 4 wird von dem Induktor 2 getragen, so daß sie mit diesem in Richtung der Tripode T abgesenkt oder von dieser angehoben wird. Die Form der Stirnflachenbrause 4 ist an den Verlauf des oberen Randes R der Tripode T so angepaßt, daß ihre untere Stirnflache 41 jeweils benachbart zur Stirnflache des oberen Randes R der Tripode T verlauft. In den Abschnitten der Stirnflachenbrause 4, die den Stutzflachen S, den Wandabschnitten Wa zwischen den Fuhrungsbahnen F und den nicht geharteten Wandabschnitten Fa der Fuhrungsbahnen F zwischen den Laufbahnen L zugeordnet sind, sind in die Stirnflache 41 jeweils Austrittsbohrungen 42 eingeformt, die auf den Rand R der Tripode T gerichtet sind. (In Fig. 3 ist die Stirnflachenbrause 4 der Deutlichkeit halber nur zu einer Hälfte dargestellt.)
Zum Harten der Stutzflachen S und der Laufflachen L der Tripode T wird der Induktor 2 in den Innenraum I der Tripode T abgesenkt. In dieser abgesenkten Stellung befindet sich die Mundung der Zufuhrleitung 12 in geringem Abstand zum Boden B der Tripode T. Ebenso beabstandet ist die Stirnflachenbrause 4 vom Rand R der Tripode T. Die Austrittsdusen der Brause 20 sind auf den ihnen jeweils zugeordneten Abschnitt des Randbereichs RZ der Tripode T gerichtet.
Anschließend werden die Außenbrause 3, die Stirnflachenbrause 4 und die Brause 20 sowie die Zufuhrleitung 12 von der nicht gezeigten
Flussigkeitsversorgung mit Kuhlflussigkeit beaufschlagt, so daß Kuhlflussigkeitsstrahlen KA die Außenseite AS der Wand W, Kuhlflussigkeitstrahlen KR die den Austrittsoffnungen 42 der Stirnflachenbrause 4 zugeordneten Abschnitte der Stirnflache im Bereich des oberen Randes R der Wand W und Kuhlstrahlen KI die an die zu hartenden Stutzflachen S unmittelbar angrenzenden Randzonen RZ der Wand W der Tripode T kühlen. Die aus der Mundung der Zufuhrleitung 12 und den von der Zufuhrleitung 12 abgehenden Kanälen 14 austretende Kuhlflussigkeit füllt den zwischen der Wand W und dem Induktor 2 vorhandenen Spalt 8.
Anschließend werden die Stutz- und Laufflachen S,L der Fuhrungsbahnen F durch die Einwirkung des von den Heizleitern 10 erzeugten elektromagnetischen Feldes induktiv auf die für die gewünschte Härtung erforderliche Temperatur gebracht. Nach Beendigung der Erwärmung werden die erwärmten Laufflachen von dem aus der Zufuhrleitung 12 austretenden Kuhlflussigkeitsstrom abgeschreckt. Die anschließend im Bereich der Laufflachen L jeweils vorhandene Hartezone HL reicht in Längsrichtung bis unter den Rand R der Wand W, da in diesem Bereich keine Kuhlstrahlen KI von der Brause 20 abgegeben worden sind. Im Bereich der Stutzflachen S ist dagegen zwischen der zugehörigen Hartezone HS und dem Rand R die Randzone RZ ungehärtet geblieben, da in dieser Zone die durch die Kuhlflussigkeitsstrahlen KI erfolgte Kühlung wahrend der Erwärmung der Stutz- und Laufflachen S,L wirksam gewesen ist. Aufgrund der Kühlung der Außenseite AS der Wand W ist die Tiefe t beider Hartezonen HL, HS etwa auf die Hälfte der Wandstarke der Wand W beschrankt.
Nachdem die nicht gezeigten Schiebeglieder in der Tripode T montiert sind, wird die Tripode T in einer ebenfalls nicht dargestellten Vorrichtung einer Stauchung unterzogen, durch welche im Bereich der nicht geharteten Randzone RZ ein in den Innenraum I der Tripode T vorstehender Wulst U erzeugt wird. Dieser verhindert ein Herausfallen der in der Tripode T montierten Schiebeglieder. BEZUGSZEICHENLISTE
1 Vorrichtung zum Härten
2 Induktor
3 Außenbrause
4 Stirnflächenbrause
5 Werkstückhalter
7 äußere Begrenzung des Induktors 2
10 Heizleiter
11 Beblechung
12 Zuführleitung
14 Kanäle
13 Stirnseite des Induktors 2
15 Freiräume
16 Kanäle
17 Außenwand der Kanäle 16
19 Austrittsöffnungen
20 Brause
31 Austrittsöffnungen
32 Innenwand
33 Außenwand
34 Kanal
41 Stirnfläche
42 Austrittsbohrungen
AS Außenseite der Wand W
B Boden
E1,E2 Eckbereiche
F Führungsbahnen
Fa Wandabschnitte
HL, HS Härtezone
I Innenraum
IS Innenseite der Wand W
KA Kühlflüssigkeitsstrahlen KI Flüssigkeitsstrahlen
KR Kühlflüssigkeitstrahlen
L Laufflächen
P Spalt
R Rand
RZ Randzone
S Stützflächen
T Tripode t Tiefe der Härtezonen HL, HS
U Wulst
W Wand
Wa Wandabschnitte
X Längsachse der Tripode T
Y Längsachse des Induktors 2

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Verfahren zum Harten mindestens einer Flache (S,L) einer Wand (W) eines Bauteils (T) ,
- be dem die zu hartende Flache (S,L) mit mindestens einem Induktor (2) induktiv erwärmt wird,
- bei dem wahrend der Erwärmung der zu hartenden Flache (S,L) eine Flüssigkeit in einen zwischen der zu hartenden Flache (S,L) und dem Induktor (2) vorhandenen Spalt (P) gefüllt ist,
- bei dem die Seite (AS) der Wand (W) , welche der mit den zu hartenden Flachen (S,L) versehenen Seite (IS) der Wand (W) gegenüberliegt, wahrend der Erwärmung der zu hartenden Flache (S,L) mit Flüssigkeit beaufschlagt ist und
- bei dem mindestens ein Flussigkeitsstrahl (KI) auf eine an die zu hartende Flache (S,L) angrenzende Zone (RZ) der Wand (W) gerichtet ist, welche von der Erwärmung durch den Induktor (2) ausgeschlossen sein soll.
. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Wand (W) einen Innenraum (I) umschließt und d a ß die zu härtende Fläche (S,L) auf der dem Innenraum (I) zugeordneten Seite (IS) der Wand (W) angeordnet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß das Bauteil (T) becherförmig ausgebildet ist.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß jeweils mindestens zwei aneinander angrenzende Flächen (S,L) gleichzeitig gehärtet werden, die winklig zueinander angeordnet sind.
5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die von der Erwärmung ausgeschlossene Zone (RZ) der Wand (W) zwischen einem Rand (R) der Wand (W) und der zu härtenden Fläche (S,L) angeordnet ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß während der Erwärmung der zu härtenden Flächen (S,L) auf den Rand (R) der Wand (W) Flüssigkeit aufgebracht wird.
7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß das Bauteil (T) nach dem Härten der zu härtenden Flächen (S,L) einer Stauchung unterzogen wird, durch welche im Bereich der von der Erwärmung ausgeschlossenen Zone (RZ) ein Wulst (W) ausgebildet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 2 und 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß der Wulst (W) in den Innenraum (I) gerichtet ist.
9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die induktive Erwärmung der zu härtenden Flächen (S,L) bei einer Frequenz von bis zu 80 kHz erfolgt.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit einem Induktor (2) zum Erwärmen der zu härtenden Fläche (S,L), mit einer Flüssigkeitszuführung (12), über welche Flüssigkeit in den Spalt (P) zwischen dem Induktor (2) und der zu härtenden Fläche (S,L) tritt, mit einer ersten Brause (3) , welche mindestens einen Flüssigkeitsstrahl (KA) auf die Seite (AS) der Wand (W) richtet, welche der mit der zu härtenden Fläche (S,L) versehenen Seite
(IS) der Wand (W) gegenüberliegt, und mit mindestens einer weiteren Brause (20), welche einen Flüssigkeitsstrahl (KI) gegen die von der Härtung auszuschließenden Zone (RZ) der Wand (W) richtet.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Flüssigkeitszuführung als in dem Induktor (2) angeordnete Flussigkeitsleitung (12) ausgebildet ist, die auf einer Seite (13) des Induktors (2) mündet.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Flussigkeitsleitung (12) achsparallel und eng benachbart zu den Heizleitern (10) des Induktors (2) verlauft .
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß der Induktor (2) mehrere achsparallel zu einer Langsachse (Y) angeordnete Heizleiter (10) aufweist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Flussigkeitsleitung (12) koaxial zur Langsachse (Y) des Induktors (2) angeordnet ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Flussigkeitsleitung (12) auf einer Stirnseite (13) des Induktors (2) mundet.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Brause (20), deren Strahl (KI) auf die von der Härtung auszuschließende Zone (RZ) gerichtet ist, von dem Induktor (2) getragen ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß in dem Induktor (2) ein Kanal (16) ausgebildet ist, welcher die Brause (20) mit Flüssigkeit versorgt.
18. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß eine weitere Brause (4) einen Flüssigkeitsstrahl (KR) auf einen Rand (R) der mit den zu härtenden Flächen (S,L) versehenen Wand (W) richtet.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die weitere Brause (4) mit dem Induktor (2) verkoppelt ist.
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