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Verfahren und Vorrichtung zum Wärmebehandeln von Metallkörpern Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Wärmebehandeln
von Metallkörpern und strebt eine selbsttätige und fortlaufende Behandlung an, wie
sie bei einer Massenfabrikation erforderlich ist. Insbesondere betrifft die Erfindung
eine Vorrichtung mit induktiver Erhitzung der Metallkörper, die sowohl zum oberflächlichen
als auch zum Durcherhitzen geeignet ist. Außerdem soll auch die Möglichkeit vorhanden
sein, nicht den gesamten Metallkörper, sondern nur einen Teil davon zu erhitzen,
während ein anderer Teil kühl bleibt. Es kann sich dabei sowohl um massive Metallkörper
beliebiger Gestalt als auch um Hohlkörper handeln, wie beispielsweise um Granaten.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß in einem Gestellrahmen
eine lotrecht bewegliche Tragvorrichtung vorgesehen ist, die einen um eine Achse
verschwenkbaren Teil besitzt, der in der einen Schwenklage die zu behandelnden Metallkörper
von schräg oben aufnimmt, sie dann in eine lotrechte Lage bringt und von unten in
eine ortsfeste Induktionsheizvorrichtung einführt, nach Beendigung der Erhitzung
durch eine lotrechte Abwärtsbewegung den Körper aus der Induktionsvorrichtung entfernt
und durch eine anschließende Schwenkbewegung nach der entgegengesetzten Seite den
Metallkörper schräg abwärts auf eine Gleitbahn befördert, auf der der Körper in
einen Kühlbehälter od. dgl. gelangt, um dann der weiteren Behandlung unterworfen
zu werden.
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Mit der lotrecht beweglichen Tragvorrichtung für die Metallkörper
ist ein Flüssigkeitsbehälter verbunden und so angeordnet, daß der Metallkörper
bei
dem Erhitzungsvorgang in der Induktionsvorrichtung mit seinem unteren Ende in eine
Kühlflüssigkeit eintaucht und somit beim Erhitzen des übrigen Teiles des Körpers
kühl bleibt. Das kann beispielsweise dann nötig sein, wenn die Wärmebehandlung im
Anlassen eines gehärteten Metallkörpers besteht, dessen eines Ende jedoch hart bleiben
soll, wie beispielsweise die Spitze einer Granate.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung bestehen in der Steuerung
der einzelnen Bewegungen des Werkstückes und sind im folgenden beschrieben.
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Die Erfindung hat den Vorteil, daß bei einer Massenfabrikation ein
selbsttätiger und fortlaufender Betrieb möglich ist, wobei die Wärmebehandlung stets
genau eingehalten und den Erfordernissen des Werkstückes weitestgehend angepaßt
werden kann. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der Einfachheit und Zuverlässigkeit,
so daß auch bei ununterbrochenem Betrieb Betriebsstörungen vermieden werden.
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Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes.
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Fig. i ist eine Längsansicht der Vorrichtung; Fig. 2 ist eine Ansicht
der Vorrichtung in Richtung des Pfeiles I in Fig. i gesehen, und zwar in der Lage,
bei der das Werkstück in die Vorrichtung eingeführt wird; Fig. 3 desgleichen in
der Lage, bei der das eingefügte Werkstück in die lotrechte Lage verschwenkt ist,
jedoch noch nicht in die Induktionsvorrichtung eingeführt ist; Fig. q. desgleichen
mit dem in die Induktionsvorrichtung eingeführten Werkstück; Fig. 5 ist eine Ansicht
der Vorrichtung in Richtung des Pfeiles II in Fig. i.
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Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel handelt es sich darum,
Hohlkörper, in diesem Fall den zylindrischen Teil von Granaten, mittels induktiver
Erwärmung auf eine Temperatur von etwa 7oo bis 750° C zu bringen, während die Spitzen
dieser Granaten für die Zeitdauer der Erhitzung in einem Wasserbad von etwa 2o°
C kühl gehalten werden sollen. Nach Beendigung dieses Glühprozesses müssen die Granaten
sofort in einem Behälter, welcher mit etwa 8o° C warmem Wasser gefüllt ist, abgeschreckt
und aus diesem Behälter heraus der weiteren Bearbeitung zugeführt werden.
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Die induktive Erwärmung des zylindrischen Teiles der Granaten erfolgt
in der Weise, daß dieselben mit nach unten gekehrter Spitze in eine Spule eingeführt
werden. Diese Spule wird entweder direkt oder aber unter Zwischenschaltung eines
Einphasenspezialtransformators an das zur Verfügung stehende Werknetz normaler Niederspannung
und Frequenz angeschlossen. Da es sich in den meisten Fällen um ein Drehstromnetz
handelt und gleiche Belastung der drei Phasen erwünscht ist; werden drei Glühspulen
zu einem System oder einer Station zusammengefaßt und der Anschluß :auf die drei
Phasen gleichmäßig verteilt. Die drei Glühspulen sind senkrecht nebeneinander fest
in einem Eisengerüst montiert. Die zu glühenden Granaten werden von unten in diese
Spulen durch eine Traverse eingebracht. Gleichzeitig damit wird ein Wasserbehälter
von unten an die Spule herangeführt, so daß die Spitzen der Hohlkörper im Wasser
dieses Behälters stehen. Nachdem die Glühung beendet ist, wird der Wasserbehälter
gleichzeitig mit der Traverse und den Hohlkörpern abgesenkt. Die Traverse führt
bei ihrer Abwärtsbewegung eine Kippbewegung aus, so daß die Hohlkörper über den
Rand des Wasserbehälters hinweg auf eine Gleitbahn gelangen und von dort der weiteren
Bearbeitung zugeführt werden. Die Vorrichtung ist nunmehr zur Aufnahme weiterer
Hohlkörper bereit.
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Im einzelnen ist die Vorrichtung wie folgt aufgebaut: Auf einem Eisenkonstruktionsrahmen
.-1 sind vier Rundführungen B angeordnet.
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An diesen Rundführungen gleitet ein kastenförmiger, oben offener Wasserbehälter
C, welcher durch einen Preßluftzylinder D gehoben bzw: gesenkt wird, und welcher
zwei einstellbare Ablaufröhre C zur Konstanthaltung des Wasserspiegels besitzt.
Auf dem Rahmen E, welcher den Wasserbehälter C trägt, ruht eine Traverse F, welche
ebenfalls zusammen mit dem Wasserbehälter an den Rundführungen senkrecht auf und
ab bewegt und außerdem in den Lagern G um ihre Längsachse gekippt werden kann. Diese
Traverse trägt die drei Halteköpfe zur Aufnahme der zu glühenden Hohlkörper. An
dem Rahmen , H, welcher die RunidfÜhrungen B miteinander verbindet, sind die drei
in je einem gußeisernen Gehäuse J eingebauten eisengekoppelten Glühspulen K aufgehängt.
Die kippbare Traverse F, welche die Halteköpfe trägt, steht über eine Seilscheibe
L und ein Drahtseil 31
mit der Kulisse N in Verbindung, welche durch den Winkelhebel
O gesteuert wird. An der kippbaren Traverse F ist eine Kühlwasserleitung 1' verlegt,
welche in drei Düsen innerhalb der Halteköpfe einmündet. Diese Kühlwasserleitung
P wird geöffnet bzw. geschlossen durch das Ventil R, welches durch eine Schubstange
S mit der Traverse F verbunden ist und geschlossen bleibt, solange die Traverse
in ihrer tiefsten Stellung steht, und sich öffnet, sobald die Traverse nach oben
gefahren wird. Durch diese Düsen soll eine zusätzliche Kühlung der Geschoßspitzen
während des Glühprozesses erreicht werden.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende Es wird angenommen,
daß sich die Vorrichtung im Betriebszustand (gemäß Fig. 2) befindet, d. h. der Behälter
C ist in die untere Stellung abgesenkt. Die Traverse F ist um etwa 30° C nach vorn
gekippt, bereit zur Aufnahme von drei Hohlkörpern (punktierte Stellung). Der Bedienungsmann
setzt nun @die Hohlkörper dn die Halteköpfe ein und betätigt anschließend einen
Druckknopfschalter, welcher in ider Zeichnung nicht sichtbar ist und welcher das
elektromagnetisch gesteuerte Ventil D' des Druckluftzylinders D öffnet. Dadurch
wird der Wasserbehälter C an den
Führungen B aufwärtsbewegt und
nimmt auf diesem Wege die Traverse P mit den eingesetzten Hohlkörpern mit, nachdem
die Traverse F durch den Mitnehmer T senkrecht gestellt wurde. Die nunmehr erfolgende
gemeinsame Aufwärtsbewegung der Traverse und des Wasserbehälters setzt sich so lange
fort, bis die Zentriervorrichtung U an dem einstellbaren Anschlag V anliegt. Damit
ist die Stellung der Hohlkörper in der Glühspule einwandfrei fixiert. Die Zentriervorrichtungen
U reichen im Ruhezustande, also ohne eingesetzte Hohlkörper, bis unter die Unterkante
der Glühspulen K und verhindern dadurch eine etwaige Beschädigung des Spulengehäuses
J bzw. der Spulen K, indem sie nicht einwandfrei eingesetzte Hohlkörper beim Hochfahren
des Behälters C und der Traverse F mechanisch zentrieren.
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Sobald der Behälter C zusammen mit der Traverse F in der oberen Endstellung
angekommen ist (Fig. i und 4), wird durch einen in der Zeichnung nicht sichtbaren
Endschalter, einen sogeniannten Türkontakt"das Hauptschütz eingeschaltet, welches
den eigentlichen Glühprozeß einleitet. Während der Aufwärtsbewegung des Behälters
C und der Traverse F wurde das Ventil R der Kühlwasserleitung P durch die Schubstange
S geöffnet, so daß die Spitzen der Hohlkörper, «-elche im Wasserbad des Behälters
C stehen, während der Dauer des Glühprozesses zusätzlich durch die Düsen gekühlt
werden.
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Nachdem die Hohlkörper die erforderliche Temperatur erreicht haben,
werden durch einen Festmengenzähler über ein Hilfsschütz das weiter oben erwähnte
Hauptschütz und damit die Glühspulen K abgeschaltet und damit der Glühprozeß unterbrochen.
Dieser Festmengenzähler ist ein normaler Einphasenzähler mit einem zusätzlichen
Hilfskontakt, welcher von dem Triebwerk des Zählers betätigt wird, d. h. der Kontakt
schließt einen Hilfsstromkreis, sobald die Scheibe des Zählers eine bestimmte, vorher
festgelegte Anzahl von Umdrehungen gemacht hat und damit von der Station eine bestimmte
Anzahl kWh verbraucht worden ist. Durch diesen Hilfsstromkreis wird über das vorerwähnte
Hilfsschütz das Hauptschütz der Anlage betätigt.
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Sobald nun der Glühprozeß durch den Festmengenzähler unterbrochen
ist, wird gleichzeitig damit das elektromagnetisch gesteuerte Ventil D' des Druckluftzylinders
D geschlossen und ein damit mechanisch gekuppeltes Auslaßventil, welches frei ausbläst,
geöffnet. Dadurch entweicht die noch .in dem Zylinder befindliche Druckluft nach
außen, und der Behälter C mit der Traverse F sinken durch ihr Eigengewicht an den
Rundführungen B abwärts. Diese Abwärtsbewegung des Behälters C gemeinsam mit der
Traverse F erfolgt solange, bis die letztere durch die Bolzen W und die Muttern
K an einer weiteren Bewegung nach unten gehindert wird und in der eingestellten
Höhe stehenbleibt, während der Behälter C weiter abwärts gleitet.
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Der Behälter C dreht nun auf seiner weiteren Abwärtsbewegung über
die Seilscheibe L mittels des Drahtseiles M der Kulisse N und des Winkelhebels O
die Traverse F in den Lagern G aus ihrer senkrechten Stellung um etwa 9o biss ioo°
C heraus und bewirkt dadurch ein Herauskippen der Hohlkörper auf eine Gleitbahn,
welche über einem Abschreckbottich endet (Fig. 2). Kurz bevor der Behälter C in
seiner unteren Endstellung angekommen ist, läuft der Winkelhebel O auf den Anschlag
Z auf und gibt dadurch den Längsschlitz in der Kulisse N frei. Durch das
Gegengewicht NG
wird jetzt die von den Hohlkörpern entlastete Traverse F zurückgedreht,
und zwar in die punktierte Stellung, d. h. um etwa 30° C, aus der senkrechten Stellung
heraus nach vorn geneigt. Die Vorrichtung ist somit wieder zur Aufnahme weiterer
Werkstücke bereit.