DE102014106907A1

DE102014106907A1 - Movable induction unit for heat treatment of a workpiece

Info

Publication number: DE102014106907A1
Application number: DE102014106907.2A
Authority: DE
Inventors: Vitali Sonnengrün; Klaus Börroth; Manuel Horch; Peter Döpker
Original assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-05-16
Filing date: 2014-05-16
Publication date: 2015-11-19

Abstract

Ein Induktionsgerät zur Wärmebehandlung eines Werkstücks weist in einem Gehäuse einen Werkstückaufnahmeraum mit einem Induktor und benachbart zum Werkstückaufnahmeraum eine Düsenkammer zur Aufnahme eines Schutzgases auf, wobei in die Wandung zwischen Düsenkammer und Werkstückaufnahmeraum mindestens eine Strömungsöffnung eingebracht ist.An induction device for heat treatment of a workpiece has in a housing a workpiece receiving space with an inductor and adjacent to the workpiece receiving space on a nozzle chamber for receiving a protective gas, wherein in the wall between the nozzle chamber and workpiece receiving space at least one flow opening is introduced.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein verfahrbares Induktionsgerät zur Wärmebehandlung eines Werkstücks, insbesondere einer Zahnstange oder eines Ritzels für ein Lenksystem. The invention relates to a movable induction device for heat treatment of a workpiece, in particular a rack or a pinion for a steering system.

Zahnstangen und Ritzel in Lenksystemen in Fahrzeugen dienen zur Bewegungsübertragung der vom Fahrer über das Lenkrad erzeugten Lenkbewegung auf die lenkbaren Räder des Fahrzeugs, hierbei wird die rotatorische Lenkbewegung in eine lineare Stellbewegung umgesetzt. Die Zahnstangen und Ritzel unterliegen über die Lebensdauer hohen mechanischen Anforderungen, sie werden daher zur Härtung üblicherweise induktiv wärmebehandelt. Hierbei wird über einen stromdurchflossenen Induktor ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, das im elektrisch leitfähigen Werkstück Wirbelströme induziert, welche zu der gewünschten Erwärmung des Werkstücks führen. An der Oberfläche des Werkstücks entsteht bei der Erwärmung durch Verzunderung eine Oxidationsschicht, die mechanisch entfernt werden muss, beispielsweise durch Bürsten, Abstrahlen, Wälzfräsen oder dergleichen. Eine vollständige Entfernung der Oxidschicht ist auch im Hinblick auf die Vermeidung von Störungen durch abgeplatzte Schichtpartikel von Bedeutung. Racks and pinions in steering systems in vehicles serve to transmit the movement of the steering wheel generated by the driver via the steering wheel on the steerable wheels of the vehicle, in this case, the rotational steering movement is converted into a linear positioning movement. The racks and pinions are subject to high mechanical requirements over the lifetime, they are therefore usually heat treated inductively for curing. In this case, an alternating magnetic field is generated via a current-carrying inductor, which induces eddy currents in the electrically conductive workpiece, which lead to the desired heating of the workpiece. Upon heating by scaling, an oxidation layer is formed on the surface of the workpiece which must be removed mechanically, for example by brushing, blasting, hobbing or the like. A complete removal of the oxide layer is also important in terms of avoiding interference from chipped layer particles.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verfahrbares Induktionsgerät, das zur Wärmebehandlung eines Werkstücks eingesetzt wird, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen so auszubilden, dass die Erzeugung einer Oxidschicht an der Werkstückoberfläche vermieden wird. The invention is based on the object, a movable induction device that is used for heat treatment of a workpiece, with simple constructive measures in such a way that the generation of an oxide layer on the workpiece surface is avoided.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an. This object is achieved with the features of claim 1. The dependent claims indicate expedient developments.

Das erfindungsgemäße, verfahrbare Induktionsgerät wird zur Wärmebehandlung von elektrisch leitenden Werkstücken eingesetzt, insbesondere zur Wärmebehandlung von Zahnstangen oder Ritzeln für ein Lenksystem in einem Fahrzeug. Das Induktionsgerät weist einen Induktor auf, bei dessen Bestromung ein Magnetfeld erzeugt wird, das in dem elektrisch leitfähigen Werkstück zu Wirbelströmen führt, welche eine Erwärmung des Werkstückes zur Folge haben. Die Erwärmung erfolgt lokal im Bereich des Induktors, wobei über eine Relativbewegung zwischen dem Induktionsgerät und dem zu behandelnden Werkstück die Werkstückoberfläche in den gewünschten Abschnitten gehärtet wird. Das Induktionsgerät ist grundsätzlich verfahrbar ausgebildet, so dass das Induktionsgerät entlang des ortsfest gehaltenen Werkstücks bewegt werden kann. Verfahrbarkeit schließt hierbei sowohl eine manuelle Bewegung des Induktionsgerätes als auch eine maschinell geführte Bewegung ein. Des Weiteren ist es auch möglich, das Induktionsgerät ortsfest zu halten und das Werkstück relativ zu dem Induktionsgerät zu bewegen. The movable induction device according to the invention is used for the heat treatment of electrically conductive workpieces, in particular for the heat treatment of toothed racks or pinions for a steering system in a vehicle. The induction device has an inductor, during the energization of which a magnetic field is generated which leads to eddy currents in the electrically conductive workpiece, which result in heating of the workpiece. The heating takes place locally in the region of the inductor, wherein the workpiece surface is hardened in the desired sections via a relative movement between the induction device and the workpiece to be treated. The induction device is designed to be movable in principle, so that the induction device can be moved along the stationary held workpiece. Movability includes both manual movement of the induction unit and machine-guided movement. Furthermore, it is also possible to hold the induction device stationary and to move the workpiece relative to the induction device.

Um eine Oxidationsschicht durch Verzunderung der Oberfläche zu verhindern, ist das Gehäuse des Induktionsgerätes zur Aufnahme von Schutzgas ausgebildet, das eine Verzunderung der Oberfläche des wärmebehandelten Werkstückes verhindern soll. Das Schutzgas verdrängt zumindest weitgehend den Sauerstoff in unmittelbarer Umgebung der wärmebehandelten Werkstückbereiche, wodurch eine Oxidation der Werkstoffoberfläche verhindert wird. Als Schutzgas kommt ein Edelgas wie beispielsweise Stickstoff oder Argon in Betracht. In order to prevent an oxidation layer by scaling the surface, the housing of the induction device for receiving protective gas is formed, which is to prevent scaling of the surface of the heat-treated workpiece. The protective gas displaces at least largely the oxygen in the immediate vicinity of the heat-treated workpiece areas, whereby oxidation of the material surface is prevented. Suitable inert gas is a noble gas such as nitrogen or argon into consideration.

In dem Gehäuse des Induktionsgerätes befindet sich ein Werkstückaufnahmeraum, der zur Aufnahme des zu behandelnden Werkstückes dient. Außerdem befindet sich im Gehäuse eine Düsenkammer zur Aufnahme des Schutzgases, wobei die Düsenkammer über eine Wandung von dem Werkstückaufnahmeraum separiert ist und in die Wandung mindestens eine Strömungsöffnung zum Überleiten des Schutzgases von der Düsenkammer in den Werkstückaufnahmeraum eingebracht ist. Mit dieser Ausführung ist zum einen gewährleistet, dass Schutzgas in den Werkstückaufnahmeraum einströmt, so dass die induktive Wärmebehandlung in einer Schutzgasatmosphäre stattfindet und eine Verzunderung durch Oxidation der Werkstückoberfläche vermieden wird. Zum andern erfolgt ein definierter Übertritt des Schutzgases von der Düsenkammer in den Werkstückaufnahmeraum durch die mindestens eine Strömungsöffnung in der separierenden Wandung, wobei die Öffnung so gestaltet werden kann, dass eine definierte Strömung des Schutzgases in den Werkstückaufnahmeraum hinein erzeugt werden kann. Es können zum Beispiel durch Druck- und Konzentrationsunterschiede zwischen der Düsenkammer und dem Werkstückaufnahmeraum Turbineneffekte mit einer erhöhten Strömungsgeschwindigkeit des Schutzgases erreicht werden. Die aktuell beim Induktionshärten betroffenen Werkstückbereiche können auf diese Weise gezielt mit dem Schutzgas zur Verhinderung der Oberflächenoxidation angeströmt werden. In the housing of the induction device is a workpiece receiving space, which serves to receive the workpiece to be treated. In addition, in the housing is a nozzle chamber for receiving the protective gas, wherein the nozzle chamber is separated via a wall of the workpiece receiving space and in the wall at least one flow opening for passing the protective gas is introduced from the nozzle chamber into the workpiece receiving space. With this design it is ensured, on the one hand, that protective gas flows into the workpiece receiving space, so that the inductive heat treatment takes place in a protective gas atmosphere and scaling due to oxidation of the workpiece surface is avoided. On the other hand, a defined transfer of the protective gas from the nozzle chamber into the workpiece receiving space takes place through the at least one flow opening in the separating wall, wherein the opening can be designed so that a defined flow of the protective gas can be generated in the workpiece receiving space. It can be achieved, for example, by pressure and concentration differences between the nozzle chamber and the workpiece receiving space turbine effects with an increased flow velocity of the protective gas. The workpiece areas currently affected during induction hardening can be targeted in this way with the inert gas to prevent surface oxidation.

Die Düsenkammer besteht aus einer oder mehreren Teilkammern. Falls mehrere Teilkammern vorgesehen sind, beispielsweise zwei Teilkammern, sind diese vorzugsweise über einen oder mehrere Trennstege voneinander separiert. Die Trennstege sind entweder strömungsdicht ausgeführt, so dass auch die Teilkammern strömungsdicht voneinander separiert sind, oder weisen mindestens eine Strömungsöffnung auf, so dass die Teilkammern strömungsverbunden sind. The nozzle chamber consists of one or more sub-chambers. If a plurality of sub-chambers are provided, for example, two sub-chambers, these are preferably separated from each other via one or more dividers. The partitions are either designed flow-tight, so that the sub-chambers are separated from each other flow-tight, or have at least one flow opening, so that the sub-chambers are fluidly connected.

Gemäß einer zweckmäßigen weiteren Ausführung weist die Wandung zwischen der Düsenkammer und dem Werkstückaufnahmeraum eine Vielzahl von Strömungsöffnungen auf, über die das Schutzgas in den Werkstückaufnahmeraum einströmen kann. Dies erlaubt insbesondere eine gleichmäßige Anströmung der aktuell wärmebehandelten Bereiche des Werkstückes. According to an expedient further embodiment, the wall between the nozzle chamber and the workpiece receiving space has a plurality of flow openings through which the protective gas can flow into the workpiece receiving space. This allows in particular a uniform flow of the currently heat-treated areas of the workpiece.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung umschließt die Düsenkammer den Werkstückaufnahmeraum ganz oder teilweise ringförmig. Der Werkstückaufnahmeraum befindet sich vorzugsweise zentral in dem Gehäuse des Induktionsgerätes und besitzt einen kreisförmigen Querschnitt, die Düsenkammer umschließt den Werkstückaufnahmeraum konzentrisch. Die Wandung zwischen der Düsenkammer und dem Werkstückaufnahmeraum bildet einen Düsenring, in den die Strömungsöffnungen eingebracht sind. Diese sind vorzugsweise gleichmäßig oder annähernd gleichmäßig über den Umfang und über die axiale Höhe verteilt in den Düsenring eingebracht. According to a further expedient embodiment, the nozzle chamber encloses the workpiece receiving space completely or partially annular. The workpiece receiving space is preferably located centrally in the housing of the induction device and has a circular cross-section, the nozzle chamber enclosing the workpiece receiving space concentrically. The wall between the nozzle chamber and the workpiece receiving space forms a nozzle ring, in which the flow openings are introduced. These are preferably uniformly or approximately evenly distributed over the circumference and distributed over the axial height in the nozzle ring.

Die Düsenkammer ist von einer vorzugsweise konzentrisch angeordneten, ringförmigen Schutzgas-Aufnahmekammer umschlossen, in die zunächst das Schutzgas von einer Schutzgasquelle kommend eingeleitet wird, wobei in die Ringwandung zwischen der außen liegenden Schutzgas-Aufnahmekammer und der weiter innen liegenden Düsenkammer mindestens eine Strömungsöffnung für das Schutzgas eingebracht ist. Das Schutzgas kann somit von der Schutzgas-Aufnahmekammer in die innen liegende Düsenkammer übertreten, die ihrerseits den Werkstückaufnahmeraum umschließt. Somit ergibt sich eine Strömungsführung von der Schutzgasquelle in die Schutzgas-Aufnahmekammer, von der das Schutzgas über die Strömungsöffnung radial nach innen in die Düsenkammer überströmt, von der das Schutzgas weiter radial nach innen über die Strömungsöffnung in der Wandung zum Werkstückaufnahmeraum strömt. The nozzle chamber is surrounded by a preferably concentrically arranged, annular protective gas receiving chamber into which initially the protective gas is introduced from a protective gas source, wherein at least one flow opening for the protective gas in the annular wall between the outer shielding gas receiving chamber and the nozzle chamber located further inside is introduced. The protective gas can thus pass from the protective gas-receiving chamber into the nozzle chamber inside, which in turn encloses the workpiece receiving space. This results in a flow guidance from the protective gas source into the protective gas receiving chamber, from which the protective gas flows over the flow opening radially inwardly into the nozzle chamber, from which the protective gas continues to flow radially inwards over the flow opening in the wall to the workpiece receiving space.

Es kann zweckmäßig sein, dass sich die Strömungsöffnungen in der Ringwandung zwischen der Schutzgas-Aufnahmekammer und der Düsenkammer einerseits und in der Wandung zwischen der Düsenkammer und dem Werkstückaufnahmeraum andererseits im Hinblick auf ihre Querschnittsfläche unterscheiden. Hierbei ist es zweckmäßig, dass die Strömungsöffnung in der radial außen liegenden Wandung eine größere Querschnittsfläche aufweist als die Strömungsöffnung in der radial innen liegenden Wandung, um den Turbineneffekt zu erreichen bzw. zu verstärken. Vorteilhafterweise sind in die außen liegende Wandung weniger Strömungsöffnungen eingebracht als in die innen liegende ringförmige Wandung, wobei die Strömungsöffnungen in der außen liegenden Wandung jeweils eine größere Querschnittsfläche aufweisen als die größere Anzahl an Strömungsöffnungen in der innen liegenden Wandung. It may be expedient that the flow openings in the annular wall between the protective gas accommodating chamber and the nozzle chamber on the one hand and in the wall between the nozzle chamber and the workpiece receiving chamber on the other hand differ with regard to their cross-sectional area. Here, it is expedient that the flow opening in the radially outer wall has a larger cross-sectional area than the flow opening in the radially inner wall in order to achieve or enhance the turbine effect. Advantageously, less flow openings are introduced into the outer wall than into the inner annular wall, wherein the flow openings in the outer wall each have a larger cross-sectional area than the larger number of flow openings in the inner wall.

Zusätzlich oder alternativ kann es auch vorteilhaft sein, dass die Gesamtfläche aller Strömungsöffnungen in der Ringwandung zwischen der Schutzgas-Aufnahmekammer und der Düsenkammer eine größere Querschnittsfläche aufweist als die Gesamtfläche aller Strömungsöffnungen in der Wandung zwischen der Düsenkammer und dem Werkstückaufnahmeraum. Additionally or alternatively, it may also be advantageous that the total area of all flow openings in the annular wall between the protective gas accommodating chamber and the nozzle chamber has a larger cross-sectional area than the total area of all flow openings in the wall between the nozzle chamber and the workpiece receiving space.

Des Weiteren kann es zweckmäßig sein, dass die ringförmige Schutzgas-Aufnahmekammer von Trennstegen in mindestens zwei Teilkammern unterteilt ist, vorzugsweise in zwei sich über ein Winkelsegment von 180° oder zumindest annähernd 180° erstreckende Teilkammern, die zueinander spiegelsymmetrisch angeordnet sind. In jede Schutzgas-Teilkammer wird Schutzgas eingeleitet, wobei jede Teilkammer über mindestens eine Strömungsöffnung mit der radial innen liegenden Düsenkammer strömungsverbunden ist. Furthermore, it may be expedient that the annular protective gas receiving chamber is divided by dividing webs into at least two sub-chambers, preferably in two sub-chambers extending over an angular segment of 180 ° or at least approximately 180 °, which are arranged mirror-symmetrically to one another. Shielding gas is introduced into each protective gas sub-chamber, each sub-chamber being flow-connected to the radially inner nozzle chamber via at least one flow opening.

Die Schutzgas-Aufnahmekammer bzw. jede Teilkammer der Schutzgas-Aufnahmekammer ist vorteilhafterweise mit einem Gasanschluss für die Zufuhr des Schutzgases versehen. The protective gas accommodating chamber or each subchamber of the protective gas accommodating chamber is advantageously provided with a gas connection for the supply of the protective gas.

Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist in einen den Werkstückaufnahmeraum begrenzenden Boden eine Öffnung für die Aufnahme des Werkstücks eingebracht. Das Gehäuse des Induktionsgerätes weist vorteilhafterweise ein topfförmiges Grundgehäuse auf und einen auf das Grundgehäuse aufsetzbaren Deckel, welcher zweckmäßigerweise ebenso wie der Boden eine zentrale Öffnung für die Aufnahme des Werkstücks aufweist. Dies ermöglicht es, dass das Induktionsgerät axial entlang des Werkstückes verfahren wird und die zu behandelnden Werkstückabschnitte in den Werkstückaufnahmeraum im Gehäuse des Induktionsgerätes gelangen, wo sie die Wärmebehandlung durch den Induktor erfahren. Der Induktor ist beispielsweise über eine am Außenumfang angeordnete Öffnung im Gehäuse radial in den Werkstückaufnahmeraum geführt, so dass mit dem axialen Einführen des Werkstückes in das Induktionsgerät der elektrische Leiter des Induktors bzw. die zum Induktor gehörende Induktionsspule das in den Werkstückaufnahmeraum einragende Werkstückteil umgreifen und mit der Bestromung des Induktors und der Erzeugung des magnetischen Wechselfelds Wirbelströme in den betreffenden Abschnitt des Werkstückes erzeugt werden. According to yet another expedient embodiment, an opening for receiving the workpiece is introduced into a bottom bounding the workpiece receiving space. The housing of the induction device advantageously has a cup-shaped base housing and a cover which can be placed on the base housing, which expediently, just like the base, has a central opening for receiving the workpiece. This allows the induction device to be moved axially along the workpiece and the workpiece sections to be treated to enter the workpiece receiving space in the housing of the induction device where they undergo the heat treatment by the inductor. The inductor is guided radially into the workpiece receiving space, for example, via an opening in the housing which is arranged on the outer circumference, so that with the axial insertion of the workpiece into the induction device the electrical conductor of the inductor or the induction coil belonging to the inductor embrace the workpiece part projecting into the workpiece receiving space and having the energization of the inductor and the generation of alternating magnetic field eddy currents are generated in the relevant section of the workpiece.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist am Gehäuse ein Temperatursensor angeordnet, über den die aktuelle Werkstücktemperatur gemessen werden kann. Bei dem Temperatursensor handelt es sich beispielsweise um ein Pyrometer bzw. Strahlungsthermometer zur berührungslosen Temperaturmessung. Die Temperaturmesswerte können zur Ansteuerung des Induktors herangezogen werden. According to a further expedient embodiment, a temperature sensor is arranged on the housing, via which the current workpiece temperature can be measured. In which Temperature sensor is, for example, a pyrometer or radiation thermometer for non-contact temperature measurement. The temperature readings can be used to control the inductor.

Der Temperatursensor befindet sich vorteilhafterweise an der Gehäuseaußenseite, insbesondere orthogonal zu einer Kreistangente am Gehäuse (2). Der Temperatursensor kann diametral gegenüberliegend zu einer Gehäuseöffnung zur Aufnahme des Induktors angeordnet sein. Die Leiter des Induktors sind durch die Gehäuseöffnung geführt und können außerhalb des Gehäuses an eine Stromquelle angeschlossen werden. The temperature sensor is advantageously located on the outside of the housing, in particular orthogonal to a circular tangent on the housing ( 2 ). The temperature sensor may be arranged diametrically opposite to a housing opening for receiving the inductor. The conductors of the inductor are routed through the housing opening and can be connected outside the housing to a power source.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen: Further advantages and expedient embodiments can be taken from the further claims, the description of the figures and the drawings. Show it:

1 in perspektivischer Ansicht ein verfahrbares Induktionsgerät zur Wärmebehandlung eines Werkstückes, 1 in perspective view a movable induction device for heat treatment of a workpiece,

2 einen Schnitt längs durch das Induktionsgerät, 2 a section along the induction device,

3 einen Schnitt quer durch das Induktionsgerät gemäß Schnittlinie III-III aus 2. 3 a section across the induction device according to section line III-III 2 ,

In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. In the figures, the same components are provided with the same reference numerals.

In den 1 bis 3 ist ein verfahrbares Induktionsgerät 1 zur Wärmebehandlung eines elektrisch leitfähigen Werkstückes wie zum Beispiel einer Zahnstange oder eines Ritzels für ein Lenksystem dargestellt. Das Induktionsgerät weist ein Gehäuse 2 mit einem topfförmigen Grundgehäuse 2a und einem darauf aufsetzbaren Deckel 2b auf. Das Gehäuse 2 ist mit einem Flansch 3 verbunden, über das das Induktionsgerät an einer Trägervorrichtung gehalten werden kann. In the 1 to 3 is a mobile induction unit 1 for heat treatment of an electrically conductive workpiece such as a rack or a pinion for a steering system shown. The induction device has a housing 2 with a pot-shaped basic housing 2a and a lid which can be placed thereon 2 B on. The housing 2 is with a flange 3 connected, via which the induction device can be held on a support device.

In eine Bodenplatte des Grundgehäuses 2a ist eine zentrische Öffnung 4 eingebracht, durch die das zu behandelnde Werkstück in einen Werkstückaufnahmeraum 6 im Inneren des Gehäuses 2 eingeführt werden kann. An das Gehäuse 2, über das die induktive Wärmebehandlung erfolgt, schließt sich an den Deckel 2b eine Wasserbrause 5 an, die mit strichlierter Linie in den 1 und 2 dargestellt ist. In a bottom plate of the basic housing 2a is a centric opening 4 introduced, through which the workpiece to be treated in a workpiece receiving space 6 inside the case 2 can be introduced. To the case 2 , via which the inductive heat treatment takes place, joins the lid 2 B a water shower 5 on, with the dashed line in the 1 and 2 is shown.

Radial an das Gehäuse 2 ist ein Temperatursensor 7 angeflanscht, über den die Temperatur des zu behandelnden Werkstückes gemessen werden kann. Der Temperatursensor 7 ist beispielsweise als Pyrometer zur berührungslosen Temperaturmessung über eine Ermittlung der emittierten Strahlung ausgeführt. Radial to the housing 2 is a temperature sensor 7 flanged over which the temperature of the workpiece to be treated can be measured. The temperature sensor 7 is designed for example as a pyrometer for non-contact temperature measurement via a determination of the emitted radiation.

Der Temperatursensor 7 befindet sich diametral gegenüberliegend zu einer Gehäuseöffnung 8 am Außenumfang des Gehäuses 2, über die der in 3 mit strichlierter Linie eingetragene Induktor 9 in den Werkstückaufnahmeraum 6 einragt. Der Induktor 9 besteht aus einem schleifenförmigen Induktionsleiter, der mit Strom zur Erzeugung eines Magnetfeldes beaufschlagt wird, welches in dem im Werkstückaufnahmeraum 6 befindlichen Werkstück Wirbelströme erzeugt, die für die Erwärmung des Werkstückes verantwortlich sind. The temperature sensor 7 is located diametrically opposite to a housing opening 8th on the outer circumference of the housing 2 about which the in 3 with dotted line inductor 9 in the workpiece receiving space 6 protrudes. The inductor 9 consists of a loop-shaped induction conductor, which is supplied with current for generating a magnetic field, which in the workpiece receiving space 6 workpiece generated eddy currents, which are responsible for the heating of the workpiece.

Der Werkstückaufnahmeraum 6 weist einen kreisförmigen Grundquerschnitt auf und ist von einer Ringwandung 10 begrenzt, die den Werkstückaufnahmeraum 6 von einer konzentrischen, umschließenden Düsenkammer 11 trennt. Radial nach außen ist die Düsenkammer 11 von einer weiteren Ringwandung 12 begrenzt, an die sich radial nach außen eine konzentrisch angeordnete Schutzgas-Aufnahmekammer 13 anschließt, die die Düsenkammer 11 umschließt. Die Schutzgas-Aufnahmekammer 13 befindet sich zwischen der Ringwandung 12 und dem Gehäuse 2. The workpiece receiving space 6 has a circular base cross-section and is of a ring wall 10 limited, the workpiece receiving space 6 from a concentric, enclosing nozzle chamber 11 separates. Radially outward is the nozzle chamber 11 from another ring wall 12 limited to the radially outwardly a concentrically arranged shielding gas receiving chamber 13 joins the nozzle chamber 11 encloses. The inert gas receiving chamber 13 is located between the ring wall 12 and the housing 2 ,

In die innen liegende Ringwandung 10 ist eine Vielzahl von Strömungsöffnungen 14 eingebracht, in die außen liegende Ringwandung 12 ebenfalls mehrere Strömungsöffnungen 15. Die Schutzgas-Aufnahmekammer 13 ist an eine Schutzgasquelle angeschlossen und wird über diese mit Schutzgas, beispielsweise Stickstoff, befüllt. Über die Strömungsöffnungen 15 in der außen liegenden Ringwandung 12 gelangt das Schutzgas in die radial weiter innen liegende Düsenkammer 11, über die das Schutzgas über die weiteren Strömungsöffnungen 14 in der innen liegenden Ringwandung 10 in den Werkstückaufnahmeraum 6 gelangt. In the inner ring wall 10 is a variety of flow openings 14 introduced, in the outer ring wall 12 also several flow openings 15 , The inert gas receiving chamber 13 is connected to a source of inert gas and is filled via this with inert gas, such as nitrogen. About the flow openings 15 in the outer ring wall 12 enters the protective gas in the radially inner nozzle chamber 11 , about which the protective gas over the other flow openings 14 in the inner ring wall 10 in the workpiece receiving space 6 arrives.

In die außen liegende Ringwandung 12 ist eine kleinere Anzahl an Strömungsöffnungen 15 eingebracht als in die innen liegende Ringwandung 10, außerdem ist die Anzahl an Strömungsöffnungen 15 in der außen liegenden Ringwandung 12 geringer als die Anzahl der Strömungsöffnungen 14 in der innen liegenden Ringwandung 10. Hierdurch wird ein Düsen- bzw. Turbineneffekt erreicht, indem das Schutzgas zunächst von der außen liegenden Schutzgas-Aufnahmekammer 13 über die Strömungsöffnungen 15 radial nach innen in die Düsenkammer 11 einströmt und weiter von der Düsenkammer 11 über die Strömungsöffnungen 14 mit reduziertem Querschnitt radial nach innen in den Werkstückaufnahmeraum 6. Die Strömungsöffnungen 14 mit verhältnismäßig kleinem Querschnitt sorgen für eine strahlförmige Anströmung des aufgenommenen Werkstücks über den gesamten Umfang des Werkstückaufnahmeraums 6. In the outer ring wall 12 is a smaller number of flow openings 15 introduced as in the inner ring wall 10 , in addition, the number of flow openings 15 in the outer ring wall 12 less than the number of flow openings 14 in the inner ring wall 10 , In this way, a nozzle or turbine effect is achieved by the protective gas first of the outer shielding gas receiving chamber 13 over the flow openings 15 radially inward into the nozzle chamber 11 flows in and further from the nozzle chamber 11 over the flow openings 14 with reduced cross-section radially inwardly into the workpiece receiving space 6 , The flow openings 14 with a relatively small cross-section provide for a jet-like flow of the recorded workpiece over the entire circumference of the workpiece receiving space 6 ,

Die Schutzgas-Aufnahmekammer 13 ist über Trennstege 16, 17 und 18 in zwei Teilkammern unterteilt, die zueinander spiegelsymmetrisch angeordnet sind und sich jeweils über annähernd 180° erstrecken. Der erste Trennsteg 16 befindet sich auf der dem Temperatursensor 7 zugewandten Seite, die weiteren Trennstege 17 und 18 begrenzen jeweils die Teilkammern benachbart zu der Gehäuseöffnung 8. In jede Teilkammer der Schutzgas-Aufnahmekammer 13 wird Schutzgas von einer Schutzgasquelle eingeleitet. The inert gas receiving chamber 13 is about dividers 16 . 17 and 18 divided into two sub-chambers, which are arranged mirror-symmetrically to each other and each extending over approximately 180 °. The first divider 16 is located on the temperature sensor 7 facing side, the other dividers 17 and 18 each delimit the sub-chambers adjacent to the housing opening 8th , In each sub-chamber of the inert gas-receiving chamber 13 protective gas is introduced from a protective gas source.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Induktionsgerät induction unit
2 2: Gehäuse casing
2a 2a: Grundgehäuse Headers
2b 2 B: Deckel cover
3 3: Flansch flange
4 4: Öffnung opening
5 5: Wasserbrause water spray
6 6: Werkstückaufnahmeraum Workpiece holding space
7 7: Temperatursensor temperature sensor
8 8th: Gehäuseöffnung housing opening
9 9: Induktor inductor
10 10: Ringwandung annular wall
11 11: Düsenkammer nozzle chamber
12 12: Ringwandung annular wall
13 13: Schutzgas-Aufnahmekammer Inert gas-containing chamber
14 14: Strömungsöffnung flow opening
15 15: Strömungsöffnung flow opening
16 16: Trennsteg divider
17 17: Trennsteg divider
18 18: Trennsteg divider

Claims

Verfahrbares Induktionsgerät zur Wärmebehandlung eines Werkstücks, insbesondere einer Zahnstange oder eines Ritzels für ein Lenksystem, mit einem benachbart zu einem Werkstückaufnahmeraum (6) in einem Gehäuse (2) angeordneten Induktor (9), wobei benachbart zum Werkstückaufnahmeraum (6) eine Düsenkammer (11) im Gehäuse (2) zur Aufnahme eines Schutzgases angeordnet ist und in die Wandung (10) zwischen der Düsenkammer (11) und dem Werkstückaufnahmeraum (6) mindestens eine Strömungsöffnung (14) zum Überleiten des Schutzgases von der Düsenkammer (11) in den Werkstückaufnahmeraum (6) eingebracht ist, wobei die Düsenkammer (11) von einer Schutzgas-Aufnahmekammer (13) umschlossen ist und in der Wandung (12) zwischen der außen liegenden Schutzgas-Aufnahmekammer (13) und der innen liegenden Düsenkammer (11) mindestens eine Strömungsöffnung (15) für das Schutzgas angeordnet ist. Movable induction device for heat treatment of a workpiece, in particular a rack or a pinion for a steering system, with an adjacent to a workpiece receiving space ( 6 ) in a housing ( 2 ) arranged inductor ( 9 ), wherein adjacent to the workpiece receiving space ( 6 ) a nozzle chamber ( 11 ) in the housing ( 2 ) is arranged for receiving a protective gas and into the wall ( 10 ) between the nozzle chamber ( 11 ) and the workpiece receiving space ( 6 ) at least one flow opening ( 14 ) for passing the protective gas from the nozzle chamber ( 11 ) in the workpiece receiving space ( 6 ), wherein the nozzle chamber ( 11 ) from a protective gas receiving chamber ( 13 ) is enclosed and in the wall ( 12 ) between the outer shielding gas receiving chamber ( 13 ) and the inner nozzle chamber ( 11 ) at least one flow opening ( 15 ) is arranged for the protective gas.

Induktionsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die Wandung (10) zwischen der Düsenkammer (11) und dem Werkstückaufnahmeraum (6) eine Vielzahl von Strömungsöffnungen (14) eingebracht ist. Induction device according to claim 1, characterized in that in the wall ( 10 ) between the nozzle chamber ( 11 ) and the workpiece receiving space ( 6 ) a plurality of flow openings ( 14 ) is introduced.

Induktionsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenkammer (11) aus mindestens einer Kammer besteht. Induction device according to claim 1 or 2, characterized in that the nozzle chamber ( 11 ) consists of at least one chamber.

Induktionsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenkammer (11) den Werkstückaufnahmeraum (6) ringförmig umschließt. Induction device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the nozzle chamber ( 11 ) the workpiece receiving space ( 6 ) encloses annularly.

Induktionsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenkammer (11) konzentrisch von der ringförmig ausgebildeten Schutzgas-Aufnahmekammer (13) umschlossen ist, wobei die mindestens eine Strömungsöffnung (15) für das Schutzgas in der Ringwandung (12) zwischen der außen liegenden Schutzgas-Aufnahmekammer (13) und der innen liegenden Düsenkammer (11) angeordnet ist. Induction device according to claim 4, characterized in that the nozzle chamber ( 11 ) concentrically of the ring-shaped protective gas accommodating chamber ( 13 ), wherein the at least one flow opening ( 15 ) for the protective gas in the annular wall ( 12 ) between the outer shielding gas receiving chamber ( 13 ) and the inner nozzle chamber ( 11 ) is arranged.

Induktionsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsöffnung (15) in der Ringwandung (12) zwischen der Schutzgas-Aufnahmekammer (13) und der Düsenkammer (11) eine größere Querschnittsfläche aufweist als die Strömungsöffnung (14) in der Wandung (10) zwischen der Düsenkammer (11) und dem Werkstückaufnahmeraum (6). Induction device according to claim 5, characterized in that the flow opening ( 15 ) in the ring wall ( 12 ) between the protective gas receiving chamber ( 13 ) and the nozzle chamber ( 11 ) has a larger cross-sectional area than the flow opening ( 14 ) in the wall ( 10 ) between the nozzle chamber ( 11 ) and the workpiece receiving space ( 6 ).

Induktionsgerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtfläche aller Strömungsöffnungen (15) in der Ringwandung (12) zwischen der Schutzgas-Aufnahmekammer (13) und der Düsenkammer (11) eine größere Querschnittsfläche aufweist als die Gesamtfläche aller Strömungsöffnungen (14) in der Wandung (10) zwischen der Düsenkammer (11) und dem Werkstückaufnahmeraum (6). Induction device according to claim 5 or 6, characterized in that the total area of all flow openings ( 15 ) in the ring wall ( 12 ) between the protective gas receiving chamber ( 13 ) and the nozzle chamber ( 11 ) has a larger cross-sectional area than the total area of all flow openings ( 14 ) in the wall ( 10 ) between the nozzle chamber ( 11 ) and the workpiece receiving space ( 6 ).

Induktionsgerät nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzgas-Aufnahmekammer (13) von Trennstegen (16, 17, 18) in mindestens zwei Teilkammern unterteilt ist. Induction device according to one of claims 5 to 7, characterized in that the inert gas accommodating chamber ( 13 ) of separating webs ( 16 . 17 . 18 ) is divided into at least two sub-chambers.

Induktionsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einen den Werkstückaufnahmeraum (6) begrenzenden Boden eine Öffnung (4) für die Aufnahme des Werkstücks eingebracht ist. Induction device according to one of claims 1 to 8, characterized in that in a workpiece receiving space ( 6 ) limiting bottom an opening ( 4 ) is introduced for receiving the workpiece.

Induktionsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) topfförmig ausgebildet ist. Induction device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the housing ( 2 ) is cup-shaped.

Induktionsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse (2) ein Temperatursensor (7), insbesondere ein Pyrometer, angeordnet ist. Induction device according to one of claims 1 to 10, characterized in that on the housing ( 2 ) a temperature sensor ( 7 ), in particular a pyrometer, is arranged.

Induktionsgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (7) orthogonal zu einer Kreistangente am Gehäuse (2) angeordnet ist. Induction device according to claim 11, characterized in that the temperature sensor ( 7 ) orthogonal to a circular tangent on the housing ( 2 ) is arranged.

Induktionsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzgas ein Edelgas wie zum Beispiel Stickstoff oder Argon ist. Induction device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the protective gas is a noble gas such as nitrogen or argon.

Induktionsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzgas-Aufnahmekammer (13) bzw. jede Teilkammer der Schutzgas-Aufnahmekammer (13) mit einem Gasanschluss für die Zufuhr des Schutzgases versehen ist. Induction device according to one of claims 1 to 13, characterized in that the inert gas accommodating chamber ( 13 ) or each sub-chamber of the protective gas receiving chamber ( 13 ) is provided with a gas connection for the supply of the protective gas.