Verfahren und Einrichtung zur Oberflächenhärtung von Zahnrädern und anderen mit Vorsprüngen versehenen Werkstücken. Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren zur Oberflächenartung von mit Zli- nen oder andern Varsprängen versehenen Werkstücken, wie Zahnrädern mit Innen- oder Aussenverzahnung, mit Längsnuten ver- sehenen Wellen, Reibahlen, Bohrern, Kano nenbohrern und dergl.
Bei der Härtungder Oberfläche derartiger Werkstücke ist es von Wiehtigkeit, dass benachbarte Flächen, wie auch der Kern innerhalb der Oberfläche Weicher bleiben, damit sie ausreichend ge schmeidig sind und auf diese Weise nicht der Grefahr der Rissebildung bei Stössen und Erschütterungen und dergl. ausgesetzt sind.
Beispielsweise sollen, bei einem Zahnrad die über dem Teilkreis liegenden Kopfteile hart sein, um bei dem Zusammenarbeiten mit den Zahnflanken des andern Rades Festigkeit gegen Schaben und Gleitwirkung aufzuwei sen, während das Metall des innerhalb des Teilkreises liegenden Zahnfusses oder der Zahnwurzel, die mit keinem reibend oder schabend wirkenden Teil zusammenwirkt, ,dagegen starken, Biegungsbeanspruchungen unterliegt, vergleichsweise geschmeidig (duk- tiv) bleiben soll, um Brechen oder auch be ginnende Rissbildungen auszuschliessen.
Die Erfahrung hat gezeigt, dass die Sprödigkeit beim Stahl gewöhnlich mit seiner Häirte zu nimmt; je grösser aber die Sprödigkeit, um- somehr ist das Metall geneigt, Oberflächen risse oder beginnende Brüche zu zeigen, die sich schliesslich weit genug in den Metall körper erstrecken, um zu vollständigem Bre chen zu führen.
Bei den bekannten Härteverfahren von Zahnrädern wurden diese entweder auf die verlangte Temperatur al-s ganzes: erhitzt und darnaelidas ganze Rad abgeschreckt, was zu Schrumpfungsbeansprur,hungen und Verzie hen fühite. Nach andern Verfahren hat man die Zähne einzeln inder Flammeerhitzt und dann abgeschreckt. Bei diesem zweiten Ver fahren muss, die- Ilitze in Metallteile eindrin- gen, die, eigentlich kühl bleiben sollten, da mit die bei vorherigen Vergütungsbehand lungenerteilten mechanischen Eigenschaften nicht 'beeinträchtigt werden.
Bei diesem Ver fahren wurde durch die Verhrennungser- zeugnisse auch die Metalloberfläche ange griffen.
Zur Vermeidung dieser Nachteile werden beim Verfahren geamäss der Erfindung die Kopfteile der Zähne bezw. ändern vorsprin genden Teile des Werkstückes elektrisch durch Strom erhitzt, welchen man durch mindestens einen Leiter fliessen lässt, der die genannten Kopfteile berührt und leitend ver bindet, worauf dae Werkstück abgeschreckt wird, um die Kopfteile der Zähne bezw. Vor sprünge härter zu machen als ihre Wurzel teile. Dabei kann die Erbitzung sowohl durch direkte Zufuhr des Heizstromes, als auch durch Induzierung eines Heizstromes in den Kopfteilen der Zähne bezw. anderer Vor sprünge des Werkstückes bewirkt werden. Es können leitende Füllstücke zwischen die Zähne des Werkstückes eingelegt werden, so dass ein ununterbrochener Weg von einem Zahn zum andern rund um den Umfangdes Werkstückes zur Verfügungsteht.
Die Füll stücke können zu einem Stück verbunden sein. Diese leitenden Teile können heraus nehmbar sein und während der Abschrek- kung entfernt werden. Man kann das zu er hitzende Werkstück auch durch einen ring förmigen Leiter umschliessen, in welchem der Heizstrom fliesst und welcher die einzel nen Vorsprünge berührt. Es kann auch ein leitender Füllstoff zwischen die Zähne ge bracht werden, der einen durchgehenden lei tenden Strornweg rings um den Umfang des Werkstückes herstellt und nach dem Erwär men schmilzt.
Die Einrichtung gemäss der Erfindung zur Ausführungdes Verfahrens besitzt eine Reizvorrichtung mit einem induzierenden Leiter, der dazu bestimmt ist, den zu be handelnden Gegenstand wenigstens teilweise an der Seite seiner zahnartigen Vorsprünge zu umschliessen und der miteiner Abschreck einrichtung verbunden ist, die Kanäle für ein unter Druck stehendes Abschreckmittel aufweist, ferner dass mindestens ein Leiter zum elektrischen Verbinden der Kopfteile der Zähne bezw. Vorsprünge vorgesehen ist. Der genannte leitende Teil kann in Forn von Füllstücken, oder in Form eines Leiter ringes ausgebildet sein. Die Füllstücke kön nen im Abstand voneinander angeordnet und an mindestens einem Endring oder an einem Ende an einem axial verschiehbaren Ring angebracht sein.
Die Füllstücke können auch an gegenüberliegenden Enden durch Lenker oder Ketten gehalten sein. Zweckmässig sind Mittel vorgesehen, um die Füllstücke in festem Kontakt mit den Zahnflanken zu pressen.
Die Zeichnung veranschaulicht einige Ausführungsbeispiele einer zur Durchfüh rung des Verfahrens geeigneten Einrielitung. Fig. l ist ein Längsschnitt durch eine Hleizvorrichtung mit zubehandelndemWerk- stück in Gestalt eines Zahnrades; Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1; Fig. 3 und 4 zeigen in ähnlicher Dar stellung eine andere Ausführungsform eines Gerätes, das für eine bestimmte Zahnrad form geeignet ist; Fig. 5 ist ein Schnitt nach der Linie V-V in Fig. 6; Fig. 6 ist ein Schnitt nach der Linie VI-VI in Fig. 5 einer weiteren Ausfüh rungsform eines Gerätes zur Behandlung von Werkstücken mit Innenverzahnung; Fig. 7 ist ein Schnitt durch ein Gerät zur Behandlung eines Stirnrades;
Fig. <B>8</B> ist ein Schnitt nach4er Linie VIII-VM in Fig. <B>7,</B> Fig. 9,7,eigt im Aufriss ein Zahnrad, das zur Hauptsache jenem nach Fig. <B>1</B> und<B>3</B> entspricht, jedoch mit andern Mitteln zur Wärmeverteilung versehen<B>-</B> ist;
Fig. <B>10</B> ist ein Teilschnitt nach der Linie X-X der Fig. <B>9;</B> Fig. <B>11</B> zeigt im Längsschnitt eine<B>Ab-</B> änderung des Gerätes nach Fig. <B>1</B> und 2; Fig. 12 zeigt eine Einrichtung zur Ent- fernirng der leitenden Füllstücke; Fig. 13 ist eine in kleinerem Massstabe gezeichnete Darstellung des Gerätes nach Fig. 4; Fig. 14 zeigt schematisch die Anord nung von innern und äussern incluzierenden Leitern;
Fig. 15 zeigt ein Gerät zur gleichzeitigen Erhitzung und Abschreckung innerer und äusserer Zähne, und Fio. 16 ist ein Schnitt nach der Linie XVI-XVI in Fig. 15.
Der Einfacliheit wegen sollen unter der im nachfolgenden gewählten Bezeichnung Zähne alle Arten von Vorsprüngen des zu behandelnden Werkstückes verstanden wer den.
Bei den meisten der gezeichneten Bei spiele erfolgt die Beheizung durch Hochfre quenzströme, die in den zu härtenden Zäh nen induziert werden; es kann aber auch, wie eingangs erwähnt, die Heizung durch elektrische Ströme erfolgen, die man durch das Werkstück unter Vermittlung von elek- irischen Kontakten hindurchleitet, die das Werkstück mit äussern Stromquellen in Ver bindung bringen.
Wenn ein unregelmässig gestaltetes Werk stück, wie beispielsweise ein Zahnrad oder eine genutete Welle, in eine aus einem indu zierenden Leiter gebildete Spule gebracht wird, die mit Hochfrequenzstrom gespeist wird, so suchen sich die incluzierten Ströme im Werkstück in dem nächstliegenden, kreis förmigen Wege zu konzentrieren, die unmit telbar innerhalb der Zähne liegt; infolgedes sen wird der Teil des Rades, der unmittelbar innerhalb der Zähne liegt, erhitzt, statt die Zähne selbst. In den im folgenden beschrie benen Beispielen sind mehrere Geräte und Hilfsmittel gezeigt, die dafür sorgen, dass die Induktionsströme in den Zähnen selbst flie ssen, so dass diese vor der Abschreckung er hitzt werden.
Weiter ist dargelegt, in welcher Weise die Wärme durch Induktionsströme in den Affinen derart erzeugt werden kann, dass diese Wärme rasch und gleichmässig be sonders der Krone und den Flankenteilen der Zähne ohne erhebliche Beeinträchtigung der Festigkeit und sonstiaen olivsikalischen Eigenschaften der der 'beheizten Zone be- nachbaxten Werkstückteile mitgeteilt wer den kann.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2, wird ein Zahnrad 20 in der aus Fig. 12 erkennbaren Weise durch eine Welle so gehalten, dass seine Achse mit der eines induzierenden Leiterringes 22 zusammenfällt. Dieser Ring stellt einen Weg für einen um das Rad herumfliessenden Hlochfrequenz- strom dar und besteht aus einer innern zy- lindrisehen Wand 2,3 und aus Seitenwandun gen 24 und 25. Ein äusserer Mantelteil 26 ist von dem Ring 22 durch Isolation 27 iso liert. Der Heizstrom wird durch Zuleitun gen 258 und 29 zugeführt.
Dabei werden im Rade elektrische Ströme induziert, und diese ,suchen parallel zu den Induktionsströmen, jedoch in entgegengesetzter Richtung, zu fliessen, und zwar in einer Bahn, die in der Richtung des Werkstückumfänges an den Zahnwurzeln liegt. Hierbei würde eine Er hitzung der Zahnfussteile, statt der Zahn kopfteile, erfolgen, wäliren4 nach obigem bezweckt wird, die Zalinkopfteile zu er hitzen und die Erhitzung der Zahnfussteile zu verhüten. Es sind deshalb in elektrischen Kontakt mit den Zähnen stehende Füllstücke <B>30</B> vorgesehen, die aus einem Werkstoff, der die gleichen magnetischen Eigenschaften hat, q wie die Raflzä,hne selbst, oder aus einem andern leitenden Metall von grosser Feuer festigkeit, z.
B. aus einer Chrom-Nickel- Eisenlegierung oder dergl., bestehen. Die in leitende Berührung mit den Zahnflanken der Zahnkopfteile, gebrachten Füllstücke bilden mit diesen zusammen einen ununterbroc'he- nen, im Umfangssinne verlaufenden Weg, in dem der grösste Teil der Induktionsströme fliesst.
Es wird in den Füllstücken Uureli den darin induzierten Strom Wärme erzeugt, und ein Teil dieser Wärme wird aufdie benaeli- barten Radzähne, im besonderen längs der Kontaktfläche, übertragen. Da die Berüh rungsstellen zwischen Füllstücken und Zahn flanken erheblichen Widerstand für den In- duktionsstrom bieten, entstellt mehr Wärme in den Zahnkopfteilen, als in den Wurzel teilen der Zähne.
Die Füllstücke werden in fester Anlage an den Zähnen durch Ränder 31 und 32 gehalten, die entweder ringsum geschlossen sind oder auch geschlitzt und durch nicht dargestellte, einfache, elastische Vorrichtungen veranlasst sein können, einen nach innen gerichteten Druck auf die Enden der Füllstücke 80 auszuüben, so dass der Dehnung der Bänder beim Heizvorgang ent gegen gearbeitet wird. Die durch Induktion in den Füllstücken 30 und den Zahnkopftei len erzeugte Wärme verursacht eine Dell- nung der Füllstücke, die eine Erhöhung des Kontaktdruckes bewirkt. Die Bänder 31 und 32 sind bei 33 von den Füllstücken isoliert. Durch die Füllstücke 30 und Bäuder 31 und 32 kann das Rad auch abgestützt werden.
Die Füllstäcke 30 können entweder mecha- nisell herausnehmbar eingerichtet sein, oder sie können bei oder etwas über der für die Härtung geeigneten Temperatur des Rad werkstoffes schmelzbar sein.
Bei Beendigung der Heizzeit wird eine kräftige Abschreckung der erhitzten Rad zahnteile dadurch herbeigeführt, dass man eine Abschreckflüssigkeit auf die Zalinkopf- flächen bei hohem Druck durch Bohirungen 34 des Leiters 2,2 aufspritzt; der Druck ist so hoch, dass so viel Kühlmittel auf die ge nannten Flächen gelangt, dass etwaige Dampf- oder Gasblasen von diesen Flächen entfernt werden. Die Zufuhirdes Absehireckmittels er- falgt durch einen Mantelraum 35, der mit einem Ansehilussstutzen 36 in Verbindung steht.
Eine zusätzliehe Abschreckung wird ,dadurch erzielt, dass von Düsen M' (Fig. 1) aus Kühlmittel in die Räume zwischen den Zähnen gespritzt wird.
Wenn es notwendig oder wünschenswert ist, die Füllstücke 30 im Augenblick der Absehreckung aus den Räumen zwischen den Zähnen zu entfernen, damit das Absehireck- mittel ungestört zu den Zähnen gelangen kann, so kann man das dadurch erzielen, dass man die Füllstücke aus einer leitenden Legierung anfertigt, die 'bei oder etwas über der Abschirecktemperatur schmilzt. Sind die Zähne auf die erforderliche Temperatur ge- braellt, so schmelzen die Füllstücke und las sen dem Abschreckmittel den Weg zu dun beheizten Zahnflächen frei.
Zum leichteren Zusammensetzen von Füllstücken und Rä dern können erstere und die Ringkörper im Pressgussverfahren aus einem bei entspre chender Temperatur schmelzenden Werkstoff hergestellt werden. Die Füllstücke können dann zwischen die Zähne seitlich eingesehio- ben und an den freien Enden durch einen Druckring zusammengehalten werden. Der Isolierkörper 33, der in manchen Fällen nötig ist, fällt dann weg. Eine solche Anord nung ist durch Fig. 11 dargestellt. Bei die ser Anordnung sind die Füllstücke 30' mit einem Ring 32' zu einem Stück vereinigt und sind die freien Enden der Füllstücke durch ein Band 31' zusammengehalten, auf dessen Enden eine Feder zusammenziehend wirkt, ähnlich wie bei der Anordnung nach Fig. 2.
Das Gerät wird vorzugsweise in waagrechter Anordnung verwendet, damit der Werkstoff der geschmolzenen Füllslücke frei ablaufen kann. Natürlieli kann der so ausfliessende Werkstoff von neuem zur Her stellung von Fül.Istücken verwendet werden.
Gleiche Ergebnisse lassen sieh bisweilen auch dadurch erzielen, dass man die Räume zwischen den Zähnen des Rades mit einem bildsamen Werkstoff füllt, der aus fein ver teiltem Eisen und einem Bindemittel besteht. Dieses Verfahren lässt sich zum Beispiel so abändern, dass man ein Füllstofig-emisch her stellt, das ausser Eisen etwas Blei, Kupfer, Zinn, Antimon oder einem andern sehmelz- baren Werkstoff in der gewünschten Zusam.- mensetzung enthält, derart,
dass nach Er hitzung der Zähne auf die gewünsehte, Ab- schrecktempera,tur Teile des Gemisches weg schmelzen und die Füllun-, aus den Zahn lücken herausfallen lassen, so dass das Ab- schreckmittel die erhitzte Fläche frei errei chen kann.
Zur Wegräumung des Füllstoffes, kann eine Vorrichtung nach Fig. 12 verwendet werden. Sie besitzt einen Satz Metallfinger <B>3 l',</B> die im Abstand der Zahnlücken an einem Ring 32'' befestigt sind. Bei axialem Vorschub treten diese Finger in die Zahn lücken, stossen den Füllstoff aus ihnen her aus und werden dann wieder aus den Lücken herausgezogen.
Bei Verwendung eines solchen bildsamen Füllstoffes ist es bisweilen angebracht, die Zahnlücken vollständig auszufüllen, während in andern Fällen der Füllstoff nur mit den Zahnkopfteilen in Berührung gelangt und die innern Zahnlückenteile entsprechend Fig. 2 unausgefüllt bleiben. Wie schon er wähnt wurde, wird die Erhitzung durch Be schränkung des Kontaktes der Füllstücke auf die Zahnkopfteile mehr auf diese Teile beschränkt. Lässt man den Zahnlückenboden frei und sorgt dafür, dass ein Teil der Ab schreckflüssigkeit unter Druck in diese Lücken einströmt, so kann das Herausschaf fen des Füllstoffes dadurch unterstützt und die Abschreckung wesentlich beschleunigt werden.
Für manche Zwecke ist es vorteil haft, dass man den bildsamen Werkstoff nach Einbringung zwischen die Zähne er wärmt und trocknet, bevor der eigentliche Heizvorgang eingeleitet wird, oder auch, dass man den Füllstoff formt, dann trocknet oder erwärmt, und darnaeh zwischen die Zähne ,einlegt.
Bei der Ausführung nach Fig. 8 und 4 sind Füllstücke 37 an einen Tragring 39 be festigt, so dass sie gemeinsam in die Zahn lücken eines zu behandelnden Rades 38 ein geführt und wieder daraus entfernt werden können. Die Befestigung der Füllstücke am Tragring<B>39</B> erfolgt unter Vermittlung von Isolierbüchsen 40 und Unterlagscheiben 40' (in Fig. 3 punktiert angedeutet). Der Ring 39 ist auf der gleichen Welle 41, auf der das zu behandelnde Rad 38 sitzt, gleiehachsig zu diesem abgestützt. Zum Verschieben des Rinces dienen Lenkstangen 42.
Um ein radiales Ausspreizen der Füllstückspitzen zu verhüten, werden diese von einem Isolier- ring 43 aus wärmebeständigem Werkstoff zusammengehalten, der zwischen den Füll stückspitzen und einem Teil der das Rad umschliessenden Induktionsheizvorrichtung 44 liegt.
Zur Erreichung eines besseren Kontaktes zwischen Füllstücken und Zahnflanken und damit zur Verbesserung der Leitfähigkeit können die Füllstücke durch Aufstreichen, warmes oder kaltes Aufspritzen, Tauchen, Galvanisieren oder in sonstiger Weise mit einem zusammendrückbaren, leitenden Über zug versehen sein, z. B. aus einer leitenden Paste oder einem bildsamen Metall oder ',einer Komposition oder Legierung. Die Leit fähigkeit der Strombahn für die Heizströme kann noch dadurch verbessert werden, -dass man entweder die Fläche der Füllstücke oder der Zähne oder beider poliert oder mit einem Metall oder einer Legierung überzieht.
Nach einer weiteren Abänderung des Verfahrens bedeckt man die Zähne oder die Füllstücke oder beide mit einer Legierung, ,die nach Erreieliung der Abschreektemperatur schmilzt, bringt dann die Füllstücke in die Zahnlücken, und führt dann die Erhitrung wie vorher beschrieben, aus. Eliebei schmilzt der Überzuo, zwischen Füllstücken und Zäh nen und die Füllstücke fallen heraus, so dass das Abschreckmittel frei zu den erhitzten Flächen gelangen kann.
Die Füllstücke wer den zwischen die Zähne in die richtige Lage mit ausreichendem Druck gepresst, so dass sieh der schmelzbare Überzug soweit ver formt, dass er die Füllstücke bis zu seiner Schmelzung sicher in ihrer Lage festhält. Gewöhnlich weisen die Zahnflan'#k-en und die Füllstücke genügend Unregelmässigkeiten an der Oberfläche auf, dass ein sicheres Fest halten erzielt wird. Nötigenfalls kann man an den betreffenden Flächen schwache Un- regelmässigkeiten zur Lagesicherung vorsehen.
Zur leichteren Entfernung der Füll stücke nach dein Schmelzen des -'Überzuges kann auch hier die Vorrichtung nach Fig. 12 mit Vorteil verwendet werden.
Die Heizvorrichtung 44 für induktive Erhitzung besteht beim Beispiel nach Fig. <B>13</B> aus zwei Teilen, die durch ein stromleiten des Scharnier 42' verbunden sind; infolge- dessen lässt sieh der Leiterring zur Einbrin gung des Rades<B>38</B> und zur Einbringung eines Teils 45 (Fig. 3) der Heizvorriehtung in eine Nut 46 der Radnabe öffnen.
Wird Hochfrequenzstrom von einer Anselilusslei- tuna 47 zur Anschlussleitung 48 geleitet, so fliesst er hauptsächlich in der Innenwandung 49 des Induktionsringes, und da die Füll stücke 37, die in leitender Berührung mit den Zahnkopfteilen stehen, zusammen mit den Zähnen einen ununterbrochenen Leiter bilden, so werden Heizströme höherer Strom dichte sowohl in den Zahnspitzen, als auch in der Oberfläche der Ringnut 46 induziert. Haben diese Heizströme die Oberflächenteile des Rades auf Härtetemperatur gebracht, so wird der Strom unterbrochen, und es wird gleichzeitig das Abschreckmittel aus den Röhren 50 und 51 in den Mantelraum 52 geleitet, von wo es durch Öffnungen 53 kräftig gegen die erhitzte und zu härtende Fläche strömt.
Sollen Werkstücke gehärtet werden, die nach innen vorspringende Zähne oder zahn artige Teile haben, wie Zahnräder mit In nenverzahnung, genutete, Naben, Zahnkupp lungen, Hohlfräser und dergl., so wird zweckmässig ein Gerät nach Fig. 5 und 6 be nutzt. Hier bilden vorspringende Leisten 54 einer Nabe 55 die zu härtenden Glieder. In die Zahnlücken sind dicht passend wie bei den früheren Beispielen Kontakt herstellende Füllstücke 56 eingelegt. Diese werden in ihrer Arbeitslage durch genutete Endringe 57 und 58 gehalten. 59 istein innerer Leiter, welcher gleiehiachsig zur Nabe 55 im Ab stand von den innern Stirnflächen der Zähne gehalten ist, Durch Anschlussleitungen 60 kann auf einer Seite der Trennfuge<B>M</B> des induzierenden Leiters Strom zugeführt wer den, der zu der Anschlussleitung 62 auf der andern Seite der Fuge fliesst.
Dadurch er zeugt er induzierte Ströme in dem umschlie ssenden Teil der Radnabe, welche Ströme im Umfangssinn fliessen, und zwar infolge der Füllstücke 56 in den Zahnkopfteilen, die da durch rasch auf Härtetemperatur gelangen, bevor beträchtliche und schädliche Wärme- mengen zu den Fussteilen der Zähne abge flossen sind. Ist die gewünschte Temperatur in den Flanken der Zähne erreicht, so wird der Heizstrom unterbrochen und die kräftige Abschreckuug dadurch lierbeigeführt, dass man aus einem Mantelraum 63 durch Kanäle ,64 ein Absehreckmittel gegen die erhitzte Fläche spritzt, das durch eine Rohrleitung 65 zugeführt wird. Zur Verbesserung des Kraftflusses kann man einen Kern in den induzierenden Leiter 59 einschalten.
Falls ein Stirnrad breit oder die Zähne klein sind, würden die einzelnen Füllstücke 37 (Fig. 3) für sich nicht stark genug sein, um einen gleichförmigen, stromleitenden Kontakt auf der ganzen Fläche der Rad zähne zu bewirken, und es würde die Ver wendung von Einzelfüllstücken gemäss Fig. 1 und 2 eine rasche Erzeugung von einzelnen Stücken nicht zulassen. Diese Mängel lassen sich mit dem Beispiel nach Fig. <B>7</B> und<B>8</B> ver meiden. Hier sind die Füllstücke 66 ähnlich den Gelenkgliedern einer Kette angeordnet.
Es sind dabei plattenartige Gelenkglieder<B>67</B> auf zylindrische Zapfen<B>68</B> der Füllstücke- aufgeschoben, so dass alle diese Stücke zu einem einzigen gelenkkettenartigen Gebilde vereinigt sind, das rasch von einem gellärte- ten Rade entfernt und auf ein anderes Rad gelegt werden kann. Die einzelnen Teile der Kette sind zweckmässig aus einem ausrei chend feuerfesten Werkstoff angefertigt.
Zur leichteren Handhabung des aus seit lichen Gelenkgliedern und Füllstücken be stehenden kettenaxtigen Gebildes sind ein Deckelteil<B>31</B> und ein Sockelteil 81' vorge sehen, die beide eine Ilolilkegelfläciie <B>69</B> bezw. <B>70</B> aufweisen. Drückt man -den Deckel teil gegen den Sockelteil, so werden die Ket tenglieder radial einwärts getrieben und dar mit die Füllstücke in feste Anlage mit den Zähnen gebracht.
Eine Welle<B>71,</B> die sieh in einer nicht dargestellten Führung achsia.1 verschieben kann, dient dazu, den Deckel gleichachsig mit dem Rad zu halten, und eine Feder<B>72,</B> presst dabei -den Deckelteil ge- ,gen die seitlichen Gelenkgliecler. Wird das zu behandelnde Rad<B>73</B> mit den in seinen Zahnlücken eingelegten Füllstücken auf die im Sockelteil 81' gelagerte Welle 74 aufge setzt, so fällt seine Achse mitder einer In- duktionsheizvorrichitung 75 zusammen, die jener nach Fig. 2 entspricht.
Es wird Hoch frequenzstrom durch ein Paar von Klemmen zugeleitet, von denen eine bei 76 dargestellt ist, el während das nach der Beheizung anzu wendende Abschreekmittel in einen Mantel raum durch einen Ansehlussstutzen 7,8 einge leitet wird. Im geeigneten Augenbliek, nach dem die Kopfteile der Radzähne infolge der induzierten Hochfrequenzströme Häxtetempe- ratur erreicht haben, wird das Abschreck mittel durch Bohrungen 79 gegen die Stirn- fläehe der Zähne gespritzt. Radiale Kanäle 80 in den Kontaktflärchen der Füllstüeke 66 gestatten einem Teil des Absehreckmittels, zu den Zahnflächen einwärts zu fliessen, so dass die zu härtenden Oberflächen rasch ge kühlt werden.
In manchen Fällen kann es notwendig sein, die Füllstücke nach dem Erhitzen von den Radzähnen zurückzuziehen, damit die Abschreckung der erhitzten Zahnfläolen schneller erfolgen kann. Das erreicht man beim Beispiel nach Fig. 7 und 8 durch Weg nahme des Druckes der Feder 72 und Zu rückziehen der Welle 71 samt dem Deckel teil 81. Eine Feder 82, die gegen das untere Ende der Welle 74 drückt, hebt dann das Rad mit den Füllstücken aus dem Sockelteil 81' heraus.
Da die Kegelflächen 69 und 70 nun nicht mehr auf die Kettenbolzen 68 wirken, können nicht dargestellte, kreisför mige Federglieder von flachem oder rundein Querschnitt einen radial nach aussen gerich teten Druck auf die Kettenbolzen ausüben, diese radial nach aussen und von den Zähnen abdrücken und dabei genügend Raum für ein Kühlmittel schaffen, das nun zwischen Füll stücken und Zähnen durchströmen kann.
Die gelenkkettenartige Füllstückanord nung kann rasch voneinem Rad auf ein an deres umgelegt werden und gestattet eine rasche Herstellung von gehärteten Zahn rädern. In manchen Fällen kann statt der Füll stücke ein Umfangsband 83 (Fig. 9 und 10) auf die zu härtenden Zähne gelegt werden, der diese berührt. Das Band schafft dann einen kontinuierlichen Stromweg rings um das Rad, in welchem die Hochfrequenzströme induziert werden. Das zu behandelnde Rad 8,4 wird nach Aufbringung des Bandes<B>83</B> zentrisehl in eine Induktionsheizvorrichtung 85 eingebracht, welcher Strom über Zulei tungen 86 und 87 zugeführt wird, und die im übriaen den schon beschriebenen Heiz- vorriehtungen entspricht.
Die im Band 8ss induzierten Ströme 'bringen dieses rasch auf hohe Temperatur, und die Wärme fliesst ,durch Leitung in die Kopfteile der Zähne ab, welch letztere durch Wärmeleitung, so wie durch einen etwa durch Induktion in ihnen erzeugten Strom, rasch auf die Härte temperatur gebracht werden.
Das Band 83, ist zweekmässig aus einem hohen Temperaturen widerstehenden Werk stoff hergestellt. Vorteilhaft werden Chrom oder Nickel oder Mangan oder mehrere die ser Elemente enthaltende Eisenlegierungen verwendet. Wächstdie Temperatur des Ban des, so, wächst auch der elektrisehe Wider stand. Damit ändert sieh auch seine Perme abilität und es entwickeln sich, induzierte Heizströme in den Wurzelteilen des Zakn- rades, die eigentlich kühl bleiben eollen.
Demnach soll, nachdem da & Band auf eine ausreichend hohe Temperatur gebracht ist, die Energiezufuhr zu dem induzierenclen Leiter derart gehalten werden, dass eine Er hitzung der Zahnfussteile, durch induzierte Ströme verhütet wird, und dass der Wärme,- überga.n,- von dem Band auf die Kopfteile der Zähne mit einer so grossen Geseliwindig- keit erfolgt,
dass -die zu h#Lrtenden Teileffie Härtungstemperatur erreichen, bevor eine nachteilige Erhitzung.an andern Stellen er folgt.
DasAbschreckmittel wird aueliliier nach Beendigung der Heizzeit unter lioliem Druck in einen Mantelraum. 88,durch eine an einen Stutzen<B>8,9</B> angeschlossene Rohrleitung ge- fü'hrt und durch Bohl-=gen <B>90</B> kräftig auf das Band und ferner durch einen Satz Dü sen 92 zwischen die Zähne des Rades ge spritzt.
Wenn ein rascheres Abschrecken nötig ist, kann das Band im Augenblick des Abschreckens rasch von den Zähnen des Rades durch hakenartige Mitnehmer 91 ab gezogen werden, Alsdann erreicht maneinen freien, ununterbrochenen Strom des Ab- ssshreckmittels über die Radzähne, von der Kammer 88 aus, und wird diese Abschreck wirkung, durch die aus den Düsen 92 aus tretenden Strahlen unterstützt.
Die Gestalt und der Werkstoff der Füll stücke, und die Geschwindigkeit der Er hitzung und Abschreckung können derart gewählt werden, dass man eine gehärtete Oberflässlie im Zalinkopfteil erreicht, wäh rend ein verhältnismüssig weicher, sich von den Zahnwurzeln gegendie Zahnspitzen er streckender Kern belassen wird. Die Zahn flächen, die der Induktionusheizvorrichtung am nächsten liegen, werden am raschesten erhitzt und diejenigen Teile, die von der Härtungstemperatur am raschesten abge schreckt werden, nehmen auch den grössten Härtegrad an.
Wenn Radzähne an ihrer Oberfläche Stössen unterliegen, welche Ecken cler Zahn spitzen herausbreehen könnten, wie das bei manchen Kupplungen der Fall ist, so ist es zweckmässig, diese Spitzen etwas weniger hart zu machen, als die Kopfteile, damit Brüche verhütet werden, Das lässt sich der art erzielen, dass man die Füllstücke tiefer in die Zahnlücken einführt und dadurch die Heizung auf etwadie mittlere Zahnhöhe, be schränkt.
So kann man die Temperaturder Zahnspitzen erheblieh unter der Härtetempe ratur halten und es ergibt sieh dann für diese aller eine Ausglüh- als eine Härtewir kung, während ein wenig unterhalb der äussersten Zahnspitzen reine Härtung er- felgt. Ein anderes Mittel, die Spitzen etwas weicher zu halten, besteht darin, dass man sie durch Kappen, die an dem Bande 8,3 angebracht sein können, gegen das Auftref fen des Abschreckmittels schützt, oder dass man das Abschreekmittel an den Spitzen so regelt, dass es langsamer und wuniger kzräftig auftritt, als auf mehr nach innen gelegene Stellen des Zahnes, beispielsweisv dadurch dass man die Richtung oder Menge des zu geführten Abschreckmittels durch die Düsen 92 verändert.
Eine weitere Möglichkeit er gäbe sich noch dadurch, dass man die Zahn spitzen durch Ausglühen etwas tempert.
Das Verfahren ist nicht auf Werkstücke aus geselliniedetem oder gewalztem Stahl be schränkt sondern kann auch für aus Guss eisen oder anderem Metall hergestellte Werk stücke Anwendung finden.
Eine weitere Abänderung des Verfahrens bestellt darin, dass man Stäba aus Kupfer oder sonstigen leitenden Metallen zwisochen die Zähne eines Rades legt und die Enden ,dieser Stäbe an einem Ende des Rades mit einem gemeinsamen Leiterring, die andern (Enden derselben dagegen mit einem zweiten gemeinsamen Leiterring verbindet. Ein so mit Leitersgben ausgestattetes Rad wird dann in ein Wechselfelid gebracht. Die Ge schwindigkeit der Erhitzung hängt von der Frequenz und Stärke des Feldes ab.
Die Stiheerliitzen sieh rasch und bewirken durch Strahlung und Leitung auch eine rasche, E.rllitzung- der Zähne, die weiter dadurch unterµtützt wird, dass Ströme durch Induk tion oder in sonstiger Weise veranlasst wer- ,den, in den Zähnen selbst zu fliessen.
Auch hier muss natürlieh zur Härtung eine rieb- tige Abschreckung na-oh Erzielung der rieIi- tigen Temperatur erfolgen.
Durch das beschriebene Verfahren der Wärmebehandlung von Zahnrädern und dergl. wird die Erhitzung und Abschrek- kung so gleichförmig erzielt, dass bei dem fertig-en Werkstück kein irgendwie merk liches, Verziehen festzustellen ist.
Da sieh ,die Heizung auf die Kopfteile der Zähne beschränkt, so wird sich auch die Zusam menziehung infolge der Abschreckung auf ,den Kopfteil beschränken-, wälirend ein Ver ziehen des Fussteils -der Zäline oder des Naben- oder Kranzteils in der Nähe der Zahnwurzeln nicht in Frage kommt. Dem nach kann man die Zähne leicht in der ge- wünsehten genauen Fertigform erhalten, und Bearbeitungsvorgänge nach der Härtung er sparen.
Erscheint jedoch eine Fertigbearbei tung nach der Härtung erforderlich, so ist wiederum die Häxte schon tief genug, um die Wegnahme von Oberflächenwerkstoff- teilchen zuzulassen, ohne dass man dabei ausser den Bereich der ausreichenden Här tung nach innen gelangt.
Dadie Härtung sich zur Hauptsache, auf die Oberfläehenzone der Zahnkopfteile be schränkt, und ein Kern weicheren Metalles von dem Fusskreis nach aussen in Richtung zur Zahnspitze verläuft, und da ferner Ge stalt und Ausdehnung dieses Kerne von der Geschwindigkeit der Beheizung abhängen, so hängt die Gestalt der Zone, auf die die Beheizung sieh beschränkt, von der Gre- schwindigkeit der Wärmezufuhr, sowie von der Zufuhr des Abschireckmittels, sowie auch ven der Verwendung von Abschirmungen oder sonstigen Hilfsmitteln bei der Zufuhr des Abschreckmittels ab. Offenbar wird auch das Mass der Härtung für verschiedene Werkstoffe aus denen die Räder hergestellt sind, verschieden sein.
Durch die Räume zwisehen den kontakt bildenden Füllstücken und den Zahnwurzeln kann zur Regelung des Teniperaturanstleges im Fussteil der Zähne während der Heizung ein Kühlmittel, z. B. Luft von bestimmter Temperatur und Menge, durch die Düsen<B>92</B> (Fig. 10) geleitet werden, während man durch die gleichen Düsen für die Abschressk- zeit Wazser an Stelle der Luft ausströmen lässt.
In den, Fig. 15 und 16 ist eine Einrieh- tung dargestellt, die zur Behandlung eines Rades 93 zwecks, gleichzeitiger Härtung in nerer, zahnartiger Vorsprünge 94 und äusse rer Zähne 9,5 'benutzt werden kann. Der Innenleiter 96, der mit Spielraum in den in- nern Hohlraum des, Rades eingesetzt ist, wird durch einen das Rad haltenden Träger 97 konzentrisch zu diesem gehalten. Auch ,der äussere, induzierende, Leiter 98 zur Er hitzung der Aussenzähne 95 wird durch die sen Träger gleieliaehsig zum Rade gehalten, gegen dessen Zähne er isoliert ist. Andiesem Träger sitzt eine hohle AGhse 99, die durch die innere Heizvorrichtung hindurehreioht.
Als Befestigungsmittel dient hier eine Mut ter 101, die unter Vermittlung einer Platte 100 Rad und Heizvorrichtung in der rich tigen Arbeitslage hält. Die Achse 99 wird von Stutzen 102 und 103 gehalten. Diese sind hohl zur Hindurohführung eines Kühl mittels zur Aelse zwecks Abführung von durch Wirbelströme und Hysteresis erzeug ter Wärme. Eine Verringerung der Erwär mung dieser Teile lässt sich weiter durch das übliche Hilfsmittel herbeiführen, dass man einen oder 'beide Teile aus lamelliertem Werkstoff herstellt, oder sie mit tiefen Nu ten versieht. Die beiden Induktionsheizvor- richtungen können in Reihe geschaltet wer den, und zwar so, dass der Strom in der einen umgekehrt fliesst, wie der Strom in der an dern. Dies ist in Fig. 15 angedeutet.
Der Strom, der von der Leitung 104 eintritt, fliesst durch die, Vorrichtung<B>98</B> und dann durch den V,-xbindungs1,eiter <B>105</B> zu einem Pol der InduktionsvarrieUtung <B>926</B> und aus dem Leiter<B>96</B> zu dessen anderer Anschluss- leitung <B>106.</B> Es können abex auch die innere und äussere Induktionsheizvorrichtung ent sprechend Fig. 14 parallel geschaltet wer den, und es können zur Regelung der,Ströme in beiden Kreisen Widerstände oder andere Steuermittel vorgesehen sein.
Die Anschlüsse lassen sie,11 sowohl bei Reihen- wie bei Parallelschaltung leicht so ausführen, dass die Ströme in beiden Ileizvorrichtungen ent weder in der gleichen oder in einer entgegen gesetzten Richtung fliessen. Auch bei diesem Beispiel sind Füllstücke zwischen die Zähne in der beschriebenen Weiseeingebracht. Fer ner kann man einen Kern aus magnetischem Werkstoff zwecks Verringerung des magne tischen Widerstandes in den Inneninduktor <B>9-6</B> einbringen.