CH284521A - Verfahren zur induktiven Hochfrequenz-Erwärmung im Vorschubverfahren und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. - Google Patents

Description

  Verfahren zur induktiven     Hochfrequenz-Erwärmung    im     Vorschubverfahren     und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.    Bei der     thermisehen    Behandlung von me  tallischen Gegenständen, zum Beispiel zum  Härten mittels     hochfrequentem    Wechselstrom,       m,urden    bisher die     zu    behandelnden Gegen  stände durch eine Arbeitsspule hindurch  geführt, welche aus einem meist     wassergekühl-          fen    Kupferrohr bestand.

   Diese     1-,-Lipierrohr-          spulen    waren naturgemäss nicht, formstarr  und konnten daher in ihrer Innenform dem  Profil der Gegenstände nicht genau     ange-          passt    werden. Da die Innenform dieser Spulen  sich der     Form,der        thermiseh    zu behandelnden       Cleglenstände    nur sehr ungenau anpassen liess,  war es nicht möglich, eine genaue vorbe  stimmte Erhitzung und     Ilärtung    zu erzielen.

    Es war auch kaum möglich, einen Gegenstand,  zum Beispiel einen     spiralartigen    Bohrer oder  einen profilierten Stab, an bestimmten Stellen  stärker und an anderen Stellen schwächer zu  erhitzen, da die Arbeitsspule sieh diesen Pro  filen nicht genau anpassen liess -und die  .stärkste Erhitzung an denjenigen Stellen ein  trat, deren Abstand von der     Arbeitsspule    am  kleinsten war.  



  Die vorliegende Erfindung ermöglicht es  nun, eine vorgeschriebene Temperaturvertei  lung auf der Oberfläche eines Körpers und  damit eine Härtung in vorbestimmter Art zu  erzielen.  



  Das Verfahren gemäss vorliegender Erfin  dung zeichnet sich dadurch aus,     dass    der zu  behandelnde Körper durch die     öffnung    einer  formstarren     Tnduktorschleife    geführt wird,    wobei das Profil der     öffnung    dem Profil des  zu behandelnden Körpers derart     angepasst          v,ird,        dass    sich im Betrieb eine vorgeschriebene  Temperaturverteilung     auf    der Oberfläche des  zu behandelnden Körpers einstellt.  



  Die ebenfalls Gegenstand vorliegender Er  findung bildende Vorrichtung zur Durchfüh  rung des Verfahrens zeichnet sich dadurch  aus,     dass    mit einem die     Sekundärwickl-ung     bildenden     Konzentrator    eine Platte mit     Aus-          nehmung    verbunden ist, in welcher die aus  einem Metallring bestehende     Induktorschleife     auswechselbar Aufnahme findet.  



  In beiliegender Zeichnung ist ein Ausfüh  rungsbeispiel der erfindungsgemässen Vor  richtung dargestellt, -und es zeigt:       Fig.   <B>1</B> einen Schnitt und       Fig.    2 eine Draufsicht,       Fig.   <B>3</B> und 4 spezielle     Ausführungsformen.     von     Induktorschleifen,          Fig.   <B>5</B> eine Einzelheit im Schnitt.  



  Die Primärwicklung<B>1,</B> welche aus einem       schraubenlinienförmig    aufgewundenen Rohr  besteht und durch einen Wasserstrom. gekühlt  werden kann, ist in nicht dargestellter Weise  mit einem     Hochlrequenzgenerator    verbunden.  Nach innen ist sie durch einen zylindrischen  isolierenden     Haltekörper    2 abgeschlossen,  nach aussen durch eine isolierende zylin  drische Schicht<B>3.</B>  



  Diese Primärwicklung ist von einem  doppelwandigen zylindrischen Körper, dem       Konzentrator    mit den Wänden 4a und 4h, um-      geben, welcher die     Sekundärwicklung    bildet.  Der Hohlraum<B>5</B> dieses     Konzentrators    4 wird  über die Leitung<B>5'</B> mit einer     KühlflÜssigkeit;     gespeist.  



       DerKonzentrator4trägt    an     seinemiltern     Ende einen Flansch<B>7,</B> der einen Teil einer  Platte<B>6</B> bildet.. Die Platte<B>6</B> weist eine kreis  runde Öffnung<B>8</B> und einen vom     Konzentra-          tor    4 bis zur Öffnung<B>8</B> reichenden Schlitz<B>9</B>       auf.     



  Die beiden zylindrischen Wände 4a und 4b       des'Konzentrators    4 sind über der Platte<B>6</B>  beidseitig des Schlitzes<B>9</B> abgebogen und mit  tels der Schrauben<B>10</B> mit den     Stromsehienen          Ila    und     llb    verbunden.  



  Diese Stromschienen<B>11</B> greifen in den  .Schlitz<B>9</B> der Platte<B>6</B> ein -Lind sind mit dieser  durch     Sehweissung    oder     Lötung    verbunden.  



  Die beiden Stromschienen     lla        and        llb     sind durch eine dünne. Isolationsschicht<B>17,</B>  die beispielsweise aus Glimmer oder anderem  isolierendem Material bestehen kann, vonein  ander getrennt; durch die Schraube<B>18</B> wer  den die beiden Stromschienen     gegeneinander-          gepresst,    wobei durch Zwischenschaltung von  Isolationsstücken<B>19</B>     (Fig.   <B>5)</B> dafür gesorgt  ist,     dass    zwischen den beiden     Stroinschienen     kein Kontakt bestehen kann.  



       Zur    besseren Kühlung ist die Platte<B>6</B> mit  Löchern versehen, und ferner steht der Hohl  raum<B>5</B> des     Konzentrators    4 durch Bohrungen  1.2 mit Bohrungen<B>13</B> und 14 in den Strom  schienen und Bohrungen<B>15</B>     in    dem die<B>Öff-</B>  nung<B>8</B> umgebenden Teil der Platte<B>6</B> in Ver  bindung. Die Ableitung des Kühlwasser-, er  folgt durch das Rohr<B>16.</B> In die Öffnung<B>8</B>  wird eine auswechselbare     Indaktorsehleife   <B>27</B>  eingesetzt, welche zwecks Befestigung an der  Platte<B>6</B> an einer Platte 28 angeordnet ist,     in-          dein    sie auf diese aufgeschweisst ist oder mit  ihr aus einem Stück besteht.

   Die Befestigung  der Platte<B>28</B> an der Platte<B>6</B> erfolgt mittels  Schrauben 20.  



  Die     Induktorschleife   <B>27</B> besteht aus einem  massiven Metallring     und        passt        genaLi    in die  kreisrunde Öffnung<B>8</B> der Platte<B>6.</B> Durch die  genaue     Passform    ist ein gut wärmeleitender  Kontakt zwischen der     Induktorsehleife   <B>27</B> Lind    der Platte<B>6</B> gewährleistet, so     dass    die letztere  auch eine gute Kühlung der     Induktorschleife     bewirkt.

   Ferner hat die genaue     Passform        zur     Folge,     dass    die aus Kupfer bestehende     Induk-          torschleife    durch die aus härterem Material  bestehende Platte<B>6</B> vor Verformung     gesehützt     wird.

   Die Platte<B>28</B> ist an ihrem innern Rand  derart     abgesehrägt,        dass    der Rand vom zu  behandelnden     WerkstüA    21 weiter entfernt  ist als der innere Rand 22 der Schleife<B>27,</B>  welcher die wirksame     Arbeitsfläehe    darstellt  und die     elektromagnetisehe    Kopplung zwi  schen Schleife<B>27</B> und     Werkstilek    21 herstellt.  



  Die Schleife<B>27,</B> welche zusammen mit der  Platte<B>28</B> ausgewechselt werden kann, besitzt  eine Öffnung 203, welche<B>je</B> nach dem     zu        be-          bandelnden    Gegenstand verschieden ist und  diesem     angepasst    ist, wie dies im folgenden  ausgeführt ist. -Beim Ausführungsbeispiel  nach den     Fig.   <B>1</B> und 2, bei welchem das     Werka-          stück    21 ans einer Welle mit kreisrundem  Querschnitt besteht, besitzt die Öffnung 22       Aenf        alls    einen kreisrunden Querschnitt.

       Das     Werkstück wird so durch die Öffnung<B>23</B> ge  führt,     dass    der Zwischenraum     zwisehen    Werk  stück 21 Lind Öffnung<B>23</B> überall genau     gleieb     gross ist, so     dass    die Kopplung über die -ganze  Arbeitsfläche 22 genau gleich gross ist.     Iii     diesem Fall wird bei gleichmässigem Vorschub  des Werkstückes 21 eine absolut gleichmässige  Erwärmung des     -#Verkstüel#es    erzielt.  



  In     Fig.   <B>3</B> ist eine     Induktorsehleife    dar  gestellt, welche eine quadratische Öffnung<B>'23</B>  besitzt und welche zur Bearbeitung eines       Werkstilekes    mit entsprechend     quadratisehein     Querschnitt dienen kann. Wenn ein Werk  stück mit zum Beispiel rechteckigem Quer  schnitt durch diese Öffnung der Arbeitsspule  geführt wird, so wird eine ungleichmässige  Härtung entstehen, da die Kopplung in     die-          sein.    Falle ungleichmässig ist. Durch Wahl der  Öffnung kann das     Mass    der Härtung und  Härteverteilung zum voraus bestimmt werden.  



  In     Fig.    4 ist eine Arbeitsspule dargestellt,  deren Öffnung zur Bearbeitung eines Spiral  bohrers geeignet ist, wobei das     Werkstüek          nieht        nur-senkrecht    zur Ebene der Schleife<B>27</B>  bewegt, sondern gleichzeitig noch gedreht      werden     muss.    Das Mass der Drehung kann  mittels einer     Steaervorrichtang    bestimmt  werden, die beispielsweise aus einer Schablone  besteht, welche das Werkstück führt.  



       I    Die ganze Anordnung     lässt    sieh in     horizon.-          taler    Richtung um den Bolzen<B>25</B>     sehwenken.     ausserdem kann sie um zwei Lagerzapfen<B>26</B>  gekippt werden.  



  Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist       fol(rende:     Das durch die Öffnung<B>23</B> der Schleife<B>27</B>  bewegte Werkstück 21 wird während des     Vor-          beigehens    an der wirksamen Arbeitsfläche 22  erwärmt, wobei das Mass der Erwärmung im  wesentlichen von     derVorschubgesehwindigkeit     des Werkstückes und von der Stärke der  Kopplung abhängt.  



  Die     Vorschubgeschwindigkeit    des     Werk--          stüekes    und die Stromstärke in der Schleife<B>27</B>  können in Abhängigkeit von der Temperatur  der Oberfläche des Werkstückes gesteuert  werden, indem man durch ein     Messinstrument,     zum Beispiel ein     Pyrometer,    die Oberflächen  temperatur ständig     misst    und durch die     Mess-          --rösse    eines oder beider Elemente     Vorsehub     und Stromstärke steuert.  



  Da die Abstände     WerkstÜck-Induktor-          schleife    sehr klein gewählt werden, um eine  möglichst enge Kopplung zu erreichen, wirken  sieh kleine Differenzen in den Abständen  stark auf die Erwärmung aus. Die Führung       tind    der     Vorsehub    müssen daher in sehr prä  ziser Art erfolgen; sie können in bekannter  Weise durch irgendwelche Führungsorgane,  wie sie in     Fig.   <B>1</B> schematisch als Dorne 24 an  gedeutet sind, erfolgen.  



  Die Wahl. der Öffnungen<B>23</B> der     Induktor-          schleife   <B>27</B> ermöglicht eine genau vor  bestimmte     Erwärrnung    des     Werkstliekes.     Wenn eine genau gleichmässige Härtung er  zielt werden soll,     muss    die Kopplung über die  ganze Arbeitsfläche 22 gleich gross sein. Wenn  die Erwärmung ungleich stark sein soll, zum  Beispiel bei Bohrern und dergleichen,     muss    die  Kopplung an den stärker zu erwärmenden  Stellen stärker sein, die Abstände     Werkstück-          Arbeitsflä,ehe    daher kleiner und umgekehrt  für Stellen mit schwächerer Erwärmung.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCHI: Verfahren zur induktiven Hochlrequenz- Erwärmung im Vorschubverfaliren, dadurch gekennzeichnet, dass der zu behandelnde Kör per durch die Öffnung einer formstarren Induktorschleife geführt wird, wobei das Pro fil der Öffnung dem Profil des zu behandeln-- den Körpers derart angepasst wird, dass sich im Betrieb eine vorgeschriebene Temperatur verteilung auf der Oberfläche des zu be handelnden Körpers einstellt.

   UNTERANSPRüCHE. <B>1.</B> Verfahren nach Patentanspruch<B>1,</B> da durch gekennzeichnet, dass man zwecks gleich mässiger Erwärmung das Profil der Öffnung demjenigen des Gegenstandes so genau an- passt, dass die Kopplung über die ganze Arbeitsfläche gleich gross ist. 2. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Stärke des Induktionsfeldes von der Oberflächenteinpe- ratur des zu erwärmenden Gegenstandes ge steuert wird.

   <B>3.</B> Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Vorschub- geschwindigkeit in Abhängigkeit von der Oberflächentemperatur des zu erwärmenden Cegenstandes gesteuert wird. 4. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Vorsellub- gesehwindigkeit des zu erwärmenden Gegen standes mittels einer Schablone gesteuert wird.

   PATENTANSPRUCHII-. Vorrichtung zur Durchführung des Ver fahrens nach Patentanspruch I, bei welcher der zu erwärmende Gegenstand durch eine Induktorsehleife hindurehgeführt wird, da durch gekennzeichnet, dass mit einem die Sekundärwieklung bildenden Konzentrator eine Platte mit Ausnehmung verbunden ist, in welcher die aus einem Metallring bestehende Ind-Liktorsehleife auswechselbar Aufnahme findet.

   UNTERANSPRüCHE: <B>5.</B> Vorrichtung nach Patentanspr-Lich II, dadurch gekennzeichnet, dass die Ind-uktor- .,elilei#e an einer Platte<B>(28)</B> angeordnet ist, welche an der mit dem Konzentrator in Ver- bind-Lmg stehenden Platte lösbar befestigt ist. <B>6.</B> Vorrichtung nach Patentansprucli II, dadurch gekennzeichnet, duss sie eine Vor- schubeinrielitang für das Werkstück aufweist.

   <B>7.</B> Vorrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruch<B>6,</B> dadurch gelzennzeieli- net, dass die Vorschubeinriehtang mit einer Schablone zasammenwirkt, derart, dass der Vorschub des Werkstückes durch die Scha blone gesteuert wird. <B>8.</B> Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte<B>(6)</B> mit dem Konzentrator kippbar angeordnet ist.

   <B>9.</B> Vorrichtung nach Patentanspruch<B>11,</B> dadurch gekennzeichnet, dass die Platte<B>(6)</B> in einer horizontalen Ebene schwenkbar an geordnet ist.