DE885993C

DE885993C - Process for inductive heating of workpieces

Info

Publication number: DE885993C
Application number: DEA8603D
Authority: DE
Inventors: Franz Linnhoff
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1941-02-14
Filing date: 1941-02-14
Publication date: 1953-08-10

Description

Verfahren zum induktiven Erhitzen von Werkstücken Beim Erhitzen eines Werkstückes aus Stahl, z. B. zum Zwecke einer nachfolgenden tieferen Einhärtung, wird die Oberschicht wesentlich höher erhitzt als es für .das nachfolgende Härten erforderlich ist. Diese Überhitzung der Oberfläche muß aus dem Grunde gewählt werden, damit den tieferliegenden Schichten noch so viel Wärme zugeführt wird, daß die untere Grenze ider Härtetemperatur, etwa 720° C, nicht unterschritten wird. Bekanntlich formen sich die Austenitkristalle um so gröber ein und der Martensit wird um so grobnadeli:ger, je höher die Härtetemperatur gewählt wird. Außerdem :entstehen auch bei hohen Temperaturen leicht Härterisse, besonders wenn scharf abgeschreckt wird, und es tritt ferner eine Entkohlung der Oberfläche ein, was gleichfalls für das nachfolgende Härten vermieden werden muß, da hierdurch eine schwache Schicht an der Oberfläche nicht mitgehärtet wird.Process for inductive heating of workpieces When heating a Workpiece made of steel, e.g. B. for the purpose of a subsequent deeper hardening, the top layer is heated much higher than it is for the subsequent hardening is required. This overheating of the surface must be chosen for the reason so that so much heat is supplied to the deeper layers that the lower The hardening temperature does not fall below the limit of around 720 ° C. As is well known the austenite crystals form the more coarsely and the martensite becomes all the more coarse coarser, the higher the hardening temperature is selected. In addition: also arise easy hardening cracks at high temperatures, especially when quenched sharply, and there also occurs a decarburization of the surface, which is also the case for the subsequent hardening must be avoided, as this creates a weak layer the surface is not hardened at the same time.

Beim Erhitzen auf Härtetemperatur mittels Brenner durch eine Azetylen-Sauerstoff-Flamme oder Leuchtgas-Sauerstoff-Flamme ist es nicht möglich, die Oberflächentemperatur des zu erhitzenden Werkstückes auf gleicher Höhe mit der Temperatur ,der darunterliegenden Schichten zu halten, da bei diesem Verfahren die gesamte Wärme der erhitzten Oberfläche nach dem Innern des Werkstückes wandern muß. Es wird sich also bei diesem Verfahren, besonders wenn .größere Härtetiefen erreicht werden sollen, niemals eine Überhitzung der Oberfläche mit ihren schädlichen Folgen ganz vermeiden lassen.When heated to hardening temperature using a burner with an acetylene-oxygen flame or coal gas-oxygen flame it is not possible to adjust the surface temperature of the workpiece to be heated at the same level as the temperature below Layers to hold, as in this process all the heat of the heated surface must migrate to the interior of the workpiece. So it will be with this procedure, especially if. greater depths of hardness are to be achieved, never overheating the surface with its harmful consequences can be avoided entirely.

Bei der Erhitzung eines Werkstückes mittels Induktion ist es jedoch möglich, die Oberfläche auf der gleichen oder .auf einer 'noch niedrigeren Temperatur zu halten als die darunterliegenden Schichten. Der normalerweise verwendete Niederfrequenz- oder Mittelfrequenzstrom fließt nicht nur an der Oberfläche des Werkstückes, sondern dringt tiefer in dasselbe ein und erzeugt bei seinem Durchfluß in dem Werkstück selbst die Wärme. Die Stromstärke und damit,die erzeugte Wärme nimmt von der Oberfläche aus nach der Mitte des Werkstückes zu ab. Um die gewünschte Wirkung zu erhalten, soll gemäß der Erfindung während des Heizvorganges die Oberfläche des Werkstückes gekühlt werden.However, it is when a workpiece is heated by induction possible to surface on the same or "on an" even lower one Temperature than the layers below. The one normally used Low frequency or medium frequency current does not only flow on the surface of the Workpiece, but penetrates deeper into the same and generates when it flows through the heat in the workpiece itself. The strength of the current and thus the heat generated decreases from the surface towards the center of the workpiece. To get the desired According to the invention, the surface should be effective during the heating process of the workpiece are cooled.

Die Eindringtiefe des Wechselstromes ist bekanntlich umgekehrt proportional der Wurzel aus der Periodenzahl und der Wurzel aus der Permeabilität des Werkstückes und direkt proportional der Wurzel aus dem spezifischen Widerstand. Es kann alsodurch d.ie Wahleiner niedrigeren Periodenzahl erreicht werden, daß eine stärkere Schicht des Werkstückes erhitzt wird, ohne daß die Wärme durch Wärmewanderung von der Oberfläche aus übertragen werden muß. In diesem Falle ist es also möglich, während der Erhitzung die Oberfläche abzukühlen, da hierdurch die Erzeugung der Wärme in .den darunterliegenden Schichten nicht unterbunden wird, so daß von diesen Schichten aus, wenn größere Härtetiefen verlangt werden, die Wärme weiter nach dem Innern des Werkstückes abwandern kann.The penetration depth of the alternating current is known to be inversely proportional the root of the number of periods and the root of the permeability of the workpiece and directly proportional to the square root of the resistivity. It can therefore d.the choice of a lower number of periods that a stronger layer can be achieved of the workpiece is heated without the heat from migrating from the surface must be transferred from. In this case it is possible while heating to cool the surface, as this causes the generation of heat in the Layers is not tied off, so that from these layers out if larger Hardness depths are required, the heat migrate further to the interior of the workpiece can.

Da nicht nur eine zu hohe Temperatur, sondern auch eine zu lange Erhitzungszeit die Bildung eines feinkörnigen Martensits verhindert, ist das Erhitzen nach .dem erfindungsgemäß durchzuführenden Verfahren vorteilhaft, denn es kann bei Kühlung der Oberfläche während des Erhitzens dem Werkstück eine viel höhere Leistung aufgedrückt werden als ohne Kühlung,der Oberfläche. Bis jetzt konnte besonders bei Erhitzung von Werkstücken zum Zwecke des nachfolgenden tieferen Einhärtens nur eine beschränkte Leistung verwendet werden, da die Verwendung einer höheren Leistung an der übermäßigen Erhitzung der Oberfläche scheiterte.Because not only too high a temperature, but also too long a heating time prevents the formation of a fine-grain martensite, the heating after .dem The method to be carried out according to the invention is advantageous because it can be carried out with cooling Much higher power is applied to the workpiece during heating of the surface are considered to be without cooling, the surface. Up until now, it was especially effective when heated of workpieces for the purpose of the subsequent deeper hardening only a limited one Power used because the use of a higher power at the excessive Heating the surface failed.

Es ist nicht vorteilhaft, die Temperatur der Oberfläche unter die Temperatur der Barunterliegenden Schichten zu senken, da in diesem Falle auch eine Abwanderung der in den tieferliegenden Schichten erzeugten Wärme zur Oberfläche hin erfolgen würde. Die Abkühlung der Oberfläche wird daher vorteilhaft nicht allzu schroff erfolgen, z. B. durch vorgewärmte Gase, welche die Oberfläche vor Überhitzung schützen.It is not beneficial to keep the temperature of the surface below that Lower the temperature of the layers below the bar, as in this case also a Migration of the heat generated in the deeper layers to the surface would take place. The cooling of the surface is therefore not too advantageous be done abruptly, e.g. B. by preheated gases, which prevent the surface from overheating protection.

Um die Vorwärmung dieser Gase ohne Verschlechterung des Wirkungsgrades der Anlage zu erzeugen, ist es vorteilhaft, dieselben in ihrer Gesamtheit oder teilweise zur Kühlung der Induktionsspule zu benutzen. Diese in der Induktionsspule erhitzten Gase werden durch Öffnungen, die seitlich oder unterhalb derselben angebracht sind, auf den zu härtenden Gegenstand geleitet. Auch kann als Gasleitung ein besonderes Rohr mit Düsen vorgesehen werden, durch welche das erhitzte Gas, z. B. Luft, Stickstoff od. dgl., auf das erhitzte Werkstück gepreßt wird.To preheat these gases without deteriorating the efficiency of the plant, it is advantageous to use them in their entirety or in part to use for cooling the induction coil. These heated in the induction coil Gases are released through openings on the side or below the same, directed to the object to be hardened. A special gas line can also be used Pipe can be provided with nozzles through which the heated gas, e.g. B. air, nitrogen or the like, is pressed onto the heated workpiece.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch beim reinen Erhitzen oder Ausglühen eines Gegenstandes Verwendung finden, z. B. bei der Vorwärmspule, welche vor der eigentlichen Erhitzungsspule angeordnet ist, um einen zu härtenden Gegenstand auf eine gewisse Temperatur zu bringen, bevor .die weitere Erhitzung durch 'die Hauptspule erfolgt.The inventive method can also with pure heating or Find annealing an object use, z. B. in the preheating coil, which is arranged in front of the actual heating coil, around an object to be hardened to a certain temperature before. the further heating by the Main coil takes place.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for inductive heating of workpieces, preferably for hardening steel, by subsequent quenching, characterized in that when heated, the entire workpiece surface is cooled so much that one Overheating on the surface is avoided, while the underlying material layers heated to the required temperature. z. Method according to claim i, characterized in that the surface .to almost the most favorable hardening temperature is cooled down. 3. The method according to claim r and a, characterized in that that the coolant is preheated. q .. method according to claim 3, characterized in that that preheated gases are used as coolants. 5. The method according to claim 3 or q., Characterized in that gases are used as the coolant which were previously used to cool the inductor or other parts of the system and were preheated in the process became.