DE19915264C1

DE19915264C1 - Hollow workpiece, especially a vehicle transmission component e.g. a joint housing, is induction surface hardened by lowering an inductor and an overhead quench nozzle relative to the workpiece wall

Info

Publication number: DE19915264C1
Application number: DE19915264A
Authority: DE
Inventors: Bertram Seifert; Reinhard Lubrig
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: SEIFERT, BERTRAM, DIPL.-ING., 72622 NUERTINGEN, DE
Priority date: 1999-04-03
Filing date: 1999-04-03
Publication date: 2000-06-21
Anticipated expiration: 2019-04-04
Also published as: WO2000060129A1; BR0009533A

Abstract

Inductive surface hardening of a hollow workpiece is by lowering an h.f. inductor and an overhead quench liquid spray nozzle relative to the workpiece wall. Inductive surface hardening of an inner wall of a hollow workpiece is carried out using an h.f. inductor and an overhead quench liquid spray nozzle, both having shapes matching the workpiece interior. The process comprises (a) clamping the workpiece (1) with its opening (22) facing downwards and its axis (23) vertical; (b) moving the switched-off inductor (7) through the workpiece opening (22) up to the upper edge (4) of a hardening zone (3); (c) switching on and lowering the inductor (7) for progressively heating a region (25) of the workpiece inner wall (2); (d) progressively cooling an adjacent region (26) immediately above the heated region (25) by means of the nozzle (8) during lowering of the inductor (7); and (e) allowing the sprayed quench liquid to trickle down for wetting the heated region (25) opposite the inductor (7). An Independent claim is also included for a similar process in which the workpiece is lowered over a stationary inductor and is then gradually raised and/or in which the process is used for inductive surface hardening of the outer wall of a hollow workpiece.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum induktiven Randschichthärten von hohlen Werkstücken, insbesondere von Kraftfahrzeug-Antriebsteilen, an die besonders hohe Genauigkeitsanforderun gen gestellt werden, gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 bis 4.The invention relates to a method for inductive surface hardening of hollow workpieces, in particular of motor vehicle drive parts to which particularly high accuracy requirements are required gen be made, according to the preamble of claims 1 to 4.

Das Randschichthärten dünnwandiger Werkstücke stellt sehr hohe Ansprüche an die zum Här ten verwendeten induktiven Verfahren, insbesondere dann, wenn die zu härtenden Werkstücke hohen Genauigkeitsanforderungen genügen sollen und daher ein in der Regel auftretender Här teverzug so weit wie irgend möglich vermieden werden muß. Aus der US 4 401 485 ist ein Ver fahren zum Induktionshärten der Innenwandung einer dünnwandigen axialsymmetischen Hülse bekannt, bei dem ein der Hülsengeometrie angepaßter Induktor verwendet wird, der oberhalb einer Abschreckbrause angeordnet ist. Zum Härten wird der aktivierte Induktor zunächst von oben nach unten durch das Werkstück hindurchgeschoben, wobei die Innenwand aufgeheizt und das Werkstück gleichzeitig durch eine das Werkstück von außen umgebende Brause gekühlt wird. Danach folgt eine Wartezeit, während derer eine Tiefenhärtung der Werkstückinnenwand erfolgen soll. Dann wird der aktivierte Induktor in einem zweiten Verfahrensschritt von unten nach oben durch das Werkstück zurückgezogen, wobei der aufgeheizte Randbereich fortschrei tend durch die unterhalb des Induktors angeordnete Abschreckbrause gehärtet wird. Durch dieses Verfahren soll eine verzugsarme Härtung des Werkstücks, insbesondere unter Vermei dung eines Aufweitens des oberen Werkstückquerschnitts, erreicht werden. Allerdings sind hierzu zwei Prozeßschritte und eine Wartezeit notwendig, was dieses Verfahren zeitaufwendig und daher kostspielig macht.Surface hardening of thin-walled workpieces places very high demands on hardening inductive processes used, especially when the workpieces to be hardened high accuracy requirements should meet and therefore a usually occurring hardness delay as far as possible must be avoided. From US 4 401 485 a Ver drive to induction hardening the inner wall of a thin-walled axially symmetrical sleeve is known in which an adapted to the sleeve geometry inductor is used, the above a quench shower is arranged. To harden, the activated inductor is first of pushed down through the workpiece, heating the inner wall and the workpiece is simultaneously cooled by a shower surrounding the workpiece from the outside becomes. This is followed by a waiting period during which deep hardening of the inner wall of the workpiece takes place should be done. Then the activated inductor in a second step from below withdrawn upwards through the workpiece, the heated edge area screaming away tend to be hardened by the quench shower located below the inductor. By this method is said to harden the workpiece with little distortion, in particular with avoidance expansion of the upper workpiece cross-section can be achieved. However This requires two process steps and a waiting time, which makes this process time-consuming and therefore makes it expensive.

Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, das bekann te Verfahren so zu verbessern, daß eine verzugsarme Randzonenhärtung des hohlen Werk stücks mittels einer einfach aufgebauten Vorrichtung in einem einzigen Prozeßschritt erfolgt. Starting from this prior art, the object of the invention is to do this To improve te process so that a low-distortion edge zone hardening of the hollow work piece by means of a simply constructed device in a single process step.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Verfahrensansprüche 1 bis 4 ge löst.This object is achieved by the features of claims 1 to 4 ge.

Danach wird ein Induktor verwendet, dessen Form der Geometrie des zu härtenden Werkstüc kes angepaßt ist und oberhalb dessen eine der Werkstückgeometrie angepaßte Abschreckbrau se angeordnet ist. Zur Erzeugung einer Härtezone im Inneren eines hohlen Werkstückes wird der Induktor in abgeschaltetem Zustand zunächst von unten bis an den oberen Rand der Härte zone in das Werkstück hineingeschoben. Dann wird der aktivierte Induktor von oben nach un ten an der Härtezone entlangbewegt, wodurch die Härtezone fortschreitend aufgeheizt wird. Gleichzeitig wird über die Abschreckbrause ein Kühlmittel auf einen unmittelbar oberhalb der aufgeheizten Härtezone gelegenen Bereich gespritzt, wodurch dieser - bereits aufgeheizte - Be reich abgeschreckt und somit gehärtet wird.An inductor is then used, the shape of which corresponds to the geometry of the workpiece to be hardened kes is adapted and above it a quenching brew adapted to the workpiece geometry is arranged. To create a hardness zone inside a hollow workpiece the inductor, when switched off, initially from the bottom to the top of the hardness zone pushed into the workpiece. Then the activated inductor turns from top to bottom ten along the hardness zone, whereby the hardness zone is gradually heated. At the same time, a coolant is applied to the immediately above the quench shower heated area sprayed area, whereby this - already heated - Be richly quenched and thus hardened.

Da die Abschreckbrause oberhalb des Induktors angeordnet ist, läuft das zum Abschrecken verwendete Kühlmittel an der Werkstoffinnenwand nach unten, so daß die derzeit durch den In duktor aufgeheizte, unterhalb der Brause gelegene Härtezone durch einen fließenden Wasser film benetzt wird. Hierdurch entsteht eine zusätzliche Kühlung des Werkstücks, auch unmittel bar im beheizten Bereich, die den Härteprozeß nicht beeinträchtigt, gleichzeitig aber zu einer Minimierung des Härteverzuges führt.Since the quenching shower is located above the inductor, this works for quenching used coolant on the material inner wall down, so that the currently by the In Ductor-heated hardness zone located below the shower head by flowing water film is wetted. This creates additional cooling of the workpiece, also immediately bar in the heated area, which does not affect the hardening process, but at the same time Minimizing the delay in hardness leads.

Beim Härten besonders dünnwandiger Werkstücke ist es zweckmäßig, das Werkstück außerdem von außen zu kühlen. Hierfür wird das Werkstück von einer Brause umgeben, die die Werk stückaußenseite mit Kühlmittel benetzt (siehe Patentanspruch 8).When hardening particularly thin-walled workpieces, it is advisable to use the workpiece as well to cool from the outside. For this purpose, the workpiece is surrounded by a shower, which is the work Piece outside wetted with coolant (see claim 8).

Mit Hilfe dieses einstufigen Verfahrens und der einfachen Vorrichtung erfolgt in der Härtezone - trotz der starken Kühlwirkung durch fließenden Wasserfilm und Außenbrause - eine einwand freie Gefügeumwandlung z. B. hinsichtlich Korngröße und Martensitnadellänge. Die erreichbaren Härtetiefen liegen bei bis zu 3 mm. Durch die simultane Kühlung der Werkstückwandung von außen und von innen - sogar im Bereich der lokalen induktiven Aufheizung - bleibt während des Härtens der Eigenspannungszustand des Werkstücks weitgehend erhalten, und der Härteverzug wird minimiert. Auch bei sehr dünnwandigen Werkstücken wie z. B. bei Gelenkgehäusen wird daher ein sehr reproduzierbarer Härtevorgang erreicht und der Härteverzug auf Werte von weni ger als 1/100 mm reduziert. Somit entfällt auch bei Werkstücken mit hohen Genauigkeitsanfor derungen, wie z. B. Präzisionsschmiedeteilen, eine nachträgliche Bearbeitung durch Schleifen, Hartfräsen o. ä. With the help of this one-step process and the simple device in the hardening zone - despite the strong cooling effect from the flowing water film and outside shower - a flawless free structural transformation z. B. in terms of grain size and martensite needle length. The attainable Hardness depths are up to 3 mm. Due to the simultaneous cooling of the workpiece wall from outside and inside - even in the area of local inductive heating - remains during the Hardening largely maintains the residual stress state of the workpiece, and the delay in hardness is minimized. Even with very thin-walled workpieces such. B. in joint housings therefore a very reproducible hardening process is achieved and the hardening delay to values of a few reduced to less than 1/100 mm. This means there is no need for workpieces with high accuracy requirements changes such as B. precision forgings, subsequent processing by grinding, Hard milling or similar

Das erfindungsgemäße Härteverfahren erfolgt besonders schnell und einfach, wenn die zu här tende Innenwandung des Werkstücks näherungsweise Axialsymmetrie aufweist (siehe Patent anspruch 5). In diesem Fall wird zweckmäßigerweise ein Induktor verwendet, der der Innenkon tur des Werkstücks angepaßt ist, so daß die gesamte Innenwandung des Werkstücks in einem einzigen Prozeßschritt bearbeitet werden kann.The hardening process according to the invention is particularly quick and simple if it is too hard inner wall of the workpiece has approximately axial symmetry (see patent claim 5). In this case, an inductor is expediently used, the inner con structure of the workpiece is adjusted so that the entire inner wall of the workpiece in one single process step can be processed.

Um eine gleichförmige Erhitzung und Kühlung der zu härtenden Randbereiche sicherzustellen, ist es zweckmäßig, das Werkstück während des Härtevorganges gleichförmig gegenüber Induk tor und Abschreckbrause zu bewegen. Dies ist insbesondere dann einfach zu bewerkstelligen, wenn die zu härtende Innenwandung des Werkstücks - wie z. B. bei Gelenkgehäusen - annä hernd Zylindersymmetrie aufweist (siehe Patentanspruch 6). In diesem Fall ist der Induktor vor teilhafterweise als ein Ring ausgebildet, dessen Außendurchmesser etwas kleiner als der Innen durchmesser des Werkstücks ist, so daß ein gleichmäßiges Aufheizen der gesamten Innenwan dung gewährleistet wird, wenn der Induktor entlang der Zylinderachse durch das Werkstückin nere abwärtsbewegt wird. Zur Erreichung einer gleichmäßigen Erhitzung und Kühlung der Härte zone wird das Werkstück dabei um die Zylinderachse der zu härtenden Innenwandung des Werkstücks gedreht (siehe Patentanspruch 7).To ensure uniform heating and cooling of the edge areas to be hardened, it is advisable to make the workpiece uniform compared to induc during the hardening process to move gate and quench spray. This is particularly easy to do if the inner wall of the workpiece to be hardened - such as. B. in joint housings - approx hernd has cylindrical symmetry (see claim 6). In this case the inductor is in front partially formed as a ring, the outer diameter of which is slightly smaller than the inside diameter of the workpiece is, so that a uniform heating of the entire inner wall This is ensured if the inductor passes through the workpiece along the cylinder axis nere is moved down. To achieve an even heating and cooling of the hardness zone, the workpiece is about the cylinder axis of the inner wall of the Workpiece rotated (see claim 7).

Selbstverständlich ist dieses Verfahren nicht auf das Härten von Innenwandungen beschränkt. Mit einem geeignet gestalteten Induktor und darüber angeordneter Abschreckbrause lassen sich analog auch Außenwände härten (siehe Patentansprüche 3 und 4), wobei zusätzlich eine Innenbrause zur Kühlung der Werkstückinnenwand vorgesehen werden sollte.Of course, this process is not limited to the hardening of inner walls. Leave with a suitably designed inductor and a quench spray located above analogously harden external walls (see claims 3 and 4), with an additional Inner shower should be provided for cooling the inner wall of the workpiece.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungs beispieles näher erläutert; dabei zeigen:In the following the invention with reference to an embodiment shown in the drawings example explained in more detail; show:

Fig. 1 Ein Werkstück mit einer Härtungsvorrichtung zur Härtung der Werkstückinnenwand . . . Fig. 1 A workpiece with a hardening device for hardening the inner wall of the workpiece. . .

Fig. 1a . . . vor Beginn des Härtungsvorgangs, Fig. 1a. . . before the start of the hardening process,

Fig. 1b . . . am Anfang des Härtungsvorgangs, Fig. 1b. . . at the beginning of the hardening process,

Fig. 1c . . . während des Härtungsvorgangs, Fig. 1c. . . during the curing process,

Fig. 1d . . . nach Abschluß des Härtungsvorgangs, Fig. 1d. . . after completion of the hardening process,

Fig. 2 eine Detailansicht einer Werkstückwand während des Härtungsprozesses, gemäß dem Bereich II in Fig. 1c, Fig. 2 is a detail view of a workpiece wall during the curing process, according to the area II in Fig. 1c,

Fig. 3 Ein Werkstück mit einer Härtungsvorrichtung zur Härtung der Werkstückaußenwand. Fig. 3 A workpiece with a hardening device for hardening the outer wall of the workpiece.

Fig. 1a zeigt ein hohles Werkstück 1, z. B. ein Gelenkgehäuse eines Kraftfahrzeugs, dessen In nenwandung 2 in einer gestrichelt angedeuteten Härtezone 3, z. B. einer Kugellaufbahn, gehär tet werden soll. Zur Erzeugung dieser Härtezone, die sich zwischen einem oberen Rand 4 und einem unteren Rand 5 erstreckt, wird eine Härtungsvorrichtung 6 verwendet. Sie umfaßt einen Induktor 7 und einer Abschreckbrause 8, die oberhalb des Induktors 7 auf einer gemeinsamen Handhabungsvorrichtung 9 angeordnet ist. Die Handhabungsvorrichtung 9 kann über eine in der Zeichnung nicht dargestellte Maschine oder auch manuell geführt werden. Die Handha bungsvorrichtung 9 enthält die Stromzuleitung 10 für den Induktor 7 und eine Zuführung 11, die ein Abschreckmittel 12 zur Abschreckbrause 8 leitet. Fig. 1a shows a hollow workpiece 1 , z. B. a joint housing of a motor vehicle, in the nenwandung 2 in a dashed hardness zone 3 , z. B. a ball track should be hardened. A hardening device 6 is used to produce this hardening zone, which extends between an upper edge 4 and a lower edge 5 . It comprises an inductor 7 and a quenching shower 8 , which is arranged above the inductor 7 on a common handling device 9 . The handling device 9 can be guided over a machine (not shown in the drawing) or also manually. The handling device 9 contains the power supply line 10 for the inductor 7 and a feed 11 which directs a quenching agent 12 to the quenching shower 8 .

Die Form des Induktors 7 und der Abschreckbrause 8 ist der Geometrie der Härtezone 3 auf dem Werkstück 1 angepaßt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Härtezone 3 des Werk stücks 1 zylindersymmetrisch ausgebildet. Der Induktor 7 besteht in diesem Fall aus einer ring förmigen Schleife 13, deren Außendurchmesser 14 etwas kleiner ist als der Innendurchmesser 15 der Härtezone 3. Mit einer solchen Wahl des Induktors 7 können ringförmig umlaufende Be reiche in der Härtezone 3 gehärtet werden. Die Abschreckbrause 8 beinhaltet eine Prallplatte 16, die in angeschaltetem Zustand das aus der Zuführung 11 zugeleitete Abschreckmittel 12 ringförmig nach allen Seiten verteilt. Alternativ kann die Abschreckbrause 8 aus einem Hohlzy linder bestehen, auf dessen Außenwand eine Vielzahl von Spritzdüsen so angeordnet sind, daß sie das Abschreckmittel 12 ringförmig nach außen versprühen.The shape of the inductor 7 and the quench shower 8 is adapted to the geometry of the hardening zone 3 on the workpiece 1 . In the present embodiment, the hardness zone 3 of the workpiece 1 is cylindrical symmetrical. In this case, the inductor 7 consists of a ring-shaped loop 13 , the outer diameter 14 of which is somewhat smaller than the inner diameter 15 of the hardening zone 3 . With such a choice of the inductor 7 , circular circumferential areas can be hardened in the hardening zone 3 . The quenching shower 8 contains a baffle plate 16 which, when switched on, distributes the quenching means 12 supplied from the feed 11 in a ring shape on all sides. Alternatively, the quenching shower 8 consist of a Hohlzy cylinder, on the outer wall of which a plurality of spray nozzles are arranged in such a way that they spray the quenching agent 12 in a ring outward.

Zur Kühlung der Werkstückaußenwand 17 wird, wie in Fig. 1b gezeigt, eine Schirmbrause 18 verwendet, deren Innenkontur 19 so gewählt ist, daß die Schirmbrause 18 das zu bearbeitende Werkstück 1 in ihrem Inneren aufnehmen kann. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel eines zy lindersymmetrischen Werkstücks 1 hat die Innenkontur 19 der Schirmbrause 18 die Form eines Hohlzylinders, der die gesamte dem Härtebereich 3 gegenüberliegende Außenwand 17 des Werkstücks 1 überspannt und über diesen hinausragt. Die Innenwand 19 der Schirmbrause 18 weist eine Vielzahl von Spritzdüsen 20 auf, durch die ein Kühlmittel 21 von außen auf das Werk stück 1 gespritzt werden kann.To cool the outer wall 17 of the workpiece, a screen shower 18 is used, as shown in FIG. 1b, the inner contour 19 of which is selected such that the screen shower 18 can hold the workpiece 1 to be processed in its interior. In the present exemplary embodiment of a cylinder-symmetrical workpiece 1 , the inner contour 19 of the screen shower 18 has the shape of a hollow cylinder which spans the entire outer wall 17 of the workpiece 1 opposite the hardness region 3 and projects beyond it. The inner wall 19 of the screen shower 18 has a plurality of spray nozzles 20 through which a coolant 21 can be injected onto the workpiece 1 from the outside.

Zu Beginn des Härtevorgangs wird das Werkstück 1 mit seiner Öffnung 22 nach unten so aufge spannt, daß die Werkstückachse 23 im wesentlichen senkrecht zu liegen kommt (siehe Fig. 1a). Anschließend wird die Schirmbrause 18 über die Werkstückaußenwand 17 geschoben. Dann wird die Härtungsvorrichtung 6 in ausgeschaltetem Zustand von unten her kommend durch die Öffnung 22 des Werkstücks 1 so weit in das Innere 24 des Werkstücks 1 eingeführt, daß die Induktorschleife 13 gegenüber dem oberen Rand 4 der Härtezone 3 zu liegen kommt. Die oberhalb der Induktorschleife 13 befindliche Abschreckbrause 8 ragt dabei tiefer als die In duktorschleife 13 in das Werkstückinnere 24 hinein und befindet sich somit außerhalb der Här tezone 3. Nun werden Induktor 7, Abschreckbrause 8 und Schirmbrause 18 eingeschaltet (siehe Fig. 1b). Dadurch wird ein der Induktorschleife 13 gegenüberliegender, in Fig. 1b schraffiert gekennzeichneter, ringförmiger Heizbereich 25 am oberen Rand 4 der Härtezone 3 aufgeheizt. Gleichzeitig wird ein oberhalb dieses Heizbereiches 25 gelegener Nachbarbereich 26 der Werkstückinnenwand 2 durch die oberhalb des Induktors 7 angeordnete Abschreckbrause 8 mit Abschreckmittel 12 besprüht. Das Abschreckmittel 12 rinnt die Werkstückinnenwand 2 hinab und benetzt den Heizbereich 25, der dadurch eine Oberflächenkühlung erfährt.At the beginning of the hardening process, the workpiece 1 is clamped with its opening 22 downwards so that the workpiece axis 23 comes to lie essentially vertically (see FIG. 1a). The screen shower 18 is then pushed over the workpiece outer wall 17 . Then, in the switched-off state, the hardening device 6 is introduced from below through the opening 22 of the workpiece 1 so far into the interior 24 of the workpiece 1 that the inductor loop 13 comes to lie with respect to the upper edge 4 of the hardening zone 3 . The quench nozzles 8 located above the inductor loop 13 protrudes lower than the tezone 3 In duktorschleife 13 into the work piece interior 24 into and thus located outside the Här. Now the inductor 7 , quenching shower 8 and screen shower 18 are switched on (see FIG. 1b). As a result, an annular heating region 25 opposite the inductor loop 13 and hatched in FIG. 1 b is heated at the upper edge 4 of the hardening zone 3 . At the same time, a neighboring region 26 of the inner wall 2 of the workpiece located above this heating region 25 is sprayed with quenching agent 12 by the quench spray 8 arranged above the inductor 7 . The quenching agent 12 runs down the inner wall 2 of the workpiece and wets the heating area 25 , which is thereby surface-cooled.

Beginnend vom oberen Rand 4 der Härtezone 3 wird nun die Härtungsvorrichtung 6 fortschrei tend im Inneren 24 des Werkstücks 1 entlang der Werkstückinnenwand 2 in Richtung Werk stücköffnung 22 bewegt, wodurch jeweils der der Induktorschleife 13 gegenüberliegende ring förmige Heizbereich 25 lokal erwärmt wird (siehe Fig. 1c). Bei dieser kontinuierlichen Ab wärtsbewegung der Härtungsvorrichtung 6 wird der unmittelbar oberhalb dieses Heizbereiches 25 liegende, kurz vorher erhitzte Nachbarbereich 26' fortschreitend durch die Abschreckbrause 8 lokal abgeschreckt, wodurch eine lokale Härtung dieses Bereiches 26' erfolgt. Wie im Detail in Fig. 2 gezeigt, kühlt das durch die Abschreckbrause 8 verspritzte Abschreckmittel 12 lokal den Nachbarbereich 26', rinnt anschließend entlang der Werkstückinnenwand 2 nach unten und benetzt den der Induktorschleife 13 gegenüberliegenden Heizbereich 25. Dort bewirkt das Ab schreckmittel 12 eine Kühlung der Werkstückinnenwand 2. Der Heizbereich 25 erfährt somit ei nerseits durch den Induktor 7 eine Erhitzung, deren Eindringtiefe 27 in die Werkstückinnenwand 2 durch Induktorstrom, -frequenz und Vorschubgeschwindigkeit bestimmt wird; andererseits erfährt der Heizbereich 25 durch das herabrinnende Abschreckmittel 12 im unmittelbaren Wandbereich 28 eine Abkühlung. Durch die induktive Heizung und anschließende Abschreckung wird hierbei in der Härtezone 3 die erwünschte Randschicht- und Oberflächenhärte erzeugt, während die simultane Kühlung des Heizbereiches 25 durch die Benetzung mit Abschreckmittel 12 den Härteverzug des Werkstücks 1 verringert. Dieser Härtungsprozeß wird so lange fortge setzt, bis die Induktorschleife 13 den unteren Rand 5 der Härtezone 3 erreicht. Dann wird der Induktor 7 abgeschaltet, und die Härtungsvorrichtung 6 wird weiter aus dem Werkstückinnen raum 24 hinausgezogen, während die Abschreckbrause 8 in Betrieb bleibt, bis sie sich gegen über dem unteren Rand 5 der Härtezone 3 befindet und somit die gesamte Härtezone 3 abge schreckt wurde (siehe Fig. 1d). Dann wird die Abschreckbrause 8 abgeschaltet und die Här tungsvorrichtung 6 aus dem Werkstückinnenraum 24 entfernt. Starting from the upper edge 4 of the hardening zone 3 , the hardening device 6 is now progressively moved in the interior 24 of the workpiece 1 along the workpiece inner wall 2 in the direction of the workpiece opening 22 , as a result of which the ring-shaped heating region 25 opposite the inductor loop 13 is locally heated (see FIG. 1c). During this continuous downward movement of the curing device 6 , the immediately above this heating area 25 , the previously heated neighboring area 26 'is progressively locally quenched by the quenching shower 8 , whereby a local hardening of this area 26 ' takes place. As shown in detail in FIG. 2, the quenching agent 12 sprayed by the quench spray 8 locally cools the neighboring region 26 ′, then runs down along the inner wall 2 of the workpiece and wets the heating region 25 opposite the inductor loop 13 . There, the starting means 12 cools the inner wall 2 of the workpiece. The heating region 25 thus undergoes ei nerseits through the inductor 7, a heating, the depth of penetration is determined in the workpiece inner wall 2 by inductor current, frequency and feed rate 27; on the other hand, the heating area 25 is cooled down by the quenching means 12 running down in the immediate wall area 28 . The inductive heating and subsequent quenching produces the desired surface layer and surface hardness in the hardness zone 3 , while the simultaneous cooling of the heating area 25 by wetting with quenching agent 12 reduces the delay in hardness of the workpiece 1 . This hardening process is continued until the inductor loop 13 reaches the lower edge 5 of the hardening zone 3 . Then the inductor 7 is switched off, and the curing device 6 is pulled further out of the workpiece interior 24 , while the quenching shower 8 remains in operation until it is located above the lower edge 5 of the hardening zone 3 and thus the entire hardening zone 3 has been deterred (see Fig. 1d). Then the quenching spray 8 is switched off and the hardening device 6 is removed from the workpiece interior 24 .

Während dieses gesamten Heiz- und Abschreckvorgangs der Härtezone 3 wird die Werkstück außenwand durch die Schirmbrause 18 gekühlt. Dadurch wird der durch den Härtungsprozeß bedingte Härteverzug weiter minimiert.During this entire heating and quenching process of the hardening zone 3 , the workpiece outer wall is cooled by the screen shower 18 . This further minimizes the delay in hardness caused by the hardening process.

Im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das Werkstück 1 während des Härtungspro zesses stationär gehalten, während die Härtungsvorrichtung 6 in den Werkstückinnenraum 24 hinein- und hinausgeschoben wird. Alternativ kann die Härtungsvorrichtung 6 stationär gehal ten, während das Werkstück 1 gegenüber der Härtungsvorrichtung 6 bewegt wird.In the embodiment described above, the workpiece 1 is held stationary during the hardening process, while the hardening device 6 is pushed into and out of the workpiece interior 24 . Alternatively, the hardening device 6 can be held stationary while the workpiece 1 is moved relative to the hardening device 6 .

Zweckmäßigerweise wird das Werkstück 1 - wie in Fig. 1b bis 1d durch einen Pfeil angedeu tet - während des Härtevorgangs relativ zu Härtungsvorrichtung 6 und Schirmbrause 18 um seine Symmetrieachse 23 gedreht, um eine möglichst gleichförmige Heizung und Abschreckung über die gesamte zylindersymmetrische Härtezone 3 hinweg zu erreichen.Expediently, the workpiece 1 - as indicated by an arrow in FIGS . 1b to 1d - is rotated about its axis of symmetry 23 relative to the hardening device 6 and screen shower 18 during the hardening process in order to heat and quench as uniformly as possible over the entire cylindrical symmetrical hardening zone 3 to reach.

Das erfindungsgemäße Härtungsverfahren ist - neben der bisher beschriebenen Härtung einer zylindersymmetrischen Härtezone - auch auf nichtzylindersymmetrische Werkstückinnenräume anwendbar. Hierzu müssen Induktor 7, Abschreckbrause 8 und Schirmbrause 18 der Werk stückgeometrie angepaßt werden. Eine Aufheizung und Abschreckung der Werkstückinnenwand 2 in ringförmigen Bereichen 25, 26' ist jedoch nur dann möglich, wenn die Härtezone 3 zumin dest näherungsweise axialsymmetrisch ist.The hardening method according to the invention can be used - in addition to the previously described hardening of a cylinder-symmetrical hardening zone - also on non-cylinder-symmetrical workpiece interiors. For this purpose, inductor 7 , quenching shower 8 and screen shower 18 must be adapted to the workpiece geometry. However, heating and quenching the inner wall 2 of the workpiece in annular regions 25 , 26 'is only possible if the hardening zone 3 is at least approximately axially symmetrical.

Neben der oben beschriebenen Härtung einer Werkstückinnenwand 2 kann das erfindungsge mäße Verfahren auch zur Härtung einer Werkstückaußenwand verwendet werden. Fig. 3 zeigt ein Werkstück 1', dessen Außenwand 17' in einem zylindersymmetischen Härtebereich 3' ge härtet werden soll. Hierzu wird eine Härtungsvorrichtung 6' verwendet, die eine ringförmige In duktionsspule 13' und eine ringförmige Abschreckbrause 8' umfaßt, die oberhalb der Indukti onsspule 13' angeordnet ist. Die Durchmesser von Induktionsspule 13' und Abschreckbrause 8' sind hierbei größer gewählt als der Durchmesser des Werkstücks 1', so daß sie über das Werk stück 1' geschoben werden können. Der Härtungsvorgang der Werkstückaußenwand 17' erfolgt analog zum oben beschriebenen, auf die Werkstückinnenwand bezogenen Härtungsprozeß. Um den Härteverzug zu minimieren, ist es auch hier zweckmäßig, die der Härtezone 3' gegenüber liegende Werkstückinnenwand 2' mittels einer in das Werkstückinnere 24' eingeführten Schirmbrause 18' zu kühlen.In addition to the hardening of a workpiece inner wall 2 described above, the method according to the invention can also be used for hardening a workpiece outer wall. Fig. 3 shows a workpiece 1 ', the outer wall 17 ' in a cylinder-symmetrical hardness area 3 'ge is to be hardened. For this purpose, a curing device 6 'is used, the induction coil in a ring 13' and an annular quench nozzles 8 'comprises the onsspule above the Indukti 13' is arranged. The diameter of induction coil 13 'and quenching shower 8 ' are chosen larger than the diameter of the workpiece 1 ', so that they can be pushed over the workpiece 1 '. The hardening process of the outer wall 17 'of the workpiece takes place analogously to the hardening process described above relating to the inner wall of the workpiece. In order to minimize the delay in hardness, it is also expedient here to cool the inner wall 2 'of the workpiece opposite the hardness zone 3 ' by means of a screen shower 18 'inserted into the interior 24 ' of the workpiece.

Claims

1. Verfahren zum induktiven Randschichthärten einer Innenwandung eines hohlen Werk stücks, insbesondere eines Antriebsteils eines Kraftfahrzeugs,

1. mit Hilfe eines Induktors, dessen geometrische Form der Innenform des Werkstücks angepaßt ist und der mit Hochfrequenzstrom einer ausgewählten Frequenz und Leistung beaufschlagt werden kann,
2. und einer oberhalb des Induktors angeordneten Abschreckbrause, deren geometrische Form der Innenform des Werkstücks angepaßt ist und mit Hilfe derer flüssiges Kühlmit tel auf die Innenwandung des Werkstücks gespritzt werden kann,

gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

1. das hohle Werkstück (1) wird zunächst mit der Öffnung (22) nach unten so aufgespannt, daß die Werkstückachse (23) im wesentlichen senkrecht zu liegen kommt,
2. der Induktor (7) wird dann in ausgeschaltetem Zustand durch die Öffnung (22) des hoh len Werkstücks (1) bis an einen oberen Rand (4) einer Härtezone (3) geschoben,
3. der Induktor (7) wird daraufhin in eingeschaltetem Zustand von oben nach unten entlang der Innenseite (2) des hohlen Werkstücks (1) bewegt und somit ein Heizbereich (25) auf der Innenwandung (2) des Werkstücks fortschreitend aufgeheizt,
4. während der unmittelbar oberhalb dieses erhitzten Heizbereichs (25) gelegene Nachbar bereich (26, 26') während der Abwärtsbewegung des Induktors (7) fortschreitend durch die oberhalb des Induktors (7) angeordnete Abschreckbrause (8) gekühlt wird,
5. und der dem Induktor (7) gegenüberliegende erhitzte Heizbereich (25) durch herabrin nende Kühlflüssigkeit aus der Abschreckbrause (8) benetzt wird.

1. Method for inductive surface hardening of an inner wall of a hollow workpiece, in particular a drive part of a motor vehicle,

1. with the help of an inductor, the geometric shape of which is adapted to the internal shape of the workpiece and which can be acted upon by high-frequency current of a selected frequency and power,
2. and a quench shower arranged above the inductor, the geometric shape of which is adapted to the inner shape of the workpiece and by means of which liquid coolant tel can be sprayed onto the inner wall of the workpiece,

characterized by the following process steps:

1. the hollow workpiece ( 1 ) is first clamped with the opening ( 22 ) downwards in such a way that the workpiece axis ( 23 ) comes to lie essentially vertically,
2. the inductor ( 7 ) is then pushed in the switched-off state through the opening ( 22 ) of the hollow workpiece ( 1 ) to an upper edge ( 4 ) of a hardening zone ( 3 ),
3. the inductor ( 7 ) is then moved in the switched-on state from top to bottom along the inside ( 2 ) of the hollow workpiece ( 1 ) and thus a heating area ( 25 ) on the inside wall ( 2 ) of the workpiece is gradually heated,
4. while the neighboring area ( 26 , 26 ') located immediately above this heated heating area ( 25 ) is progressively cooled by the quench spray ( 8 ) arranged above the inductor ( 7 ) during the downward movement of the inductor ( 7 ),
5. and the inductor ( 7 ) opposite heated heating area ( 25 ) is wetted by cooling liquid from the quenching shower ( 8 ).

2. Verfahren zum induktiven Randschichthärten einer Innenwandung eines hohlen Werk stücks, insbesondere eines Antriebsteils eines Kraftfahrzeugs,

gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

1. das hohle Werkstück (1) wird, mit der Öffnung (22) nach unten, von oben über den sta tionär aufgespannten, in ausgeschaltetem Zustand befindlichen Induktor (7) geschoben, wobei die Werkstückachse (23) im wesentlichen senkrecht ausgerichtet wird, wobei das Werkstück (1) so weit über den Induktor (7) geschoben wird, bis der obere Rand (4) ei ner Härtezone (3) des Werkstücks (1) gegenüber dem Induktor (7) zu liegen kommt,
2. der Induktor (7) wird daraufhin eingeschaltet, und das hohle Werkstück (1) wird von un ten nach oben am Induktor (7) vorbeibewegt, wobei ein Heizbereich (25) auf der Innen wandung (2) des Werkstücks (1) fortschreitend aufgeheizt wird,
3. während der unmittelbar oberhalb dieses erhitzten Heizbereichs (25) gelegene Nachbar bereich (26, 26') während der Aufwärtsbewegung des Werkstücks (1) fortschreitend durch die oberhalb des Induktors (7) angeordnete Abschreckbrause (8) gekühlt wird,
4. und der dem Induktor (7) gegenüberliegende erhitzte Heizbereich (25) durch herabrin nende Kühlflüssigkeit aus der Abschreckbrause (8) benetzt wird.

2. Method for inductive surface hardening of an inner wall of a hollow workpiece, in particular a drive part of a motor vehicle,

characterized by the following process steps:

1. the hollow workpiece ( 1 ), with the opening ( 22 ) downwards, pushed from above over the stationarily spanned, in the off state, inductor ( 7 ), the workpiece axis ( 23 ) being aligned substantially vertically, wherein the workpiece ( 1 ) is pushed over the inductor ( 7 ) until the upper edge ( 4 ) of a hardening zone ( 3 ) of the workpiece ( 1 ) comes to lie relative to the inductor ( 7 ),
2. The inductor ( 7 ) is then switched on, and the hollow workpiece ( 1 ) is moved past the inductor ( 7 ) upwards from below, with a heating area ( 25 ) on the inner wall ( 2 ) of the workpiece ( 1 ) progressively is heated up
3. while the neighboring area ( 26 , 26 ') located immediately above this heated heating area ( 25 ) is progressively cooled by the quench spray ( 8 ) arranged above the inductor ( 7 ) during the upward movement of the workpiece ( 1 ),
4. and the heated inductor ( 7 ) opposite the heated heating area ( 25 ) is wetted by cooling liquid from the quenching shower ( 8 ).

3. Verfahren zum induktiven Randschichthärten einer Außenwandung eines hohlen Werk stücks, insbesondere eines Antriebsteils eines Kraftfahrzeugs,

1. mit Hilfe eines Induktors, dessen geometrische Form der Außenform des Werkstücks angepaßt ist und der mit Hochfrequenzstrom einer ausgewählten Frequenz und Leistung beaufschlagt werden kann,
2. und einer oberhalb des Induktors angeordneten Abschreckbrause, deren geometrische Form der Außenform des Werkstücks angepaßt ist und mit Hilfe derer flüssiges Kühlmit tel auf die Außenwandung des Werkstücks gespritzt werden kann,

gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

1. das hohle Werkstück (1') wird zunächst mit der Öffnung (22') nach unten so aufge spannt, daß die Werkstückachse (23') im wesentlichen senkrecht zu liegen kommt,
2. der Induktor (7') wird dann in ausgeschaltetem Zustand von unten kommend bis an ei nen oberen Rand einer Härtezone (3') geschoben,
3. der Induktor (7') wird daraufhin in eingeschaltetem Zustand von oben nach unten ent lang der Außenseite (17') des hohlen Werkstücks (1') bewegt und somit ein Heizbereich auf der Außenwandung (17') des Werkstücks (1') fortschreitend aufgeheizt,
4. während der unmittelbar oberhalb dieses erhitzten Heizbereichs gelegene Randbe reich während der Abwärtsbewegung des Induktors (7') fortschreitend durch die ober halb des Induktors (7') angeordnete Abschreckbrause (8') gekühlt wird,
5. und der dem Induktor (7') gegenüberliegende erhitzte Heizbereich durch herabrinnende Kühlflüssigkeit (12') aus der Abschreckbrause (8') benetzt wird.

3. Method for inductive surface hardening of an outer wall of a hollow workpiece, in particular a drive part of a motor vehicle,

1. with the aid of an inductor, the geometric shape of which is adapted to the external shape of the workpiece and which can be subjected to high-frequency current of a selected frequency and power,
2. and a quench shower arranged above the inductor, the geometric shape of which is adapted to the outer shape of the workpiece and by means of which liquid coolant tel can be sprayed onto the outer wall of the workpiece,

characterized by the following process steps:

1. the hollow workpiece ( 1 ') is first clamped with the opening ( 22 ') downwards so that the workpiece axis ( 23 ') comes to lie essentially vertically,
2. the inductor ( 7 ') is then pushed in the switched-off state coming from below to an upper edge of a hardening zone ( 3 '),
3. the inductor ( 7 ') is then moved in the switched-on state from top to bottom along the outside ( 17 ') of the hollow workpiece ( 1 ') and thus a heating area on the outer wall ( 17 ') of the workpiece ( 1 ') progressively heated up,
4. while the Randbe located immediately above this heated heating area is progressively cooled during the downward movement of the inductor ( 7 ') by the quench shower ( 8 ') arranged above the inductor ( 7 '),
5. and the heated heating area opposite the inductor ( 7 ') is wetted by cooling liquid ( 12 ') running down from the quenching shower ( 8 ').

4. Verfahren zum induktiven Randschichthärten einer Außenwandung eines hohlen Werk stücks, insbesondere eines Antriebsteils eines Kraftfahrzeugs,

gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

1. das hohle Werkstück (1') wird, mit der Öffnung (22') nach unten, von oben in den sta tionär aufgespannten, in ausgeschaltetem Zustand befindlichen Induktor (7') hineinge schoben, wobei die Werkstückachse (23') im wesentlichen senkrecht ausgerichtet wird, wobei das Werkstück (1') so weit in den Induktor (7') hineingeschoben wird, bis der obere Rand einer Härtezone (3') des Werkstücks (1') gegenüber dem Induktor (7') zu liegen kommt,
2. der Induktor (7') wird daraufhin eingeschaltet, und das hohle Werkstück (1') wird von unten nach oben am Induktor (7') vorbeibewegt, wobei ein Heizbereich auf der Außen wandung (17') des Werkstücks (1') fortschreitend aufgeheizt wird,
3. während der unmittelbar oberhalb dieses erhitzten Heizbereichs gelegene Randbereich während der Aufwärtsbewegung des Werkstücks (1') fortschreitend durch die oberhalb des Induktors (7') angeordnete Abschreckbrause (8') gekühlt wird,
4. und der dem Induktor (7') gegenüberliegende erhitzte Heizbereich durch herabrinnende Kühlflüssigkeit (12') aus der Abschreckbrause (8') benetzt wird.

4. Method for inductive surface hardening of an outer wall of a hollow workpiece, in particular a drive part of a motor vehicle,

characterized by the following process steps:

1. the hollow workpiece ( 1 '), with the opening ( 22 ') down, from above into the stationarily clamped, in the switched-off state, the inductor ( 7 ') is pushed in, the workpiece axis ( 23 ') essentially is aligned vertically, the workpiece ( 1 ') being pushed into the inductor ( 7 ') until the upper edge of a hardening zone ( 3 ') of the workpiece ( 1 ') comes to lie opposite the inductor ( 7 '),
2. the inductor ( 7 ') is then switched on, and the hollow workpiece ( 1 ') is moved past the inductor ( 7 ') from bottom to top, a heating area on the outer wall ( 17 ') of the workpiece ( 1 ') is progressively heated up
3. while the edge region located directly above this heated area is progressively cooled by the quenching shower ( 8 ') arranged above the inductor ( 7 ') during the upward movement of the workpiece ( 1 '),
4. and the heated heating area opposite the inductor ( 7 ') is wetted by cooling liquid ( 12 ') coming down from the quenching shower ( 8 ').

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (1, 1') im Bereich der Härtezone (3, 3') eine näherungsweise axiale Symmetrie aufweist.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the workpiece ( 1 , 1 ') in the region of the hardening zone ( 3 , 3 ') has an approximately axial symmetry.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (1, 1') im Bereich der Härtezone (3, 3') näherungsweise Zylindersymme trie aufweist. 6. The method according to claim 5, characterized in that the workpiece ( 1 , 1 ') in the region of the hardening zone ( 3 , 3 ') has approximately cylinder symmetry.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (1, 1') während des gesamten Härtungsvorganges gleichförmig um die Symmetrieachse (23, 23') der Härtezone (3, 3') gedreht wird.7. The method according to claim 6, characterized in that the workpiece ( 1 , 1 ') is rotated uniformly around the axis of symmetry ( 23 , 23 ') of the hardening zone ( 3 , 3 ') during the entire hardening process.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Kühlung der Härtezone (3, 3') an der Innenwand (2) oder Außenwand (17') des Werkstücks (1, 1') durch eine oberhalb dem Induktor (7, 7') angeordneten Abschreck brause (8, 8') auch die der Härtezone (3, 3') gegenüberliegende Außenwand (17) oder In nenwand (2') des Werkstücks (1, 1') mit Hilfe einer Schirmbrause (18, 18') gekühlt wird.8. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that in addition to cooling the hardening zone ( 3 , 3 ') on the inner wall ( 2 ) or outer wall ( 17 ') of the workpiece ( 1 , 1 ') by one above the Inductor ( 7 , 7 ') arranged quench shower ( 8 , 8 ') also the hardening zone ( 3 , 3 ') opposite outer wall ( 17 ) or inner wall ( 2 ') of the workpiece ( 1 , 1 ') with the aid of a screen shower ( 18 , 18 ') is cooled.