DE102020122863A1 - Verfahren und Vorrichtung zur induktiven Härtung einer Randschicht - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur induktiven Härtung einer Randschicht Download PDF

Info

Publication number
DE102020122863A1
DE102020122863A1 DE102020122863.5A DE102020122863A DE102020122863A1 DE 102020122863 A1 DE102020122863 A1 DE 102020122863A1 DE 102020122863 A DE102020122863 A DE 102020122863A DE 102020122863 A1 DE102020122863 A1 DE 102020122863A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
zone
inductor arrangement
cooling device
peripheral surface
initial
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102020122863.5A
Other languages
English (en)
Inventor
Stefan Dappen
Michael Dawidowicz
Dirk Mühlhoff
Sascha Brill
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMS Elotherm GmbH
Original Assignee
SMS Elotherm GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SMS Elotherm GmbH filed Critical SMS Elotherm GmbH
Priority to DE102020122863.5A priority Critical patent/DE102020122863A1/de
Priority to PCT/EP2021/074170 priority patent/WO2022049150A1/de
Publication of DE102020122863A1 publication Critical patent/DE102020122863A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/06—Surface hardening
    • C21D1/09—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
    • C21D1/10—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation by electric induction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/26—Methods of annealing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/34—Methods of heating
    • C21D1/42—Induction heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62—Quenching devices
    • C21D1/667—Quenching devices for spray quenching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/10—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/10—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies
    • C21D8/105—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies of ferrous alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0062—Heat-treating apparatus with a cooling or quenching zone
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/40—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rings; for bearing races
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58—Raceways; Race rings
    • F16C33/64—Special methods of manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/101—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications for local heating of metal pieces
    • H05B6/102—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications for local heating of metal pieces the metal pieces being rotated while induction heated
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/36—Coil arrangements
    • H05B6/40—Establishing desired heat distribution, e.g. to heat particular parts of workpieces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2223/00—Surface treatments; Hardening; Coating
    • F16C2223/10—Hardening, e.g. carburizing, carbo-nitriding
    • F16C2223/18—Hardening, e.g. carburizing, carbo-nitriding with induction hardening
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/31—Wind motors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur induktiven Härtung einer Randschicht einer um ein ringförmiges Bauteil (4) umlaufenden Fläche (6), wobei die umlaufende Fläche (6) eine Anfangszone (8), eine sich an die Anfangszone (8) anschließende Zwischenzone (10) und eine an die Anfangszone (8) und die Zwischenzone (10) angrenzende Endzone (12) aufweist, umfassend die nachfolgenden Schritte: Erwärmen der Anfangszone (8), der Zwischenzone (10) und der Endzone (12) der umlaufenden Fläche (6) mittels zumindest einer ersten Induktoranordnung (14) auf eine Härtetemperatur; Abschrecken der Anfangszone (8), der Zwischenzone (10) und der Endzone (12) der umlaufenden Fläche (6) mittels zumindest einer ersten Kühlvorrichtung (16); Anlassen der Anfangszone (8), der Zwischenzone (10) und der Endzone (12) der umlaufenden Fläche (6) mittels zumindest einer zweiten Induktoranordnung (20) auf eine Anlasstemperatur, wobei die Einrichtung umfassend erste Induktoranordnung (14), zumindest eine erste Kühlvorrichtung (16) sowie zweite Induktoranordnung (20) und das ringförmige Bauteil (4) relativ zueinander in einer Umfangsrichtung der umlaufenden Fläche (6) verfahren werden. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Vorrichtung zur induktiven Härtung einer Randschicht einer um ein ringförmiges Bauteil umlaufenden Fläche.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur induktiven Härtung einer Randschicht einer um ein ringförmiges Bauteil umlaufenden Fläche, wobei die umlaufende Fläche eine Anfangszone, eine sich an die Anfangszone anschließende Zwischenzone und eine an die Anfangszone und die Zwischenzone angrenzende Endzone aufweist. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Vorrichtung zur induktiven Härtung einer Randschicht einer um ein ringförmiges Bauteil umlaufenden Fläche.
  • Mit „Verfahren zur induktiven Härtung einer Randschicht“ werden Verfahren bezeichnet, bei denen die an die jeweils zu härtende Fläche angrenzende Randschicht eines Materials, insbesondere des Stahlmaterials, aus dem das jeweils die Fläche tragende Bauteil besteht, mittels eines in das Bauteil induzierten elektromagnetischen Feldes auf Härtetemperatur erwärmt wird und bei dem anschließend der so erwärmte Abschnitt der Randschicht durch Beaufschlagung mit einem geeigneten Abschreckmittel ausreichend schnell abgekühlt wird, um in dem betreffenden Randabschnitt Härtegefüge zu erzeugen.
  • Die technischen und physikalischen Hintergründe des induktiven Randschichthärtens sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt und werden beispielsweise im Merkblatt 236, „Wärmebehandlung von Stahl - Randschichthärten“, Ausgabe 2009, erläutert. Vorgenanntes Merkblatt 236 wird von der Wirtschaftsvereinigung Stahl herausgegeben und ist unter folgender URL auffindbar: https://www.stahlonline.de/wp-content/uploads/2019/04/MB236_Waermebehandlung_von_Stahl_ Randschichthaerten.pdf, abgerufen am 14. Juli 2020.
  • Bei den ringförmigen Bauteilen, an denen mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung Flächen randschichtgehärtet werden können, handelt es sich typischerweise um Lagerringe für Großwälzlager oder desgleichen. Solche Lagerringe werden beispielsweise für die Wälzlager, in denen die Rotoren von großen Windkraftanlagen gelagert sind, oder für Wälzlager eingesetzt, in denen Turmkräne und desgleichen um eine Vertikalachse drehbar gelagert sind. Die Durchmesser solcher Lager liegen typischerweise im Bereich von 40 cm - 1000 cm.
  • Besonders effektiv lassen sich umlaufende Flächen von derart großen ringförmigen Bauteilen durch den Einsatz von Induktoranordnungen randschichthärten, wobei die Induktoranordnungen und die zu härtende, umlaufende Fläche relativ zueinander bewegt werden. Die Induktoranordnungen erwärmen auf diese Weise sukzessive die jeweils von dem von ihnen erzeugten elektromagnetischen Feld erfassten Flächenabschnitt der umlaufenden Fläche auf Härtetemperatur. Die so erwärmten Flächenabschnitte werden anschließend durch Kühlvorrichtungen abgeschreckt, beispielsweise mittels einer den Induktoranordnungen nachgeführten Brause.
  • Den Vorteilen dieser Art der Randschichthärtung steht gegenüber, dass aufgrund der relativen Bewegung zwischen Induktoranordnung und zu härtender, umlaufender Fläche des ringförmigen Bauteils eine Zone der umlaufenden Fläche des ringförmigen Bauteils verbleibt, die nur unzureichend erwärmt wird und daher nicht die Härte erreicht, die über die restlichen Abschnitte der randschichtzuhärtenden Fläche erzielt worden ist.
  • Hierbei erweist sich in der Praxis die Anfangszone der zu härtenden Fläche als weniger problematisch als die Endzone, da während der Erwärmung der Anfangszone nicht zeitgleich auch schon ein zuvor erwärmter Flächenabschnitt abgeschreckt werden muss und somit ausreichend Zeit zur Verfügung steht, um durch Wärmewanderung auch den von den elektromagnetischen Feldern der Induktoranordnung nicht direkt überstrichenen Bereich auf Härtetemperatur zu bringen.
  • Ohne besondere Gegenmaßnahmen verbleibt jedoch in der Endzone der zu härtenden Fläche ein Bereich, der nur unzureichend erwärmt wird und daher nicht die Härte erreicht, die über die restlichen Abschnitte der randschichtzuhärtenden Fläche erzielt worden ist. Dieser nur unvollkommen gehärtete Bereich wird in der Fachsprache auch als „Schlupf“ bezeichnet und kann im praktischen Einsatz insbesondere bei Anwendungen, bei denen die randschichtgehärteten Flächen regelmäßig über ihren gesamten Umfang belastet werden, zu einem frühzeitigen Ausfall führen. So verschleißt der Schlupfbereich aufgrund seiner geringeren Härte schneller als der restliche höher gehärtete Bereich der randschichtgehärteten Fläche.
  • Aus der Praxis ist es bekannt, ein derart gehärtetes, Schlupf aufweisendes Bauteil nach dem Randschichthärten in einem separaten Prozessschritt in einem Ofen anzulassen. Hierzu muss das ringförmige Bauteil aus der Vorrichtung zur induktiven Härtung einer Randschicht entfernt werden und in einem separaten Ofen angelassen werden. Dies ist sowohl in energetischer als auch in prozessualer Hinsicht nachteilig.
  • Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine in prozessualer Hinsicht vorteilhafte und energieeffiziente Härtung einer Randschicht ermöglichen.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 12 gelöst.
  • Ein Fachmann ergänzt bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und seiner hier erläuterten Varianten und Ausbaumöglichkeiten diejenigen vorliegend nicht explizit erwähnten Arbeitsschritte, von denen er aufgrund seiner praktischen Erfahrung weiß, dass sie bei der Durchführung solcher Verfahren regelmäßig angewendet werden. Gleiches gilt bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahren sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Das Verfahren zur induktiven Härtung einer Randschicht gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung umfasst die nachfolgenden Schritte:
    • - Erwärmen der Anfangszone, der Zwischenzone und der Endzone der umlaufenden Fläche mittels zumindest einer ersten Induktoranordnung auf eine Härtetemperatur;
    • - Abschrecken der Anfangszone, der Zwischenzone und der Endzone der umlaufenden Fläche mittels zumindest einer ersten Kühlvorrichtung;
    • - Anlassen der Anfangszone, der Zwischenzone und der Endzone der umlaufenden Fläche mittels zumindest einer zweiten Induktoranordnung auf eine Anlasstemperatur,
    • - wobei die Einrichtung umfassend erste Induktoranordnung, zumindest eine erste Kühlvorrichtung sowie zweite Induktoranordnung und das ringförmige Bauteil relativ zueinander in einer Umfangsrichtung der umlaufenden Fläche verfahren werden.
  • Die Vorrichtung zur induktiven Härtung einer Randschicht einer um ein ringförmiges Bauteil umlaufenden Fläche gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach dem ersten Aspekt der Erfindung, umfasst:
    • - eine Aufnahme für ein ringförmiges Bauteil;
    • - zumindest eine erste Induktoranordnung zum Erwärmen einer umlaufenden Fläche des Bauteils auf eine Härtetemperatur und zumindest eine zweite Induktoranordnung zum Anlassen der umlaufenden Fläche des Bauteils; und
    • - zumindest eine erste Kühlvorrichtung zum Abschrecken der auf Härtetemperatur erwärmten umlaufenden Fläche.
  • Nachfolgend werden weitere beispielhafte Merkmale beider Aspekte der Erfindung im Einzelnen näher erläutert.
  • Die Härtetemperatur und die Anlasstemperatur sind abhängig von den Werkstoffen der zu härtenden, ringförmigen Bauteile und können in Abhängigkeit der ringförmigen Bauteile variabel angepasst werden. Bei den Werkstoffen der ringförmigen Bauteile kann es sich beispielsweise um 42CrMo4 (QT) oder um 100Cr6 handeln. Vorzugsweise liegt die Härtetemperatur bei über 723°C, wobei die Anlasstemperatur unter 723°C liegt. Bevorzugt liegt die Anlasstemperatur zwischen 180°C und 350°C.
  • Die Einrichtung umfasst vorzugsweise alle Induktoranordnungen und Kühlvorrichtungen, wobei die Einrichtung und das Bauteil relativ zueinander verfahren werden. Hierdurch können die Anfangszone, die Zwischenzone und die Endzone in zuverlässiger Weise gehärtet, abgeschreckt, angelassen und gekühlt werden. Es kann also der gesamte Umfang des ringförmigen Bauteils in einem Prozess behandelt werden, da die Einrichtung und das Bauteil relativ zueinander verfahren werden und die Einrichtung eine zweite Induktoranordnung zum Anlassen der umlaufenden Fläche des ringförmigen Werkstücks aufweist.
  • Indem der Anlassschritt bzw. das Anlassen der umlaufenden Fläche des ringförmigen Werkstücks mittels der zweiten Induktoranordnung durchgeführt wird, kann die Härte des ringförmigen Bauteils eingestellt werden, ohne dass die Notwendigkeit besteht, das ringförmige Bauteil im Rahmen eines separaten Prozessschritts in einem Ofen anzulassen. Insbesondere kann die Härte der Anfangszone, der Zwischenzone und der Endzone des ringförmigen Bauteils eingestellt werden. Hierdurch kann die Produktivität des Härtungsverfahrens erhöht werden, da der Anlassprozess bzw. das Anlassen der umlaufenden Fläche des ringförmigen Werkstücks zumindest teilweise simultan zu dem Härteprozess durchgeführt werden kann. Ebenfalls ist das Anlassen mittels der zweiten Induktoranordnung energieeffizienter, da kein Ofen zum Anlassen des ringförmigen Bauteils erhitzt bzw. vorgeheizt werden muss. Zudem kann die benötigte Aufstellfläche durch Weglassen des Ofens reduziert werden und Chargierzeiten können reduziert werden.
  • Vorzugsweise erwärmt die erste Induktoranordnung zunächst die Anfangszone, anschließend die Zwischenzone und abschließend die Endzone. Durch eine Drehung des ringförmigen Bauteils oder der Einrichtung kann die erste Induktoranordnung mit der Zwischenzone und mit der Endzone in Eingriff gebracht werden. In Eingriff bedeutet vorliegend, dass ebenfalls die Zwischenzone und die Endzone mittels der ersten Induktoranordnung auf Härtetemperatur erwärmt werden können. Insbesondere handelt es sich somit um einen thermischen Eingriff zwischen erster Induktoranordnung und der Zwischenzone sowie der Endzone.
  • Es ist bevorzugt, dass die erste Kühleinrichtung die auf Härtetemperatur gebrachte Anfangszone, Zwischenzone und Endzone unmittelbar nachfolgend mittels eines Kühlmediums abschreckt. Insbesondere ist es bevorzugt, dass die Anfangszone, die Zwischenzone und die Endzone nach dem Abschrecken eine Temperatur von unter Martensitfinishtemperatur aufweisen. Zur Verstärkung des Abschreckens der umlaufenden Fläche des ringförmigen Bauteils kann die erste Kühleinrichtung, insbesondere die zumindest eine Brause der ersten Kühleinrichtung, eine längliche Erstreckung in Umfangsrichtung des ringförmigen Bauteils aufweisen. Ebenfalls ist es vorteilhaft, dass die zweite Kühleinrichtung eine gewünschte Eingangstemperatur und/oder definierte Anlassparameter der Anfangszone, Zwischenzone und Endzone für die zweite Induktoranordnung einstellt.
  • Grundsätzlich kann es ausreichen, wenn die erfindungsgemäß eingesetzten Kühleinrichtungen zum Abschrecken und/oder Kühlen einen einzigen Strahl eines Kühlmediums auf die jeweils abzuschreckende Zone richten, sofern dieser Strahl ausreichend stark und das ausgebrachte Flüssigkeitsvolumen ausreichend groß ist, um der zu härtende Zone mit der erforderlichen Geschwindigkeit Wärme zu entziehen. In der Praxis haben sich hierzu Kühlvorrichtungen, insbesondere Brausen, bewährt, die eine Vielzahl von Einzelstrahlen gleichzeitig ausbringen, um die abzuschreckende Zone sicher und vollständig mit einer für den Wärmeabtransport ausreichenden Menge an Kühlmedium zu beaufschlagen.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anfangszone mittels der zweiten Induktoranordnung angelassen wird, sobald ein der Anfangszone im Wesentlichen gegenüberliegenden Bereich der Zwischenzone mittels der ersten Induktoranordnung erwärmt wird. Hierdurch kann ein ausreichendes Abschrecken und Herunterkühlen der umlaufenden Fläche sichergestellt werden, sodass die Gefügestrukturen der umlaufenden Fläche mit einer ausreichenden Härte eingestellt werden können.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die anzulassende Zone mittels der zweiten Induktoranordnung angelassen, sobald die anzulassende Zone zumindest einen definierten Anlassparameter, insbesondere eine definierte Temperatur zum Anlassen, aufweist. Weitere bevorzugte Anlassparameter sind beispielsweise auch die Wassermenge und Temperatur vor der anzulassenden Zone. Vorzugsweise wird der zeitliche Abstand zwischen dem Erwärmen auf Härtetemperatur und dem Anlassen reduziert, so dass die Prozesszeiten verringert werden können. Hierfür ist es vorteilhaft, dass die zweite Induktoranordnung möglichst nah entlang der Umfangsrichtung des ringförmigen Bauteils hinter der ersten Induktoranordnung angeordnet ist. Des Weiteren ist es bevorzugt, dass die zweite Induktoranordnung derart hinter der ersten Induktoranordnung in Umfangsrichtung des ringförmigen Bauteils angeordnet ist, dass die anzulassende Zone des ringförmigen Bauteils definierte Anlassparameter beim Beginn des Anlassens mittels der zweiten Induktoranordnung aufweist. Die Anlassparameter werden vorzugsweise in Abhängigkeit der Werkstückgeometrie und/oder des Materials des ringförmigen Bauteils berechnet und ausgelegt.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die erste Induktoranordnung nach dem Erwärmen der Endzone ausgeschaltet wird und die zweite Induktoranordnung nach dem Anlassen der Endzone ausgeschaltet wird.
  • Gleichermaßen ist es bevorzugt, dass die erste und die zweite Induktoranordnung außer Eingriff mit dem ringförmigen Bauteil gebracht werden. Es ist bevorzugt, dass die erste und die zweite Induktoranordnung zunächst die Anfangszone, dann die Zwischenzone und anschließend die Endzone erwärmen oder anlassen.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung werden die Anfangszone, die Zwischenzone und die Endzone der umlaufenden Fläche nach Erwärmen auf Härtetemperatur ohne wesentliche zeitliche Verzögerung von der ersten Kühlvorrichtung abgeschreckt. Vorzugsweise ist die erste Kühlvorrichtung hierzu benachbart zu der ersten Induktoranordnung angeordnet. Demensprechend kann die Anfangszone von der ersten Kühlvorrichtung abgeschreckt werden, sobald die erste Induktoranordnung die Erwärmung der Anfangszone auf Härtetemperatur abgeschlossen hat. Gleiches gilt für die Zwischenzone und die Endzone der umlaufenden Fläche. Durch ein sich unmittelbar an das Erwärmen auf Härtetemperatur anschließendes Abschrecken können ausreichend harte Gefügestrukturen für den bestimmungsgemäßen Gebrauch des ringförmigen Bauteils vorgesehen werden. Ohne wesentliche zeitliche Verzögerung bedeutet vorliegend, dass die erste Kühlvorrichtung der ersten Induktoranordnung unmittelbar nachläuft bzw. unmittelbar benachbart zu der ersten Induktoranordnung angeordnet ist. Es ist bevorzugt, dass die Anfangszone, die Zwischenzone und die Endzone der umlaufenden Fläche nach Erwärmen auf Härtetemperatur beispielswiese innerhalb von 10 Sekunden, also ohne wesentliche zeitliche Verzögerung, mittels der ersten Kühlvorrichtung abgeschreckt werden, insbesondere auf unter Martensitfinishtemperatur abgeschreckt werden.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anfangszone, die Zwischenzone und die Endzone der umlaufenden Fläche mittels zumindest einer zweiten Kühlvorrichtung nach Erwärmen auf Härtetemperatur und Abschrecken gekühlt werden. Mittels der weiteren Kühlung der zweiten Kühlvorrichtung kann eine im Wesentlichen konstante Temperatur der Anfangszone, der Zwischenzone und der Endzone vor dem Anlassen eingestellt werden. Hierdurch können beispielsweise definierte Anlassparameter zur Verfügung gestellt werden. Dabei ist es bevorzugt, dass ein gewisser zeitlicher Abstand zwischen der Kühlung mittels der zweiten Kühlvorrichtung und dem Abschrecken mittels der ersten Kühlvorrichtung eingehalten wird.
  • Hinsichtlich eines vorzusehenden zeitlichen Abstands zwischen der Kühlung mittels der zweiten Kühlvorrichtung und dem Abschrecken mittels der ersten Kühlvorrichtung ist es vorteilhaft, wenn die Anfangszone mittels der zweiten Kühlvorrichtung abgekühlt wird, sobald die Anfangszone um im Wesentlichen 80° bis 100° relativ zu der ersten Induktoranordnung verfahren, insbesondere weiterbewegt, wurde. Es ist bevorzugt, dass die zweite Kühlvorrichtung erst dann eingeschaltet wird, wenn die Anfangszone um im Wesentlichen 80° bis 100° relativ zu der ersten Induktoranordnung verfahren, insbesondere weiterbewegt, wurde. Demensprechend wird das ringförmige Bauteil erst dann mittels der zweiten Kühlvorrichtung gekühlt, wenn im Wesentlichen ein Viertel des Umfangs der umlaufenden Fläche des ringförmigen Bauteils bereits mittels der ersten Induktoranordnung auf Härtetemperatur gebracht wurde.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es bevorzugt, dass die Anfangszone, die Zwischenzone und die Endzone der umlaufenden Fläche mittels zumindest einer dritten Kühlvorrichtung nach dem Anlassen gekühlt werden. Hierdurch kann eine kontrollierte Abkühlung der umlaufenden Fläche nach dem Anlassen sichergestellt werden und eine bestimmte Härte der umlaufenden Fläche eingestellt werden.
  • Des Weiteren liegt es im Rahmen der Erfindung, dass die Anfangszone mittels der dritten Kühlvorrichtung gekühlt wird, sobald die zweite Induktoranordnung einen zu der Anfangszone versetzen Bereich der Zwischenzone anlässt. Es ist bevorzugt, dass die dritte Kühlvorrichtung erst dann eingeschaltet wird und die Anfangszone abkühlt, wenn die Anfangszone um im Wesentlichen 80° bis 100° relativ zu der zweiten Induktoranordnung verfahren, insbesondere weiterbewegt, wurde. Demensprechend wird das ringförmige Bauteil erst dann mittels der dritten Kühlvorrichtung gekühlt, wenn im Wesentlichen ein Viertel des Umfangs der umlaufenden Fläche des ringförmigen Bauteils bereits mittels der zweiten Induktoranordnung auf Anlasstemperatur gebracht wurde. Hierdurch wird eine Anlassverzögerung ermöglich, wodurch die Härteeigenschaften der umlaufenden Fläche des ringförmigen Bauteils weiter optimiert werden können.
  • Hinsichtlich der einzustellenden Materialeigenschaften des ringförmigen Bauteils ist es vorteilhaft, dass die die erste Kühlvorrichtung nach Erreichen der Endzone die mittels der dritten Kühlvorrichtung gekühlte umlaufende Fläche weiter abkühlt. Vorzugsweise kühlt die erste Kühlvorrichtung die umlaufende Fläche bis auf Berührtemperatur ab. Es ist ebenfalls möglich, dass die zweite und/oder die dritte Kühlvorrichtung weiter abkühlen, bis eine gewünschte Temperatur der umlaufenden Fläche erreicht ist.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es bevorzugt, dass das ringförmige Bauteil relativ zu der Einrichtung umfassend erste Induktoranordnung, zumindest eine erste Kühlvorrichtung sowie zweiter Induktoranordnung in einer Drehrichtung der umlaufenden Fläche mit einer Drehgeschwindigkeit zwischen 3 mm/s bis 12 mm/s gedreht wird. Es hat sich hinsichtlich der Verfahrenseffizienz als vorteilhaft erwiesen, das ringförmige Bauteil relativ zu der Einrichtung zu drehen. Vorgenannte Drehgeschwindigkeiten ermöglichen eine ausreichende Erwärmung der umlaufenden Fläche bei der von den Induktoranordnungen zur Verfügung gestellten Leistung.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Induktoranordnung in zu der Drehrichtung der umlaufenden Fläche des ringförmigen Bauteils entgegengesetzter Richtung gedreht wird. Hierdurch wird eine langsamere Relativgeschwindigkeit der zweiten Induktoranordnung zu dem Bauteil ermöglicht, wodurch auch bei Abgabe einer geringeren Wärme, ein ausreichendes Erhitzen der umlaufenden Fläche sichergestellt werden kann. Insbesondere kann hierdurch eine kürze zweite Induktoranordnung vorgesehen werden, wodurch Materialkosten eingespart werden können. Weiter ist bevorzugt, dass die Drehgeschwindigkeit der zweiten Induktoranordnung zwischen 0,5 mm/s und 2 mm/s liegt. Hierdurch kann ein zuverlässiges Anlassen der umlaufenden Fläche auch bei einer kurzen zweiten Induktoranordnung gewährleistet werden.
  • Dabei ist es bevorzugt, dass die Umfangsgeschwindigkeit des ringförmigen Bauteils in Drehrichtung der umlaufenden Fläche während des Verfahrens zur induktiven Härtung der Randschicht erhöht wird. Hierdurch kann das Verfahren zur induktiven Härtung einer Randschicht schneller beendet werden. In Abhängigkeit der Erhöhung der Umfangsgeschwindigkeit des ringförmigen Bauteils ist es bevorzugt, dass die Drehgeschwindigkeit der zweiten Induktoranordnung an die Erhöhung der Umfangsgeschwindigkeit der umlaufenden Fläche angepasst wird, so dass ein gleichmäßiges Anlassen der umlaufenden Fläche ermöglicht wird.
  • Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die zweite Induktoranordnung im Wesentlichen gegenüberliegend der ersten Induktoranordnung angeordnet.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme für das ringförmige Bauteil selbstzentrierend ausgestaltet ist und dass die Aufnahme drehbar gelagert ist. Durch eine selbstzentrierende Lagerung kann der im Wesentlichen selbe Abstand zu den Induktoranordnungen und/oder den Kühlvorrichtungen und somit eine einheitliche Gefügestruktur der umlaufenden Fläche des ringförmigen Bauteils sichergestellt werden. Da sich das Bauteil bei der Erwärmung ausdehnt und beim Abschrecken und/oder beim Abkühlen schrumpft, ist es vorteilhaft, dass das Bauteil auch bei Änderungen seiner Abmessungen mittels der selbstzentrierenden Aufnahme zentriert wird. Durch eine drehbare Lagerung können sowohl die Induktoranordnungen als auch die Kühlvorrichtungen in zuverlässiger Weise in Eingriff mit der umlaufenden Fläche des ringförmigen Bauteils treten.
  • Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, die dem ringförmigen Bauteil zugeordnete Fläche der ersten Induktoranordnung im Wesentlichen plan ausgebildet ist und die dem ringförmigen Bauteil zugeordnete Fläche der zweiten Induktoranordnung im Wesentlichen zu dem Verlauf der umlaufenden Fläche des ringförmigen Bauteils korrespondiert. Da die Anlasstemperatur geringer als die Härtetemperatur ist, kann durch eine Anpassung der zweiten Induktoranordnung ein zuverlässiges Anlassen der umlaufenden Fläche des Bauteils sichergestellt werden. Hierzu ist die dem ringförmigen Bauteil bzw. der umlaufenden Fläche des ringförmigen Bauteils zugeordnete Fläche vorzugsweise konkav ausgestaltet und/oder an die Krümmung des ringförmigen Bauteils angepasst.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste Induktoranordnung, die zumindest eine Kühlvorrichtung und/oder die zweite Induktoranordnung im Wesentlichen kreisförmig um die Umfangsrichtung der umlaufenden Fläche des ringförmigen Bauteils verteilt angeordnet sind. Dabei ist es weiter bevorzugt, dass die zweite und die dritte Kühlvorrichtung ebenfalls im Wesentlichen kreisförmig um die Umfangsrichtung der umlaufenden Fläche des ringförmigen Bauteils verteilt angeordnet sind. Vorzugsweise korrespondiert die Umfangsrichtung der umlaufenden Fläche zu einer Drehrichtung der umlaufenden Fläche. Es ist bevorzugt, dass die erste Induktoranordnung und die zweite Induktoranordnung im Wesentlichen gegenüberliegend zueinander angeordnet sind. Vorzugsweise ist die erste Kühlvorrichtung benachbart zu der ersten Induktoranordnung angeordnet, wobei die erste Kühlvorrichtung in Drehrichtung der Aufnahme hinter der ersten Induktoranordnung angeordnet ist. Hierdurch tritt zunächst die erste Induktoranordnung in Kontakt mit der Anfangs-, der Zwischen- oder der Endzone des umlaufenden Bereichs und anschließend erst die erste Kühlvorrichtung. Des Weiteren ist es bevorzugt, dass die zweite und die dritte Kühlvorrichtung im Wesentlichen gegenüberliegend zueinander angeordnet sind. Dabei ist es weiter bevorzugt, dass die die zweite Kühlvorrichtung im Wesentlichen 80° bis 100° versetzt zu der ersten Induktoranordnung und die dritte Kühlvorrichtung im Wesentlichen 80° bis 100° zu der zweiten Induktoranordnung entlang des umlaufenden Bereichs des ringförmigen Bauteils angeordnet sind.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer mehrere Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen schematisch:
    • 1 bis 6 schematische Draufsichten eines Ausführungsbeispiels verschiedener Phasen eines Verfahrens zur induktiven Härtung einer Randschicht.
  • 1 zeigt eine schematische Draufsicht eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 2 zur induktiven Härtung einer Randschicht einer um ein ringförmiges Bauteil 4 umlaufenden Fläche 6 in einer ersten Phase. Die umlaufende Fläche 6 weist eine Anfangszone 8 und eine sich an die Anfangszone 8 anschließende Zwischenzone 10 auf. Zwischen der Zwischenzone 10 und der Anfangszone 8 ist eine Endzone 12 angeordnet. Es ist erkennbar, dass die Zwischenzone 10 sich über einen größeren Umfang der umlaufenden Fläche 6 erstreckt als die Anfangszone 8 und die Endzone 12.
  • Um den Umfang des ringförmigen Bauteils 4, insbesondere um den Umfang der umlaufenden Fläche 6, sind eine erste Induktoranordnung 14, eine erste Kühlvorrichtung 16, eine zweite Kühlvorrichtung 18, eine zweite Induktoranordnung 20 sowie eine dritte Kühlvorrichtung 22 angeordnet. Das ringförmige Bauteil 4 ist auf einer drehbar gelagerten Aufnahme angeordnet, welche relativ zu der Einrichtung umfassend erste Induktoranordnung 14, erste Kühlvorrichtung 16, zweite Kühlvorrichtung 18, zweite Induktoranordnung 20 und eine dritte Kühlvorrichtung 22 drehbar ist.
  • Die erste Kühlvorrichtung 16 ist in radialer Richtung versetzt und bezogen auf die Drehrichtung X des ringförmigen Bauteils 4 in Drehrichtung X hinter der ersten Induktoranordnung 14 angeordnet. Die zweite Kühlvorrichtung 18 ist um im Wesentlichen 90 Grad entlang des Umfangs des ringförmigen Bauteils 4 hinter der ersten Induktoranordnung 14 angeordnet. Die zweite Induktoranordnung 20 ist im Wesentlichen gegenüberliegend zu der ersten Induktoranordnung 14 entlang des Umfangs des ringförmigen Bauteils 4 angeordnet. Der Verlauf der zu dem ringförmigen Bauteil 4 zeigenden Fläche korrespondiert im Wesentlichen zu dem Verlauf des Umfangs des ringförmigen Bauteils 4 und weist eine im Wesentlichen konkave Krümmung auf. Die zweite Induktoranordnung 20 ist entgegen der Drehrichtung X in Richtung Y verfahrbar. Die dritte Kühlvorrichtung 22 ist im Wesentlichen gegenüberliegend zu der zweiten Kühlvorrichtung 18 entlang des Umfangs des ringförmigen Bauteils 4 angeordnet.
  • Zur Härtung der Randschicht der umlaufenden Fläche 6 wird zunächst die Anfangszone 8 mittels der ersten Induktoranordnung 14 auf eine Härtetemperatur erwärmt. Dies ist in 1 dargestellt. Die Kühleinrichtungen 16, 18 und 22 sowie die zweite Induktoranordnung 20 sind zunächst ausgeschaltet (kenntlich durch gestrichelte Darstellung).
  • Nach Erwärmung der Anfangszone 8 mittels der ersten Induktoranordnung 14 auf Härtetemperatur wird das ringförmige Bauteil 4 mittels der drehbar gelagerten Aufnahme in Drehrichtung X gedreht. Die Drehgeschwindigkeit in Drehrichtung X der umlaufenden Fläche 6 des ringförmigen Bauteils 4 liegt vorzugweise zwischen 3 mm/s bis 12 mm/s.
  • Sobald ein Teil der Anfangszone 8 in den Eingriffsbereich der ersten Kühlvorrichtung 16 kommt, wird die Kühlvorrichtung 16 eingeschaltet und der auf Härtetemperatur erwärmte Bereich der Anfangszone 8 abgeschreckt. In 2 ist der Zustand des Verfahrens zur Härtung dargestellt, in welchem die Anfangszone 8 bereits vollständig auf Härtetemperatur erwärmt worden ist und mittels der ersten Kühlvorrichtung 16 abgeschreckt wird. Ein Teil der Zwischenzone 10 wird mittels der ersten Induktoranordnung 14 auf Härtetemperatur erwärmt.
  • 3 zeigt eine Phase des Verfahrens zur induktiven Härtung, bei welcher die Anfangszone 8 mittels der eingeschalteten zweiten Kühlvorrichtung 18 weiter abgekühlt wird.
  • In der in 4 dargestellten Phase wird die Anfangszone 8 mittels der zweiten Induktoranordnung 20 auf Anlasstemperatur erwärmt. Hierzu wird die zweite Induktoranordnung 20 eingeschaltet sobald ein Teil der Anfangszone 8 in den Eingriffsbereich der zweiten Induktoranordnung 20 kommt.
  • Die in 5 dargestellte Phase zeigt ein Abkühlen der angelassenen Anfangszone 8. Hierzu wird die dritte Kühlvorrichtung 22 eingeschaltet. Da die dritte Kühlvorrichtung 22 im Wesentlichen um 90° um den Umfang des ringförmigen Bauteils 4 versetzt zu der zweiten Induktoranordnung 20 angeordnet ist, wird eine ausreichende Dauer der Temperatureinwirkung der angelassenen und umlaufenden Fläche 6 sichergestellt.
  • Nachdem das ringförmige Bauteil um im Wesentlichen 360° gedreht worden ist, wird die erste Induktoranordnung 14 ausgeschaltet. Dies ist in 6 dargestellt. Die erste die zweite und die dritte Kühlvorrichtung 16, 20, 22 bleiben auch bei einer zweiten vollständigen Drehung des ringförmigen Bauteils 4 in Betrieb, um die umlaufende Fläche 6 des ringförmigen Bauteils 4 weiter abzukühlen. Dabei bewegt sich die zweite Induktoranordnung 20 vorzugsweise in Richtung Y, so dass die relative Geschwindigkeit der umlaufenden Fläche 6 des ringförmigen Bauteils 4 zu der zweiten Induktoranordnung 20 erhöht wird. Vorzugsweise wird die zweite Induktorvorrichtung 20 abgeschaltet, sobald auch der Endbereich 12 des ringförmigen Bauteils 4 vollständig angelassen wurde.
  • Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr sind zahlreiche Varianten denkbar, die auch bei einer von den Ausführungsbeispielen abweichenden Gestaltung von der Erfindung und ihren in den beigefügten Ansprüchen angegebenen Ausgestaltungen Gebrauch machen.
  • Bezugszeichenliste
    • 2
    Vorrichtung zur induktiven Härtung einer Randschicht
    4
    ringförmiges Bauteil
    6
    umlaufende Fläche des ringförmigen Bauteils 4
    8
    Anfangszone
    10
    Zwischenzone
    12
    Endzone
    14
    erste Induktoranordnung
    16
    erste Kühlvorrichtung
    18
    zweite Kühlvorrichtung
    20
    zweite Induktoranordnung
    22
    dritte Kühlvorrichtung
    X
    Drehrichtung des ringförmigen Bauteils 4
    Y
    Drehrichtung der zweiten Induktoranordnung 20

Claims (15)

  1. Verfahren zur induktiven Härtung einer Randschicht einer um ein ringförmiges Bauteil (4) umlaufenden Fläche (6), wobei die umlaufende Fläche (6) eine Anfangszone (8), eine sich an die Anfangszone (8) anschließende Zwischenzone (10) und eine an die Anfangszone (8) und die Zwischenzone (10) angrenzende Endzone (12) aufweist, umfassend die nachfolgenden Schritte: - Erwärmen der Anfangszone (8), der Zwischenzone (10) und der Endzone (12) der umlaufenden Fläche (6) mittels zumindest einer ersten Induktoranordnung (14) auf eine Härtetemperatur; - Abschrecken der Anfangszone (8), der Zwischenzone (10) und der Endzone (12) der umlaufenden Fläche (6) mittels zumindest einer ersten Kühlvorrichtung (16); - Anlassen der Anfangszone (8), der Zwischenzone (10) und der Endzone (12) der umlaufenden Fläche (6) mittels zumindest einer zweiten Induktoranordnung (20) auf eine Anlasstemperatur, - wobei eine Einrichtung umfassend erste Induktoranordnung (14), zumindest eine erste Kühlvorrichtung (16) sowie zweite Induktoranordnung (20) und das ringförmige Bauteil (4) relativ zueinander in einer Umfangsrichtung der umlaufenden Fläche (6) verfahren werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, - bei dem die anzulassende Zone (8, 10, 12) mittels der zweiten Induktoranordnung (20) angelassen wird, sobald die anzulassende Zone (8, 10, 12) zumindest einen definierten Anlassparameter, insbesondere eine definierte Temperatur zum Anlassen, aufweist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, - bei dem die erste Induktoranordnung (14) nach dem Erwärmen der Endzone (12) ausgeschaltet wird und - bei dem die zweite Induktoranordnung (20) nach dem Anlassen der Endzone (12) ausgeschaltet wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, - bei dem die Anfangszone (8), die Zwischenzone (10) und die Endzone (12) der umlaufenden Fläche (6) nach Erwärmen auf Härtetemperatur ohne wesentliche zeitliche Verzögerung von der ersten Kühlvorrichtung (16) abgeschreckt werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, - bei dem die Anfangszone (8), die Zwischenzone (10) und die Endzone (12) der umlaufenden Fläche (6) mittels zumindest einer zweiten Kühlvorrichtung (18) nach Erwärmen auf Härtetemperatur und Abschrecken gekühlt werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, - bei dem die Anfangszone (8) mittels der zweiten Kühlvorrichtung (18) abgekühlt wird, sobald die Anfangszone (8) um im Wesentlichen 80° bis 100° relativ zu der ersten Induktoranordnung (14) verfahren wurde.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, - bei dem die Anfangszone (8), die Zwischenzone (10) und die Endzone (12) der umlaufenden Fläche (6) mittels zumindest einer dritten Kühlvorrichtung (22) nach dem Anlassen gekühlt werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, - bei dem die Anfangszone mittels der dritten Kühlvorrichtung (22) gekühlt wird, wenn die zweite Induktoranordnung (20) einen zu der Anfangszone (8) versetzen Bereich der Zwischenzone (10) anlässt.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, - bei dem die erste Kühlvorrichtung (16) nach Erreichen der Endzone (12) die mittels der dritten Kühlvorrichtung (22) gekühlte umlaufende Fläche (6) weiter abkühlt.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, - bei dem das ringförmige Bauteil (4) relativ zu der Einrichtung umfassend erste Induktoranordnung (14), zumindest eine erste Kühlvorrichtung (16) sowie zweite Induktoranordnung (20) in eine Drehrichtung (X) der umlaufenden Fläche (6) mit einer Drehgeschwindigkeit zwischen 3 mm/s bis 12 mm/s gedreht wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, - bei dem die zweite Induktoranordnung (20) in zu der Drehrichtung (X) der umlaufenden Fläche (6) des ringförmigen Bauteils (4) entgegengesetzter Richtung (Y) gedreht wird.
  12. Vorrichtung zur induktiven Härtung einer Randschicht einer um ein ringförmiges Bauteil umlaufenden Fläche, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, umfassend: - eine Aufnahme für ein ringförmiges Bauteil (4); - zumindest eine erste Induktoranordnung (14) zum Erwärmen einer umlaufenden Fläche (6) des Bauteils (4) auf eine Härtetemperatur und zumindest eine zweite Induktoranordnung (20) zum Anlassen der umlaufenden Fläche (6) des Bauteils (4); und - zumindest eine erste Kühlvorrichtung (16) zum Abschrecken der auf Härtetemperatur erwärmten umlaufenden Fläche (6).
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, - dass die Aufnahme selbstzentrierend ausgestaltet ist und - dass die Aufnahme drehbar gelagert ist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, - dass die dem ringförmigen Bauteil (4) zugeordnete Fläche der ersten Induktoranordnung (14) im Wesentlichen plan ausgebildet ist und - dass die dem ringförmigen Bauteil (4) zugeordnete Fläche der zweiten Induktoranordnung (20) im Wesentlichen zu dem Verlauf der umlaufenden Fläche (6) des ringförmigen Bauteils (4) korrespondiert.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, - dass die erste Induktoranordnung (14), die zumindest eine Kühlvorrichtung (16) und die zweite Induktoranordnung (20) im Wesentlichen kreisförmig um eine Umfangsrichtung der umlaufenden Fläche (6) des ringförmigen Bauteils (4) verteilt angeordnet sind.
DE102020122863.5A 2020-09-01 2020-09-01 Verfahren und Vorrichtung zur induktiven Härtung einer Randschicht Withdrawn DE102020122863A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020122863.5A DE102020122863A1 (de) 2020-09-01 2020-09-01 Verfahren und Vorrichtung zur induktiven Härtung einer Randschicht
PCT/EP2021/074170 WO2022049150A1 (de) 2020-09-01 2021-09-01 Verfahren und vorrichtung zur induktiven härtung einer randschicht

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020122863.5A DE102020122863A1 (de) 2020-09-01 2020-09-01 Verfahren und Vorrichtung zur induktiven Härtung einer Randschicht

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020122863A1 true DE102020122863A1 (de) 2022-03-03

Family

ID=77821743

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020122863.5A Withdrawn DE102020122863A1 (de) 2020-09-01 2020-09-01 Verfahren und Vorrichtung zur induktiven Härtung einer Randschicht

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102020122863A1 (de)
WO (1) WO2022049150A1 (de)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006003014B3 (de) 2006-01-23 2007-10-18 Sms Elotherm Gmbh Verfahren zum Härten eines einen geschlossenen Kurvenzug beschreibenden Werkstücks
DE102009053197A1 (de) 2009-11-06 2011-05-12 Imo Holding Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum induktiven Härten großer ringförmiger Werkstücke

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010007635A1 (en) * 2008-07-15 2010-01-21 Saet S.P.A. Method and device for localized induction hardening treatment of mechanical components, specifically thrust blocks for large-sized rolling bearings
ES2784781T3 (es) * 2014-03-11 2020-09-30 Thk Co Ltd Dispositivo de tratamiento térmico y procedimiento de tratamiento térmico

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006003014B3 (de) 2006-01-23 2007-10-18 Sms Elotherm Gmbh Verfahren zum Härten eines einen geschlossenen Kurvenzug beschreibenden Werkstücks
DE102009053197A1 (de) 2009-11-06 2011-05-12 Imo Holding Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum induktiven Härten großer ringförmiger Werkstücke

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LIEDTKE, Dieter ; STIELE, Hansjürg: Merkblatt 236 - Wärmebehandlung von Stahl-Randschichthärten. In: Stahl-Informations-Zentrum, 2009, 40 S. - ISSN 0175-2006. URL: https://www.stahl-online.de/wp-content/uploads/2019/04/MB236_Waermebehandlung_von_Stahl_Randschichthaerten.pdf [abgerufen am 2020-03-10]

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022049150A1 (de) 2022-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005006701B3 (de) Verfahren zum Herstellen eines Lagerringes für Großwälzlager
EP1375684B2 (de) Verfahren zum Herstellen von Lagerringen für Grosswälzlager
DE102015201644B4 (de) Verfahren zum Festwalzen eines metallischen Objekts, insbesondere einer Laufbahn eines Wälzlagers
DE3919199A1 (de) Verfahren zur herstellung von waelzlagerelementen
EP2801628B1 (de) Verfahren zum Randschichthärten eines metallischen Bauteils
DE10209264A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Bauteils aus Metall
DE10341867B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines gehärteten Blechprofils
DE102004040390B4 (de) Verfahren zur Induktionswärmebehandlung
DE102020122863A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur induktiven Härtung einer Randschicht
EP2814990B1 (de) Verfahren zum induktiven randschichthärten einer ringfläche
DE102015211901B4 (de) Induktor für eine Induktionshärteanlage
EP2265735B1 (de) Vorrichtung zum induktiven erwärmen von rotationssymmetrischen bauteilen und verfahren dazu
DE4130462C1 (en) Curved surfaces partic. of cams on camshafts - which are hardened by remelting under an electron beam which is moved in two dimensions at high frequency
EP4107296A1 (de) Verfahren zum induktiven randschichthärten
DE102016208462B4 (de) Verfahren zum Herstellen eines Formkörpers
WO2018215484A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum induktiven härten einer kurbelwelle
DE102005007984A1 (de) Wälzlagerring
DE102018212773A1 (de) Induktionshärteanlage und Verfahren zum Induktionshärten eines Werkstücks
DE19757485A1 (de) Vorrichtung zum kontrollierten Abkühlen von warmgewalzten Profilen, insbesondere Trägern, direkt aus der Walzhitze
WO2015124585A1 (de) System, fertigungsanlage und verfahren
DE102020103299A1 (de) Verfahren zum induktiven Randschichthärten
DE102017111541A1 (de) Oberflächengehärtetes rotationssymmetrisches Werkstück, Härtungsverfahren und Härtungsvorrichtung
DE102021125307A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Aufnahme und zum Antrieb mindestens eines im Wesentlichen ringförmigen Werkstücks in einer Bearbeitungsanlage sowie entsprechendes System
DE102022200324A1 (de) Induktionshärteanlage und Induktionshärteverfahren
WO2024008331A1 (de) Verfahren zur herstellung eines werkstücks aus stahl und durch das verfahren hergestelltes werkstück

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R083 Amendment of/additions to inventor(s)
R016 Response to examination communication
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee