DE3926571C1 - Inductor head for piston engines - consists of inductor loop following periphery of cylinder around radial laminated yokes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum induktiven Härten der Zylinderlaufflächen von Hubkolbenmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einen Induktorkopf zur Durchführung dieses Verfahrens nach Anspruch 3, wie sie aus der GB-PS 7 17 620 als bekannt hervorgehen.

In der GB-PS 7 17 620 ist ein Verfahren offenbart, bei dem mittels eines Induktorkopfes mehrere Härtestreifen an ei­ ner Zylinderlauffläche einer Hubkolbenmaschine gehärtet werden. Bei diesem Verfahren wird ein mit einer nahezu geschlossenen Induktorschleife versehener Induktorkopf in die Zylinder eines Motorblockes der Hubkolbenmaschine ein­ getaucht und die Induktorschleife mittels Abstandhalter auf einer bestimmten Distanz zur Zylinderlauffläche be­ weglich gehaltert. Der Motorblock und der Induktorkopf sind entlang der Zylinderachse relativ zueinander linear bewegbar und auch relativ zueinander drehbar. Dadurch kön­ nen örtlich unterschiedlich anzuordnende Härtestreifen eines Härtemusters nacheinander an der Zylinderlauffläche gehärtet werden. In Arbeitsrichtung ist der Induktorschlei­ fe eine Abschreckbrause nachgeordnet, die die von der In­ duktorschleife erwärmten Zonen der Härtestreifen der Zylin­ derlauffläche sofort abschreckt. Werden mit einem solchen Verfahren mit einem solchen Induktorkopf die Zylinderlauf­ fläche eines Motorblocks innerhalb eines Motoren-Montage­ bandes gehärtet, ergeben sich immer Stauzeiten, da die einzelnen Härtestreifen eines Härtemusters nur sequentiell anngebracht werden können. Ferner weist eine derart gehär­ tete Oberfläche meist Verzüge und kleinere Risse auf, wo­ durch die Qualität der gehärteten Oberfläche verschlech­ tert wird.

Ein weiteres Verfahren der Härtung von Zylinderlaufflächen eines Motorblocks ist in der DE-PS 33 43 783 dargestellt. Bei diesem Verfahren werden die einzelnen Härtestreifen des Härtemusters mittels eines Laserstrahles aufgebracht. Die Vorrichtung zu diesem Verfahren ist jedoch technolo­ gisch kompliziert und damit sehr teuer. Ferner ist die Produktionsrate, da wie bei der GB-PS 7 17 620 die ein­ zelnen Härtestreifen nur sequentiell gehärtet werden, re­ lativ langsam, oder es müssen beispielsweise mehrere Ma­ schinen in einer Art Puffer nebeneinander aufgestellt wer­ den, was einen erhöhten Platzbedarf bedeutet.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, das zugrundegelegte Ver­ fahren und den zugrundegelegten Induktorkopf dahingehend weiterzuentwickeln, daß einerseits die Qualität der induktiv gehärteten Zylinderlaufflächen erhöht wird und daß andererseits die für das Härten benötigte Arbeitszeit sinkt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 3 gelöst.

Das gleichzeitige Härten der axial gleich liegenden Zonen der Härtestreifen mittels den von den Jochblechpaketen umfaßten Bereichen der Induktorschleife verringert die Bearbeitungszeit. Die Härtung eines Härtemusters mit meh­ reren parallel zueinander liegenden Härtestreifen benötigt nunmehr fast genau die gleiche Zeit, die bislang für das Härten eines einzelnen Härtestreifens benötigt wurde. Gleichzeitig nimmt, wie im Einsatz festgestellt werden konnte, die Qualität der gehärteten Oberflächen zu. Es ist auch zu bemerken, daß ein erfindungsgemäßer Induktorkopf aus einfachen, billigen und handelsüblichen Einzelteilen aufgebaut ist, wodurch er sehr billig zu produzieren ist. Sinnvolle Ausgestaltungen des Induktorkopfes sind den Un­ teransprüchen entnehmbar.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Induktor­ kopfes ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im fol­ genden erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Induktor­ kopfes,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II,

Fig. 3 einen Ausschnitt eines Induktorkopfes ohne Abschreckbrause in einem Zylinder und

Fig. 4 ein aus Härtestreifen gebildetes Härtemu­ ster.

Der in Fig. 1 dargestellte Induktorkopf 1 mit seinen an­ gedeuteten Anschlüssen der Spannungsversorgung 19 weist eine nahezu geschlossene, ringförmige Induktorschleife 2 auf. Die Induktorschleife 2 wird mittels radial von ihr abragenden und an ihrem Außenumfang angeordneten Abstands­ haltern 14, die idealer Weise aus Keramik gefertigt sind, konzentrisch zur Zylinderlauffläche 6 geführt. In Arbeits­ richtung ist der Induktorschleife 2 eine Abschreckbrause 8 nachgeordnet, die ringförmig ausgebildet und gleichachsig zur Induktorschleife 2 angeordnet ist. An ihrer äußeren Mantelfläche weist die Abschreckbrause 8 Durchbrüche auf, durch die das Kühlwasser, das über den Wasseranschluß 20 eingeleitet wird, ausströmt. An der Induktorschleife 2, die parallel zur Umfangsrichtung 15 der Zylinderlauffläche 6 verläuft, sind Jochblechpakete 11 mit einem gegenseiti­ gen Abstand angeordnet. Jedes einzelne Jochblechpaket 11 umfaßt radial ausgerichtet und C-förmig die Induktorschlei­ fe 2 und ist zur Zylinderlauffläche 6 hin offen - aktive Fläche 9 -. Die Zwischenbereiche 10 der Induktorschleife 2 zwischen zwei Jochblechpaketen 11 sind gegenüber den akti­ ven Flächen 9 radial von der Zylinderlauffläche 6 zurückversetzt, damit das von diesen Zwischenbereichen 10 ausgehende Magnetfeld nur einen geringen induktiven Ein­ fluß auf die Zylinderlauffläche 6 hat. Damit axial gleich­ liegende Zonen 7 - eine Zone 7 entspricht der Schnittflä­ che eines Härtestreifens 4 mit einem gedachten und im Be­ reich der Fläche 8 verlaufenden Querstreifen 5 - eines Härtemusters 3 gleichzeitig gehärtet werden, ist jeder einzelnen Zone 7 jeweils ein eigenes Jochblechpaket 11 zugeordnet. Die Breite und der gegenseitige Abstand von Härtestreifen 4 eines Härtemusters 11 ist somit neben den geräteseitigen Parametern (Ausmaße der aktiven Fläche) nur vom Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeit zur Geschwin­ digkeit in axialer Richtung 16 abhängig. Zur Erhöhung der Magnetfelddichte auf die Zylinderfläche 6 im Bereich der aktiven Flächen 9, sind zwischen die parallelen Schenkel der Jochblechpakete 11 an der Außenseite der Induktorschlei­ fe 2 aus diamagnetischem Material, insbesondere Kupfer, gefertigte Segmentplättchen 12 fluchtend angeordnet. Eine höhere Magnetfelddichte verkürzt einerseits die zur Här­ tung benötigte Zeit und andererseits ergibt sich ein schär­ ferer Übergang zwischen gehärteten und ungehärteten Be­ reich. Die Segmentplättchen 12 sind an einem Segmentring 13, der zwischen der Induktorschleife 2 und der Abschreck­ brause 8 angeordnet ist, angelötet - Lötstellen 21 -. We­ gen eines einfacheren Aufbaues ist der Segmentring 13 na­ hezu deckungsgleich zu der Induktorschleife 12 gearbeitet. Dadurch kann er zusammen mit der Induktorschleife 2 von den Jochblechpaketen 11 umfaßt werden.

In Fig. 3 ist ein Ausschnitt eines Induktorkopfes darge­ stellt, der in dem Zylinder 18 eines Motorblockes 17 die Zylinderlauffläche 6 analog dem in Fig. 4 dargestellten Härtemuster 3 härtet. Das Härtemuster 3 weist hierbei ge­ gen die Längsachse geneigte Härtestreifen 4 auf. Um ein solches Härtemuster 3 zu erreichen, wird der Induktorkopf 1 in den Zylinder 18 gesenkt. Die Hochfrequenzspannung wird eingeschaltet und nach einer Anlaufzeit der Induktor­ kopf mit einer Drehbewegung entlang der Rotationsachse des Zylinder 18 aus dem Zylinder 18 herausgezogen. Dabei wer­ den gleichzeitig die axial gleich liegenden Zonen 7 induk­ tiv erwärmt. Die erwärmten Zonen 7 werden, sobald sie in den Bereich der Abschreckbrause 8 - in Fig. 3 nicht einge­ zeichnet - gelangen, mittels des Kühlwassers abgeschreckt. Aufgrund der geringen räumlichen Ausdehnung des Induktor­ kopfes ist es möglich, mehrere Induktorköpfe nebeneinander anzuordnen, wodurch beispielsweise die Zylinderlaufflächen 6 jedes zweiten Zylinders 18 eines Motorblockes gleichzei­ tig gehärtet werden können, was zu einer weiteren Arbeits­ zeiteinsparung führt.

Claims (10)

1. Verfahren zum induktiven Härten der Zylinderlaufflächen von Hubkolbenmaschinen bei dem mehrere Härtestreifen oder ein Raster von Härtepunkten an der Zylinderlauffläche vor­ gesehen sind, wobei ein Induktorkopf und das Werkstück während des Härtevorgangs relativ zueinander entlang der Zylinderachse bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß alle axial gleich liegenden zu härtenden Zonen (7) gleichzeitig gehärtet werden.

2. Verfahren zum induktiven Härten der Zylinderlaufflächen von Hubkolbenmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß für die Induktivwechselspannung eine Frequenz von min­ destens 15 kHz verwendet wird.

3. Induktorkopf zum induktiven Härten mehrerer Härtestrei­ fen oder eines Rasters von Härtepunkten an Zylinderlauf­ flächen einer Hubkolbenmaschine, mit einer nahezu geschlos­ senen und mittels Abstandshalter auf Distanz zu der Zylinderlauffläche gehalterten Induktorschleife, der in Arbeitsrichtung eine Abschreckbrause nachgeordnet ist, für ein Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktorkopf (1) eine im wesentlichen in Umfangs­ richtung (15) der Zylinderlauffläche (6) verlaufende In­ duktorschleife (2) aufweist, entlang deren radial ausge­ richtete, die Induktorschleife (2) C-förmig umfassende und nach außen hin offene Jochblechpakete (11) mit Abstand zueinander angeordnet sind, und daß jedem einzelnen Här­ testreifen (4) jeweils ein einzelnes Jochblechpaket (11) zugeordnet ist.

4. Induktorkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktorschleife (2) im Zwischenbereich (10) zwi­ schen den Jochblechpaketen (11) einen Abstand von der zy­ lindrischen Hüllfläche der Induktorschleife (1) aufweist.

5. Induktorkopf nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß an die Außenseite der Induktorschleife (2) im Bereich der Jochblechpakete (11) Segmentplättchen (12) angeordnet sind.

6. Induktorkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmentplättchen (12) aus einem diamagnetischen Material, vorzugsweise Kupfer, gefertigt sind.

7. Induktorkopf nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmentblättchen (12) an einem Segmentring (13) angeordnet sind.

8. Induktorkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Segmentring (13) zwischen der Induktorschleife (2) und der Abschreckbrause (8) angeordnet ist.

9. Induktorkopf nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenseite der Induktorschleife (2) im Bereich der Zwischenbereiche (10) Abstandshalter (14) angeordnet sind.

10. Induktorkopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (14) aus Keramik gefertigt sind.