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Dispositifpour le chauffage de profils polygonaux en vue de la trempe de certaines surfaces .
On sait que le chauffage par induction électrique peut être utilisé avec avantage pour chauffer des pièces d'ouvra- ge,, en particulier en acier, sur leur surface seulement et poutr tremper ensuite les surfaces chauffées par saisissement. s'il ne s'agit que de corps peu compliqués ou d'un schéma de trempe peu compliqué, le problème posé peut être résolu d'une manière relativement simple en utilisant dans -chaque cas.sui-, vent les conditions existantes une bobine entourant la pièce d'ouvrage ou une boucle de conducteur de chauffage qui se fer- me en passant par la surface de la pièce d'ouvrage.
En dis- posant, des culasses magnétiques qui entourent les conducteurs de chauffage, on peut en outre contrôler, dans une mesure rela- tivement large,.l'étendue spatiale des sections de. chauffage chauffées et par là l'étendue spatiale des parties de surfaces trempées.
Onrencontre toutefois des difficultés lorsqu'il y a lieu de chauffer' des profils polygonaux et cela en particulier lorsque les zônés trempées sur diverses surfaces du profil doivent présenter une plus grande étendue que sur d'autres.
C'est souvent le cas dans 1 traitement d'organes de machines qui servent au guidage ou au transport d'autres organes, par exemple .pour des griffes, des dents d'entraînement de maillons de chaînes etpièces analogues. Mais il y a lieu de surmon- ter des difficultés lorsqu'un semblable profil polygonal doit être trempé sur toutes les surfaces sur la méme étendue, par- ce qu'en utilisant une bobine entourant la pièce d'ouvrage on risque de surchauffer les arêtes de cette pièce.
La présente invention vise un dispositif grâce auquel le problème posé est résolu et les inconvénients décrits' sup- primés. L'invention est caractérisée par la disposition, d'une bobine entourant la pièce d'ouvrage dans laquelle on intercale, . en face de certaines surfaces du profil ou de toutes les sur- faces du profil, des boucles de conducteur de chauffage de plus grande longueur que celle qui correspondrait à la lar- geur des bobines. On produit de cette manière dans la pièce d'ouvrage un circuit induit qui passe dans un plan pratique- ment perpendiculaire à l'axe de la pièce d'ouvrage. De plus, des circuits induits sont produits dans la pièce d'ouvrage dans des plans parallèles aux surfaces du profil, dans chaque cas suivant-le nombre des boucle de conducteur de chauffage intercalées.
L'effet de ces courants, passant pratiquement sans être influencés l'un parl'autre, a pour résultat
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d'assurer le schéma de chauffage et, par là, le schéma de trempe désiré.
L'idée inventive est illustrée avecplus de détail dans ce qui suit à l'aide du dessin annexé qui représente quelques modes de réalisation schématiques.
La fig. 1 est une vue en perspective d'un profil polygonal 1 en forme de barre. Ce corps doit recevoir un schéma de trempe tel qu'indiqué par les places hachurées. Sur l'une des surfaces du profil, il y a lieu de produire une bande de trempe 2 ne présentant qu'une largeur relativement étroite, tandis qu'une zens de trempe beaucoup plus large 3 doit être produite sur la surface adjacente du profil. Sur les deux autres surfaces au profil, qui ne sont pas visibles dans la vue en perspective, les zônes de trempe peuvent par exemple être constituées de façon correspondante, ou elles peuvent également présenter encore d'autres étendues. Pour tremper un semblable corps de cette manière, on utilise, conformément à l'invention, l'inducteur représenté schématiquement à la fig. 2.
Cet inducteur est constitué par une partie 4 qui renferme la pièce d'ouvrage à la manière d'une bobine. Cette partie en forme de bobine chauffe la pièce d'ouvrage dans la zône & du fait qu'on engendre à travers elle un circuit induit qui sa ferme dans un plan qui est parallèle aux surfaces d'extrémité.Pour produire la zpne de trempe 3¯ sur l'autre surface du profil, un inducteur en forme de boucle 5 est intercalé dans la bobine et est monté en série avec celle-ci. Cet inducteur 5 produit un courant induit qui passe dans un plan parallèle à la surface longitudinale.
L'étendue longitudina- le de cette boucle doit être plus grande que ce qui correspond à la largeur de la partie d'inducteur en forme de bobine, afin que le rapport des étendues des zônes 2 et 3 entre elles s'établisse comme il est indiqué par les surfaces hachurées à la fig. 1.
Pour obtenir la concentration désirée des filaments de courant inauit, la partie 4 en forme de bobine et la partie 5 en forme de boucle peuvent être munies de culasses magnéti- 'lues. Ainsi qu'il est usuel pour des inducteurs, l'inducteur peut être creux, de façon à pouvoir être refroidi. Mais le dispositif peut aussi être réalisé de manière à travailler sans refroidissement, l'inducteur étant toutefois établi creux en soi pour permettre, lorsque lechauffage est terminé, l'amenée d'un agent de saisissement à travers le conducteur de chauffage lui-même. Il est évident que l'on peut aussi conjuguer à l'inducteur un dispositif de saisissement séparé qui entre en action après que le caauffage est terminé et qui produit la trempe.
La fig. 2 représente le cas extrêmement simple dans lequel la partie en forme de bobine et la partie en forme de boucle de l'inducteur sont à spire unique. Une semblable cisposition doit en général être recommandée lorsqu'on travaille avec de très hautes fréquences. Si, par contre, on utilise les fréquences dites normales de 16 2/3, 50 ou 60 périodes, il est en général recommandé de travailler avecune constitution à spires multiples, tant pour la partie en forme de bobine que pour la partie en forme de boucle. Dans ce cas, la boucle est conduite en va-et-vient plusieurs fois parallèlement à la suriace à chauffer et la partie en forme de bobine est enroulée en plusieurs spires autour de la pièce d'ouvrage, le raccordement pour la boucle montée en série étan prévu sur l'une des spires.
Mais il est également possible d'établir seulement la boucle ou seulement la bobine .à spires
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multiples.
Le dispositif conforme à l'invention peut aussi être uti- lisé lorsque le problème se pose de produire sur les surfaces du profil des zônes de trempe qui aient pratiquement la même étendue. En se référant à la fig. l, ceci signifierait que la zône 2 devrait correspondre, quant à son étendue, à la zone 3.
Dans ce cas, on monte une .boucle 5 en série sur la partie en forme de bobine 4 (voir fig. 2) en face de cette surface. A l'aide d'un dispositif conforme à l'invention ainsi constitué, on réussit, sans danger de surchauffer les bords, à obtenir un chauffage régulier des surfaces et, par là, à assurer une trempe de surface uniforme ou une trempe continue lorsqu'on utilise la conduction thermique Si l'on travaillait par con- tre exclusivement avecune bobine entourant la pièce d'ouvra- ge, dont la largeur correspondrait approximativement à l'éten- due de la zône à tremper, la conséquence serait un chauffage des plus irrégulier; il y aurait en outre danger de surchauf- fage des bords. Mais le dispositif conforme à l'invention n'est pas seulement applicable lorsqu'il s'agit de formes de base angulaires de la pièce d'ouvrage.
Il peut au contraire être adapté de la manière la plus simple au traitement de piè- ces rondes qui présentent à l'extrémité des appendices sail- lants tels que des griffes ou analogues. Ce cas est représén- té schématiquement à la fig. 3. Le corpsrond 6 comporte, à l'une de ses extrémités, des appendices'7 et 8 en forme de griffes. Il y a lieu de tremper aussi bien les surfaces des griffes 7 et 8 qu'une partie du corps cylindrique. A cet ef- fet on prévoit une bobine 9 entourant le corpscylindrique.
Des boucles de conducteur'de chauffage 10, qui sont disposées en face des griffes, sont intercalées en série dans cette bobine. Il s'établit de cette manière un circuit qui passe dans un plan perpendiculaire à l'axe du corps 6 et, en outre, deux circuits qui passent dans des plans parallèles aux sur- faces des griffes.
La trempede dents d'entraînement prévues sur des mail- lons de chaînes pose un problème particulièrement difficile.
Lesdents d'entraînement 11 (fig. 4) de maillons de chaînes de ce genre sont placées entre deux pièces latérales relati- vement encombrantes 12 et 13 et s'étendent profondément entre ces deux pièces latérales.En raison de la sollicitation des dents, il faut effectuer une trempe qui corresponde au schéma qui est 'indiqué par les surfaces achurées 14 et 15, c'est à dire que' la large surface de la dent doit être trempée sur une plus grande zone 14, tandis que les surfaces d'extrémités de la dent ne doivent présenter qu'une étroite zône de trempe 15.
Mais la pointe de la dent doit surtout demeurer non trempée, afin d'éviter ici un détachage de feuilles de matière ou un déchirage. Dans l'application sensée d'un dispositif confor- me à l'invention, cette forme compliquée de pièces d'ouvrage peut recevoir sans difficultés les zônes de trempe désirées.
A cet effet, l'inducteur est disposé comme on peut le voir par la fige 5. La partie 16 on forme de bobine renferme la , dent 11. Les boucles 17 do conducteur de chauffage montées en série sont intercalées dans la bobine de façon qu'elles s' étendent parallèlement aux flancs de la dent 11. Autant que l'on travaille, à la fréquence normale, il est recommandable d'établir la boucle à spires multiples et il peut aussi être avantageux de constituer la partie 16 en forme de bobine à spires multiples.
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Lorsqu'on utilise le dispositif conforme à l'invention pour le traitement de dents d'entraînement formées sur des maillons de chaînes, il est en général nécessaire de munir les sections de conducteur de chauffage de culasses magnétiques. Ces dernières sont disposées de façon qu'elles entou- rant les deux branches de la boucle de conducteur de chauffa- ge 17. Les culasses sont disposées dans chaque cas sur la partie 16 en forme de bobine en entourant le conducteur de chauffage.
Le saisissement des zônes chauffées peut se faire comme il est usuel Gans le chauffage par induction électrique en vue de la trempe à partir de conducteurs de chauffage. Mais il est également possible de prévoir les conduites nécessaires pour le dispositif à agent ue saisissement dans les culasses magnétiques nécessaires. En outre, le saisissement peut aussi se faire de facon que la pièce d'ouvrage soit plongée, lorsque le chauffage est achevé, dans un bain d'agent de saisissement ou qu'elle soit alors relevée de la tête de chauffage .
On décide, suivant les circonstances de chaque cas particulier, la nature du saisissement à employer.
Un dispositif pour le traitement de maillons de chaînes suivant la fig. 6 s'est montré particulièrement avantageux.
Ce dispositif est constitué par une partie 20 en forme de boite, sur laquelle sont montées extérieurement les brides de raccordement 21 pour l'amenée du courant de chauffage qui bon isolées l'une.de l'autre en 22. L'alimentation de l'appareil de chauffage constitué conformément à l'invention en courant est effectuée à partir de ces deux brides de raccordement, en passant par les pièces de distribution de courant 23 et 24.
Conformément à l'invention, l'appareil de chauffage est constitué par la partie d'inducteur 25 en forme de bobine renfermant la dent de la pièce d'ouvrage 25 et les parties d'ineucteur 27 en 4'orme de boucle placées en face des surfaces longitudinales de la dent. Pour assurer uns distribution uniforme du chauffage sur les faces d'extrémités de la dent, les parties d'inducteur 26 en forme de bobine sont établies à deux spires. Par des pièces en T appropriées, que l'on peut voir en 28, le montage en série des pièces en tonne de boucle 27 avec la partie en forme de bobine 26 est assuré. Une partie d'inducteur à deux spires se trouve également, comme indiqué en 26, sur la surface d'extrémité postérieure, non vi- siblé dans la fig. 6, de la dent.
Afin de pouvoir distribuer l'effet de chauffage uniformément sur les pièces à tremper, les culasses magnétiques feuilletées 29" sont disposées audessus des parties 29' en forme de boucle sur les parties en forme de bobine. Des organes d'écartement non magnétiques 30 servent à maintenir l'entrefer d'accouplement entre l'appareil de chauffage et la pièce d'ouvrage. Les conducteurs de chaufage et les paquets de culasses sont fixés sur un corps profilé 31 qui se trouve à l'intérieur de la boite 20.
On prévoit a cet effet des tôles 32 qui sont soudées sur les conducteurs de chauffage. A la partie supérieure, ces tôles passent dans des tiges de vis au moyen desquelles elles sont fixées par les écrous 33 sur la pièce profilée 31.
L'application au dispositif conforme à l'invention n'est pas limitée aux exemplesde réalisation caractéristiques représentés mais peut aussi se faire partout où il s'agit de cnauffer et, par suite, de tremper des profils polygonaux ou des profils ronds comportant des appendices, de façon que les zônes de trempe possèdent, dan's diverses sections de surfaces, une plus grande étendue que dans d'autres.
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Device for heating polygonal profiles for hardening certain surfaces.
It is known that electric induction heating can be used with advantage to heat workpieces, in particular of steel, on their surface only and then to quench the heated surfaces by searing. if it is only uncomplicated bodies or an uncomplicated quenching scheme, the problem posed can be solved in a relatively simple way by using in -each case following the existing conditions a coil surrounding the workpiece or a loop of heating conductor that closes through the surface of the workpiece.
By providing magnetic yokes which surround the heating conductors, one can further control, to a relatively large extent, the spatial extent of the sections of. heating and thereby the spatial extent of the parts of the hardened surfaces.
Difficulties are encountered, however, when it is necessary to heat polygonal profiles and this in particular when the areas soaked on various surfaces of the profile are to have a greater extent than on others.
This is often the case in the treatment of machine parts which serve for guiding or transporting other parts, for example for claws, drive teeth of chain links and the like. But there are difficulties to be overcome when a similar polygonal profile has to be quenched on all surfaces over the same extent, because by using a coil surrounding the workpiece there is a risk of overheating the edges. of this room.
The present invention relates to a device by which the problem posed is solved and the drawbacks described are eliminated. The invention is characterized by the provision of a coil surrounding the workpiece in which is inserted,. in front of certain surfaces of the profile or of all the surfaces of the profile, heating conductor loops of greater length than that which would correspond to the width of the coils. In this way, an induced circuit is produced in the workpiece which passes in a plane substantially perpendicular to the axis of the workpiece. In addition, induced circuits are produced in the workpiece in planes parallel to the surfaces of the profile, in each case depending on the number of heating conductor loops interposed.
The effect of these currents, passing virtually uninfluenced by one another, results in
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to ensure the heating scheme and, thereby, the desired quenching scheme.
The inventive idea is illustrated in more detail in the following with the aid of the accompanying drawing which represents some schematic embodiments.
Fig. 1 is a perspective view of a polygonal profile 1 in the form of a bar. This body must receive a quenching scheme as indicated by the hatched squares. On one of the surfaces of the profile, a quench strip 2 should be produced having only a relatively narrow width, while a much wider quench strip 3 should be produced on the adjacent surface of the profile. On the other two profiled surfaces, which are not visible in the perspective view, the hardening zones can, for example, be formed correspondingly, or they can also have still other extents. In order to quench such a body in this way, in accordance with the invention, the inductor shown schematically in FIG. 2.
This inductor consists of a part 4 which encloses the workpiece in the manner of a coil. This coil-shaped part heats the workpiece in the zone & due to the fact that an induced circuit is generated through it which closes in a plane which is parallel to the end surfaces. To produce the quench zone 3 ¯ on the other surface of the profile, an inductor in the form of a loop 5 is interposed in the coil and is mounted in series with it. This inductor 5 produces an induced current which passes in a plane parallel to the longitudinal surface.
The longitudinal extent of this loop must be greater than that which corresponds to the width of the coil-shaped inductor part, so that the ratio of the extents of zones 2 and 3 to each other is established as it is. indicated by the hatched surfaces in fig. 1.
In order to obtain the desired concentration of the current filaments, the coil-shaped part 4 and the loop-shaped part 5 may be provided with magnetized yokes. As is customary for inductors, the inductor may be hollow, so that it can be cooled. However, the device can also be made so as to work without cooling, the inductor being however established hollow in itself to allow, when the heating is finished, the supply of a gripping agent through the heating conductor itself. It is obvious that one can also combine with the inductor a separate gripping device which comes into action after the caauffage is finished and which produces the quenching.
Fig. 2 shows the extremely simple case in which the coil-shaped part and the loop-shaped part of the inductor are single-turn. Such a position should in general be recommended when working with very high frequencies. If, on the other hand, one uses the so-called normal frequencies of 16 2/3, 50 or 60 periods, it is generally recommended to work with a constitution with multiple turns, both for the part in the form of a coil and for the part in the form of a coil. loop. In this case, the loop is driven back and forth several times parallel to the surface to be heated and the coil-shaped part is wound in several turns around the workpiece, the connection for the loop mounted in series stance provided on one of the turns.
But it is also possible to establish only the loop or only the coil.
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multiple.
The device according to the invention can also be used when the problem arises of producing on the surfaces of the profile quench zones which have substantially the same extent. Referring to fig. l, this would mean that zone 2 should correspond, in terms of its extent, to zone 3.
In this case, a loop 5 is mounted in series on the coil-shaped part 4 (see fig. 2) opposite this surface. With the aid of a device according to the invention thus constituted, it is possible, without danger of overheating the edges, to obtain a regular heating of the surfaces and, thereby, to ensure a uniform surface quenching or a continuous quenching when 'thermal conduction is used If, on the other hand, one worked exclusively with a coil surrounding the workpiece, the width of which would correspond approximately to the extent of the zone to be quenched, the consequence would be a heating of the more irregular; there would also be a danger of overheating the edges. But the device according to the invention is not only applicable when it comes to angular basic shapes of the workpiece.
On the contrary, it can be adapted in the simplest manner to the treatment of round parts which have at the end projecting appendages such as claws or the like. This case is shown schematically in FIG. 3. The corpsrond 6 comprises, at one of its ends, appendices'7 and 8 in the form of claws. Both the surfaces of the claws 7 and 8 and part of the cylindrical body must be soaked. For this purpose a coil 9 is provided surrounding the cylindrical body.
Heating conductor loops 10, which are arranged opposite the claws, are interposed in series in this coil. In this way, a circuit is established which passes in a plane perpendicular to the axis of the body 6 and, in addition, two circuits which pass in planes parallel to the surfaces of the claws.
A particularly difficult problem is the quenching of drive teeth provided on chain links.
The drive teeth 11 (fig. 4) of such chain links are placed between two relatively bulky side pieces 12 and 13 and extend deeply between these two side pieces. Due to the stress on the teeth, it must be quenched which corresponds to the pattern which is 'indicated by the hardened surfaces 14 and 15, i.e.' the large surface of the tooth has to be quenched over a larger area 14, while the end surfaces of the tooth should only show a narrow hardening zone 15.
But the tip of the tooth must above all remain unhardened, in order to avoid loosening of the sheets of material or tearing here. In the sensible application of a device according to the invention, this complicated form of workpieces can easily receive the desired quenching zones.
For this purpose, the inductor is arranged as can be seen by the pin 5. The part 16 forms a coil encloses the tooth 11. The heating conductor loops 17 connected in series are interposed in the coil so that 'they extend parallel to the flanks of the tooth 11. As far as one works, at the normal frequency, it is advisable to establish the loop with multiple turns and it can also be advantageous to constitute the part 16 in the form of a coil with multiple turns.
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When using the device according to the invention for the treatment of drive teeth formed on chain links, it is generally necessary to provide the heating conductor sections with magnetic yokes. The latter are arranged so that they surround the two branches of the heating conductor loop 17. The yokes are in each case arranged on the part 16 in the form of a coil, surrounding the heating conductor.
The seizure of the heated zones can be done as is usual in electric induction heating with a view to quenching from heating conductors. But it is also possible to provide the necessary conduits for the gripping agent device in the necessary magnetic yokes. In addition, the gripping can also be done so that the workpiece is immersed, when the heating is completed, in a bath of gripping agent or is then lifted from the heating head.
The nature of the seizure to be used is decided according to the circumstances of each particular case.
A device for the treatment of chain links according to FIG. 6 has been shown to be particularly advantageous.
This device is constituted by a part 20 in the form of a box, on which the connection flanges 21 are mounted on the outside for the supply of the heating current which is well insulated from each other at 22. The heating device constituted in accordance with the invention by current is carried out from these two connection flanges, passing through the current distribution parts 23 and 24.
According to the invention, the heating apparatus is constituted by the inductor part 25 in the form of a coil enclosing the tooth of the workpiece 25 and the ineuctor parts 27 in the form of a loop placed opposite. longitudinal surfaces of the tooth. To ensure a uniform distribution of heating over the end faces of the tooth, the coil-shaped inductor portions 26 are set to two turns. By suitable T-pieces, which can be seen at 28, the series connection of the loop ton pieces 27 with the coil-shaped part 26 is ensured. A part of the inductor with two turns is also found, as indicated at 26, on the rear end surface, not visible in FIG. 6, tooth.
In order to be able to distribute the heating effect evenly over the parts to be quenched, the laminated magnetic yokes 29 "are arranged above the loop-shaped parts 29 'on the coil-shaped parts. Non-magnetic spacers 30 are used. to maintain the coupling air gap between the heater and the workpiece The heating conductors and the cylinder heads are fixed to a profiled body 31 which is located inside the box 20.
For this purpose, sheets 32 are provided which are welded to the heating conductors. At the top, these sheets pass through screw rods by means of which they are fixed by the nuts 33 on the profiled part 31.
The application to the device according to the invention is not limited to the characteristic embodiments shown but can also be done wherever it is a question of cnauffing and, consequently, of soaking polygonal profiles or round profiles comprising appendages. , so that the quenching zones have, in various sections of surfaces, a greater extent than in others.