DE968849C - Vorrichtung zum induktiven Oberflaechenerhitzen zwecks Haertung bzw. Anlassens von Zahnraedern u. dgl. - Google Patents
Vorrichtung zum induktiven Oberflaechenerhitzen zwecks Haertung bzw. Anlassens von Zahnraedern u. dgl.Info
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- DE968849C DE968849C DESCH9270A DESC009270A DE968849C DE 968849 C DE968849 C DE 968849C DE SCH9270 A DESCH9270 A DE SCH9270A DE SC009270 A DESC009270 A DE SC009270A DE 968849 C DE968849 C DE 968849C
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- 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
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum induktiven Oberflächenerhitzen zwecks Härtung
bzw. Anlassens von Zahnrädern, Gewindespindeln oder ähnlichen Werkstücken mit Oberflächengliederung
durch Induktoren mit lamelliertem Eisenkern. Das Ziel besteht darin, daß bei einer
nur dünnen Einhärtung des Werkstückkernes die Erhabenheiten ohne eine Überhitzung gleichmäßig
durchgewärmt werden bzw. die Vertiefungen eine ebenso starke Einhärtung erhalten wie der Werkstückkern.
Andererseits ist die Erfindung dazu geeignet, vorzugsweise in axialer Richtung verlaufende
Erhabenheiten an deren Scheitel wirksam zu beheizen, was z. B. bei der Härtung von Fräsern
von Vorteil ist.
Es ist bekannt, Zahnräder mit einem das Werkstück umfassenden Induktor in der Form einer einwindigen
Leiterschleife mittels Vorschub zu härten, wobei je nach der Höhe der Frequenz und der aufgewendeten
Heizleistung eine mindere oder stärkere Durchwärmung der Zähne eintritt. Versucht man
mit demselben schleifenförmigen Induktor eine Gewindespindel zu härten, bei der die Erhabenheit im
Gegensatz zum Zahnrad nicht axial, sondern in Umfangsrichtung angeordnet ist, so stellt sich eine Verbrennung
des Profilscheitels ein, während der Kern der Spindel kaum die Härtetemperatur erreicht.
Daraus ist zu erkennen, daß die Erhabenheiten einen Wirbelstrom zur Aufheizung erheischen, der
tunlichst senkrecht zu deren Längsausdehnung fließt.
Nun ist für eine nur dünne Oberflächenhärtung des Werkstückkernes eine in Vorschubrichtung
schmale Heizzone bei großer Vorschubgeschwindigkeit erforderlich, welche Verhältnisse im Falle der
Zahnradhärtung mit einer das Werkstück umf assen-
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den, schmalen Induktorschleife ohne weiteres gegeben sind. Versucht man, die Heizschleife teilweise
in die Vorschubrichtung zu verlegen, um der vorgenannten Forderung nach einem zur Längsrichtung
der Erhabenheit senkrecht fließenden Heizstrom gerecht zu werden, so ist von der erhofften
Wirkung nur wenig festzustellen. Dagegen führt diese Maßnahme zu einer unerwünscht breiten Heizzone,
die eine unsichere, nicht reproduzierbare Einhärtung des Werkstückkernes nach sich zieht.
Außerdem ergeben sich an den axialen Enden des Werkstückes unliebsame, starke Randwirkungen,
welche sich in einem Härteabfall und durch überhaupt ausfallende Härtung kundtun.
Die erfindungsgemäße Heizeinrichtung ermöglicht dagegen, äußerst wirksame Heizzonen in axialer
und davon abweichender Richtung herzustellen, wobei die Heizgebiete in der axialen Ausdehnung
so klein gehalten sind, daß bei normaler Vorschubgeschwindigkeit die kurzen Anheizzeiten erreicht
werden, wie sie zu einer einwandfreien Oberflächenhärtung des Werkstückkernes erforderlich sind.
Die Vorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß mehrere das rotierende Werkstück
ringförmig umfassende Linieninduktoren dieses in axialer Richtung nur zu einem für das
Vorschubverfahren axial kurzen Teil überdecken und Induktionsleiter aufweisen, welche in Vorschubrichtung
oder geneigt zu dieser verlaufen und in elektrisch leitende Anschlußwangen münden, die die
Stirnseiten der Eisenblechkerne abdecken und die Heizleiter untereinander elektrisch verbinden bzw.
zu den Stromanschlüssen des Induktors führen und so große Querschnittsabmessungen aufweisen, daß
der um das Werkstück herum fließende Strom der Heizleiter keine Heizwirkung hervorbringt.
In Bild 1 ist eine einfache Ausführung des erfindungsgemäßen
Heizinduktors in der Abwicklung dargestellt. Die Heizleiter 1 sind in Eisenblechkernen
2 eingefaßt, so daß das in das Werkstück eindringende magnetische Wechselfeld darin seinen
Rückschluß um den Heizleiter herum findet. An ihren Enden sind die Heizleiter an Wangen 3 angeschlossen,
welche die Eisenkerne an den Stirn-Seiten abdecken und abschirmen und gleichzeitig
zur Verschaltung der Heizleiter untereinander und zu deren Anschluß an die Stromquelle an den Enden
4 der Heizeinrichtung dienen.
Das Bild 2 zeigt in der linken Bildhälfte die axiale Draufsicht auf den Induktor, während in der rechten
Bildhälfte der Schnitt durch einen Heizleiter dargestellt ist. An den Enden 4 der Heizeinrichtung
sind hochkant gestellte Stromzuführungen 5 mit dieser leitend verbunden. Die aus Bild 2 ersichtliehe
radiale Höhe der Wangen 3 und aus Bild 1 zu entnehmende Breite derselben sind so groß bemessen,
daß der Zuleitungsstrom zu den einzelnen erfindungsgemäßen Heizleitern 1 kein wirksames Heizfeld
hervorbringen kann. Nachdem ja die spezifische Heizleistung nach dem Joulschen Gesetz mit
der Dichte des heizenden Stromes quadratisch abnimmt, ist durch die genannte Ausbildung der Wangen
3 mit sehr großem Querschnitt die unerwünschte Heizwirkung des um das Werkstück herum
sich schließenden Stromes in einfacher Weise unterbunden.
Die Heizwirkung des mit einem lameliierten Eisenkern bestückten Heizleiters 1 ist durch das
Bild des am Werkstück induzierten Stromes in Bild 6 erläutert. Lediglich in der vom Heizleiter abgedeckten
schmalen Fläche des Werkstückes wird eine Spannung induziert. Der sich ausbildende Wirbelstrom
fließt in diesem Gebiet eng gebündelt, während er außerhalb der induzierten Strombahn sich
nach Potentialgesetzen zerstreut, d. h. einen vagabundierenden Rückschluß aufweist. Wegen der quadratischen
Abnahme der Heizwirkung bei sich verkleinernder Stromdichte tritt eine wirksame Beheizung
des Werkstückes nur im jeweils induzierten Teil der Werkstückoberfläche auf, der sich unmittelbar
unter dem Heizleiter befindet.
Die so erstellte Heizzone ist mit ihrer Längsausdehnung erfindungsgemäß mehr oder minder genau
in axialer Richtung am Werkstück verlegt. Nach Bild 3 ist beispielsweise eine Ausführung des Heizinduktors
wiedergegeben, bei der die Heizleiter 1 mit einer Schrägung zur Achse des Werkstückes
angeordnet sind. Je zwei Heizleiter sind bei diesem Beispiel von einem lameliierten Eisenkern eingefaßt.
Auch verschiedene Schräglagen der Heizleiter eines Induktors zur Werkstückachse sind erfindungsgemäß
brauchbar, wie dies bei dem Heizinduktor nach Bild 4 der Fall ist. Diese Spielart des erfindungsgemäßen
Induktors eignet sich besonders gut für die Oberflächenhärtung von runden Härte- g5
flächen, in die ein Loch, z. B. ein Schmierloch, gebohrt ist. Mit einer nur eine Stromrichtung enthaltenden
Heizzone treten nämlich an zwei gegenüberliegenden Seiten des Bohrungsrandes induktive
Überhitzungen auf, indes die rechtwinkelig hierzu liegenden Seiten keine Härtung infolge Unterheizung
annehmen.
Die Ursachen dieses Effektes sind mit Bild 5 erklärt: Der heizende Wirbelstrom ist gezwungen,
während des Vorbeiziehens des Induktors an dem Loch dieses in einer vagabundierenden, d. h. von
dem Heizleiter nicht induzierten Bahn zu umfließen. Dabei treten nach Potentialgesetzen erhöhte Stromdichten
an den Punkten 6 des Bohrungsrandes auf, die zu einer Überhitzung, oftmals bis zum Schmelzpunkt,
führen. Hingegen erfahren die Staupunkte 7 der Wirbelstromströmung eine Unterheizung, so
daß dort die Härtetemperatur nicht erreicht wird. Mit den unter sich schräg gestellten Heizleitern
der Einrichtung nach Bild 4 überlagern sich aber mehrere nach Bild 6 erläuterte Heizeffekte geringerer
Intensität, so daß eine gleichmäßige Härtung des Bohrungsrandes ohne eine Überhitzung erzielt
wird.
Claims (3)
- PATENTANSPRÜCHE:i. Vorrichtung zum induktiven Oberflächenerhitzen zwecks Härtung bzw. Anlassens von Zahnrädern, Gewindespindeln oder ähnlichen Werkstücken mit Oberflächengliederungen durch Induktoren mit lamelliertem Eisenkern, dadurchgekennzeichnet, daß mehrere das rotierende Werkstück ringförmig umfassende Linieninduktoren dieses in axialer Richtung nur zu einem für das Vorschubverfahren axial kurzen Teil überdecken und Induktionsleiter aufweisen, welche in Vorschubrichtung oder geneigt zu dieser verlaufen und in elektrisch leitende Anschlußwangen münden, die die Stirnseiten der Eisenblechkerne abdecken und die Heizleiter untereinander elektrisch verbinden bzw. zu den Stromanschlüssen des Induktors führen und so große Ouerschnittsabmessungen aufweisen, daß der um das Werkstück herum fließende Strom der Heizleiter keine Heizwirkung hervorbringt.
- 2. Heizinduktor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Heizleiter in einem Eisenkern eingebettet sind.
- 3. Heizinduktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er Heizleiter mit verschiedener Schrägung zur Achse des Werkstückes enthält.In Betracht gezogene Druckschriften:Deutsche Patentschrift Nr. 820946;Buch von Wologdin, »Oberflächenhärtung nach dem Induktionsverfahren«, deutsche Ausgabe, Berlin, 10. 3. 44, S. 160, 162, 164, 202, 203, 204, 205, 214, 226.Hierzu 1 Blatt Zeichnungenφ 709 915/85 3.58
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DESCH9270A DE968849C (de) | 1951-05-05 | 1951-05-05 | Vorrichtung zum induktiven Oberflaechenerhitzen zwecks Haertung bzw. Anlassens von Zahnraedern u. dgl. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DESCH9270A DE968849C (de) | 1951-05-05 | 1951-05-05 | Vorrichtung zum induktiven Oberflaechenerhitzen zwecks Haertung bzw. Anlassens von Zahnraedern u. dgl. |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE968849C true DE968849C (de) | 1958-04-03 |
Family
ID=7426005
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DESCH9270A Expired DE968849C (de) | 1951-05-05 | 1951-05-05 | Vorrichtung zum induktiven Oberflaechenerhitzen zwecks Haertung bzw. Anlassens von Zahnraedern u. dgl. |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE968849C (de) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE820946C (de) * | 1939-06-23 | 1952-01-07 | Deutsche Edelstahlwerke Ag | Vorrichtung zum elektro-induktiven Erhitzen von metallischen Werkstuecken |
-
1951
- 1951-05-05 DE DESCH9270A patent/DE968849C/de not_active Expired
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE820946C (de) * | 1939-06-23 | 1952-01-07 | Deutsche Edelstahlwerke Ag | Vorrichtung zum elektro-induktiven Erhitzen von metallischen Werkstuecken |
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