DE972404C - Verfahren und Vorrichtung zum fortschreitenden induktiven Oberflaechenhaerten von kurvenfoermig verlaufenden Werkstueckflaechen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum fortschreitenden Oberflächenhärten von kurvenförmig verlaufenden Werkstückflächen mittels eines einen Heizfleck erzeugenden induktiven Erhitzers und anschließendem Abschrecken der erhitzten Werkstückzone.

Die Aufgabe, kurvenförmig verlaufende Werkstückflächen, z. B. gekrümmt geschnittene Schmalseiten von Blechen, Platten oder auch gebogenes Stabmaterial, auf induktivem Wege zu härten, wurde bei Vorversuchen des Patentsuchers mittels Induktionsspulen zu lösen versucht, die an der Werkstückfläche entlangbewegt wurden. Bei einer solchen Anordnung wird verlangt, daß die Spulenachse stets normal zur Kurve gehalten wird und außerdem, daß der Kopplungsabstand, d. h. der Abstand zwischen der ersten Spulenwindung und der Werkstückfläche, stets gleichbleibt. Diese beiden Bedingungen ergaben einen verwickelten Aufbau der Härtevorrichtung, da für die Steuerung Kopiereinrichtungen erforderlich sind sowie Vorkehrungen, um an jeder Stelle des Kurvenverlaufs die richtige Lage der Spulenachse einzuhalten.

Die Erfindung geht einen einfacheren Weg zur Lösung dieser Aufgabe. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein als einzelner wassergekühlter Heizleiter gestalteter Induktor verwendet wird, der beim Vorschub entlang der zu härtenden Fläche mit leichtem Anpreßdruck in Berührung mit dem Werkstück steht.

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Das erfindungsgemäße Verfahren ist für äußere und innere Kurvenbahnen mit nicht allzu schroffem Steigungswinkel anwendbar, wie sie in der Praxis häufig anzutreffen sind. Ein Vorteil des Verfahrens liegt darin, daß auch Flächen, deren Kurvenverlauf dicht beieinander liegende Wendepunkte aufweist, ohne Mühe einwandfrei induktiv gehärtet werden können, was bei Verwendung der eingangs erwähnten Induktionsspule nicht möglich ist, da ihr ίο Durchmesser in jedem Falle größer ist als die Breite eines als einzelner Heizleiter gestalteten Induktors. Mittelbar bringt das Verfahren den Vorteil, daß die Härtevorrichtung einen äußerst einfachen Aufbau erhält, da zum Ausfahren der Werkstückkurve nur geradlinige Arbeitsbewegungen in der Längs- und Querrichtung erforderlich sind. Es wird nur eine einfache Vorschubeinrichtung benötigt sowie eine Einrichtung, durch die das Werkstück und der Induktor mit leichtem Anpreßdruck in Berührung gehalten werden. Der Induktor stellt gewissermaßen selbst den Taster und die kurvenförmige Werkstückfläche selbst die Schablone dar. Eine Störung des elektromagnetischen Heizvorganges tritt bei den kleinen Neigungen der zu härtenden Kurvenbahn nicht ein, da sie sich nur in einer unbedeutenden Änderung der Heizwirkung bemerkbar machen.

Der Induktor zur Ausführung des Verfahrens kann eine ebene Kopplungsfläche haben, die mit der Werkstückfläche in Berührung gelangt. Vorteilhaft aber verläuft seine Kopplungsfläche entweder der Breite oder der Höhe nach oder sowohl der Breite als auch der Höhe nach ballig. Diese Ausführungen sind besonders vorteilhaft, wenn die Kurve, nach der die zu härtende Werkstückfläche verläuft, sich aus aneinandergereihten geraden und gekrümmten Linienstücken zusammensetzt. Es findet dann auf den Flächenabschnitten, die nach einer Geraden verlaufen, immer nur eine Linien- oder Punktberührung zwischen Induktor und Werkstückfläche statt, und es wird stets eine optimale Kopplung erreicht, und zwar ohne besonderes Zutun, lediglich durch ein sanftes Anpressen des Werkstückes gegen den Induktor, bzw. umgekehrt. Die Härtetiefe ist dabei von einer bemerkenswerten Gleichmäßigkeit. In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand an Hand einer beispielsweisen Härtevorrichtung dargestellt.

Fig. ι zeigt die Härtevorrichtung in Draufsicht; Fig. 2 zeigt die Berührung des Induktors mit dem Werkstück;

Fig. 3 bis 7 zeigen Ausführungsformen des Induktors.

Der Induktor 1 ist ein einzelner U-förmig gebogener Heizleiter aus Kupfer, von z. B. rechteckigem Hohlquerschnitt. Der wassergekühlte Leiter ι ist in die Anschlußstutzen 4 des vorgeschalteten Hochfrequenztransformators T eingelötet. Zur Verbreiterung der Zuleitungen zum Heizleiter 1 sind mit diesem die Endbleche 2 hart verlötet. Die Endbleche 2 fassen den gleichartig geformten feldverbessernden Massekern 3. Neben dem Induktor ist an dem Härtekopf eine Düse 5 vorgesehen, aus der die Abschreckflüssigkeit in einer noch näher zu beschreibenden Weise gespritzt wird. Das Werkstück W hat eine kurvenförmig verlaufende Fläche 6 mit geradliniger Kante, die zu härten ist. Es ist beispielsweise auf einem Kreuzschlitten angeordnet. Der Unterschlitten, der zur Erzielung einer leichtgehenden Bewegung zweckmäßig eine Wälzrollenführung hat, wird z. B. durch eine Feder oder eine hydraulische oder pneumatische Druckvorrichtung so gegen den Induktor 1 verschoben, daß dieser mit leichtem Druck gegen die Werkstückfläche 6 anliegt. Der Oberschlitten, auf den das Werkstück aufgespannt ist, wird in Richtung des eingezeichneten Pfeiles gegenüber dem Induktor r längsverschoben. Bei den kleinen Neigungen der Kurvenbahn 6 kann mit einem gleichmäßigen Vorschub gearbeitet werden. Durch Beeinflussung des Vorschubgetriebes von der Querbewegung aus kann die Vorschubgeschwindigkeit aber auch entsprechend der Änderung der Krümmung geändert werden.

Der in Fig. 3 dargestellte Induktor hat eine der Höhe nach geradlinige Kopplungsfläche 7. Sie kann der Breite nach, wie im Querschnitt nach Fig. 4 dargestellt, ebenfalls geradlinig sein oder, wie in Fig. 5 im Querschnitt dargestellt, leicht konvex verlaufen. Der Heizleiter 1 kann aber auch, wie in Fig. 6 dargestellt, einen kreisförmigen Querschnitt haben. Nach Fig. 7 hat die Kopplungsfläche 7 des Induktors 1 der Höhe nach konvexen Verlauf. Der Krümmungsradius ist verhältnismäßig schwach. Im Querschnitt gesehen kann die Kopplungsfläche des Induktors gemäß Fig. 7 der Breite nach entsprechend Fig. 5 oder 6 ausgeführt sein. Ist die Erzeugende der zu härtenden Kurvenbahn keine Gerade sondern eine konkav oder konvex gekrümmte Linie, so wird der Induktor 1 bzw. seine Kopplungsfläche dieser Erzeugenden angepaßt, und zwar im Sinne der vorbeschriebenen Regeln.

Sind Werkstücke zu härten, die eine in sich geschlossene Kurvenbahn haben, die geringe Abweichungen von der Kreisform aufweist, so wird eine kreisförmige Vorschubbewegung vorgesehen, wobei der Induktor etwa durch eine Federung radial leicht angedrückt wird.

Die in Fig. 2 dargestellte Abschreckdüse 5 entläßt einen laminaren Wasserstrahl mäßiger Strömungsgeschwindigkeit, der direkt auf die Heizstelle fließt. Die Heizleistung ist dabei aber so groß, daß sie die Kühlungsverluste ohne weiteres überwindet und sich das sogenannte Leidenfrostsche Phänomen einstellt, wonach die Glut durch Dampfbildung vor stärkerer Abkühlung geschützt wird. Erst wenn infolge des Werkstückvorschubes in der eingezeichneten Pfeilrichtung die Glut aus der Heizzone heraustritt, setzt sich wegen der fehlenden Leistungszufuhr für die Dampfbildung die Kühlung durch und bewirkt die Abschreckung. Die Leidenfrostsche Linie als Kühlgrenze verbürgt eine Abschreckung, die tatsächlich von der Glühtemperatur bei etwa 8oo° C an beginnt, und zwar bei gleichmäßiger Strömung und Heizung stets bei der gleichen Temperatur.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   ι. Verfahren zum fortschreitenden induktiven Oberflächenhärten von kurvenförmig verlaufenden Werkstückflächen mittels eines einen Heizfleck erzeugenden wassergekühlten Induktors und anschließendem Abschrecken der erhitzten Werkstückzone, dadurch gekennzeichnet, daß ein als einzelner Heizleiter gestalteter Induktor verwendet wird, der beim Vorschub entlang der zu härtenden Fläche mit leichtem Anpreßdruck in Berührung mit dem Werkstück steht.
2. 2. Induktor zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß seine mit der Werkstückfläche in Berührung gelangende Kopplungsfläche entweder der Breite oder der Höhe oder sowohl der Breite als auch der Höhe nach ballig verläuft.

   In Betracht gezogene ältere Patente:
   Deutsches Patent Nr. 841 180.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen

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