CH297918A - Verfahren zum Vergüten von Metallteilen und Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens. - Google Patents

Description

      Verfahren    zum     Vergüten    von Metallteilen und Anlage zur     Durchführung    dieses     Verfahrens.       Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf  ein Verfahren zum Vergüten von     langge-          streckten,    biegsamen Metallteilen, beispiels  weise Stahlbändern oder     -drähten,    wobei das  bekannte Verfahren der induktiven Heizung  durch     Hoelifrequenzstrom    und ein nachfolgen  des Abschrecken mit Hilfe von meistens flüs  sigen Kühlmitteln verwendet wird.

   Es hat sich  gezeigt, dass bei Anwendung der bisherigen  Verfahren ein relativ grosser Teil des behan  delten Materials fehlerhaft wird und deshalb  als     Aussehuss    weggeworfen werden muss. Das  ergibt sieh vor allem deshalb, weil das be  handelte     Material    von der Induktionsspule  aus, wo es auf die vorgeschriebene Temperatur  erwärmt wird, einen gewissen Weg bis zu der  Stelle zurücklegen muss, wo es abgeschreckt  wird.

   Weil bei verhältnismässig dünnen band  förmigen und drahtförmigen Metallteilen die  Wärmeableitung infolge der relativ grossen       Oberfläche    sehr stark ist, konnte kaum ver  mieden werden,     da.ss    gewisse Teile des behan  delten Materials nicht mit der vorgeschrie  benen Temperatur in. den Wirkbereich des  flüssigen     Abschreekinittels    gebracht wurden.       ;.ltisserdem    bewirkt eine Erwärmung des Ma  terials in Luft eine unerwünschte Oxydation  der Oberfläche, unter Umständen ja sogar eine  teilweise oder vollständige     Verzunderung    des  Materials.

   Es wurden deshalb spezielle Appa  raturen geschaffen, die eine     Sehutzgasatmo-          sphäre    im Wirkbereich der Induktionsspulen  schaffen. Meistens werden hinzu sogenannte  Tunnelöfen verwendet, die eine Länge von    etwa einem Meter haben und üblicherweise       Strahlungsheizmittel    enthalten, welche dem  durchgezogenen Band die erforderliche Tem  peratur erteilen und durch welche Schutzgas  geblasen wird. Diese Tunnelöfen können zwar  so ausgebildet werden, dass das Material am  Ausgang derselben eine vorbestimmte Tem  peratur aufweist und dann direkt in das Ab  schreckbad eingeführt werden kann.

   Es ist aber  praktisch unmöglich, zu kontrollieren, welche  Temperatur das zu vergütende Band während  des Transportes durch den Tunnelofen an  nimmt und welchen besonderen Bedingungen  das Band auf diesem Durchgangsweg jeweils  ausgesetzt ist. So können sich     Verbiegungen     des Bandes, Veränderungen der Schutzgas  stromgeschwindigkeit und ungleiche Strah  lungsbedingungen ergeben, wobei alle diese  Veränderungen sich schädlich auf die Qualität  des Erzeugnisses auswirken. Gerade solche  kleine Veränderungen bewirken oft die Not  wendigkeit, ganze Teile der Produktion als  Ausschuss wegzuwerfen. Ausserdem sind diese  Anlagen verhältnismässig teuer in' der Her  stellung und auch sonst im Betrieb oft     unzu-          verlässig.     



  Nach der vorliegenden Erfindung ist vor  gesehen, dass der zu vergütende Metallteil  innerhalb eines auf vorbestimmter     Absehreck-          temperatur    gehaltenen Flüssigkeitsbades  durch den Wirkbereich einer durch einen     HF-          Generator    mit     hochfrequentem        Wechselstrom     gespeisten     Induktionsheizspule    bewegt wird.

    Weil auf diese Weise erreicht wird, dass inner-      halb des     Wirkbereiehes    der     Induktionsheiz-          spule    das Material auf die erforderliche Tem  peratur erhitzt wird und     gleichzeitig    sieh in  dem auf der     Abschreektemperatur    gehaltenen  Flüssigkeitsbad sieh befindet, so wird das er  hitzte Material beim Austreten aus dein     "ir-          kungsbereieh    der Spule sofort abgeschreckt,  und es kann deshalb mit     Sieherheit        erreielit     werden, dass die vorbestimmten Vergütungs  bedingungen genau eingehalten werden.

    Ausserdem ist jeder Zutritt von Luft zum er  hitzten Material     dusgesehlossen,    und es tritt       keinerlei    sichtbare Veränderung der Material  oberfläche auf. Weil beim     erfinditngsgeniäl3en     Verfahren es nicht gut möglich sein wird, die       Temperatur,    auf     welehe    das zu behandelnde  Material in der     Induktionsheizspule    erhitzt  wird, durch     Pvrometer    oder     dergleiehen    opti  sche Geräte festzustellen, ist es vorteilhaft,  als Kriterium für die erreichte Temperatur  den Stromwert,

   des     dureh    die Spule fliessenden       HF-Stromes    durch ein Instrument anzuzeigen.  Auf Grund von empirischen Messungen kann       nämlieh,    unter Voraussetzung einer vorbe  stimmten Flüssigkeit, einer     vorbestimmten     Temperatur derselben, einer vorbestimmten       Generatorfrequenz,

      einer vorbestimmten Quer  schnittsform des     zit    vergütenden Metallteils  und einer vorbestimmten     Durchzugsgeschwin-          digkeit    des     Hetalles    eine eindeutige und     repro-          duzierbare    Relation     zwisehen    der     erreiehten     Temperatur und dem Wert des     hochfrequen-          ten    Speisestromes ermittelt werden, so dass es  auf diese Weise möglich ist,

   in Tabellenform  für bestimmte Bedingungen den notwendigen       Anzeigewert    des     Strommessinstrumentes        ztx     bestimmen.  



  Eine ebenfalls Gegenstand der vorliegen  den Erfindung bildende Anlage zur     Dureh-          führung    des erfindungsgemässen Verfahrens  ist gekennzeichnet durch ein Flüssigkeitsbad  mit Mitteln, um dessen Temperatur auf     einem     vorbestimmten Wert zu halten und eine im  Flüssigkeitsbad angeordnete und mit.

   einem       HF-Speisegenerator    verbundene     Induktions-          heizspule    sowie durch Mittel zum     Durehziehen     des     langgesireckten,    biegsamen Metallteils       dureh    den Wirkbereich der genannten In-         duktionsheizspule.        #,

  orzitg"sweise    sind ein An  zeigeinstrument für den die Spule     dureliflie-          ssenden        IIF-Sirom    und     -Mittel    zur     Einstellun < #     dieses     Stromwertes    und der     1.enera        orfreduenz     auf einen     vorbestimmten        \V        ert        c-or-eselien.          Zweekmii13i#,)-erweise    ist mit     dem        I'lüssig11:eits-          bad    ein.

   Kühler für die     Kiihlfliissi-keit    ver  bunden. Ebenfalls kann es vorteilhaft     sein,     wenn     innerhalb    des     Flüssigkeitsbades        noeh     eine zum     Anlassen    des     _,@ehä        rteten        Materials     dienende, ebenfalls     IIF-g-(,speiste    Induktions  spule angeordnet ist,

       dureh    deren     ZV        irlzbereieli     das zu     verg@iitende    Material     naeli        Durehlaufen     der Härtespule geführt wird, wobei die Anlass  spule der Härtespule Serie- oder parallel     Ie-          schaltet    sein kann oder     aueb    von einem beson  deren Generator aus     gespeist    werden     kann.     



  Die beiliegende     Zeicbnun-        zeigt.    in     selieina-          tischer        Dax:stellungs-   <B>.</B>     %eise        ein        @usführung:sbei-          .spiel    einer zur     Durchführung    des     erfindungs-          geniässen    Verfahrens     dienliehen    V     er;ütunus-          anlage.     



  Ein Trog 1 enthält ein     Flüssigkeitsbad    ?,       beispielsweise    öl, und ist mit     einem        Kühler    :3  verbunden, welchem über die Leitung 1 das  erwärmte     öl    zugeführt wird, während das  im Kühler abgekühlte öl über die Leitung  5 in den Trog     zurüekgeleitet    wird. Ein Ther  mometer 6 möge zur     1'berwaehung    der Bad  temperatur dienen, wobei     selbstverständlieh          atieh    noch hier     nieht        dargestellte        Rührmittel          vorgesehen    sein können.

   Eine     HF-Induktions-          heizspule    7 (Härtespule), deren Zuleitungen  isoliert     dureh    die     Trogwände    geführt sind,  befindet sieh im Innern des     Flüssigkeitsbades.     Sie wird von einen,     Iloelifrequenzf#,enerator    8  über die Leitungen 9 und 1.0     gespiesen,        welehe          Doppelleitunggen        naeli    bekannten Regeln. der       Hoehfreqttenzteehnik        zweckniässigerweise    so  ausgebildet.

   ist, dass sie als     verhistlose        Über-          tra@-ungsleitung,    arbeitet. Schematisch ist hier  ein Anzeigeinstrument 1.1 für den die Spule  speisenden Strom angedeutet, das     dureh    den       Übertrager    1? lose an die Leitung 9 ange  koppelt \ist.

   Der     Hoebfrequenzgenerator    ist  mit Mitteln zur Veränderung der     Frequenz    und  des erzeugten Stromwertes     versehen,    so dass  es     möglieh    ist,     den        Speisesti oin,    der     dureh        das         Instrument 11 angezeigt wird, auf einen     vor-          hc"@timmten    Wert einzustellen.

   Eine weitere       lnduktionsheizspule    13     (Anlassspule)    ist über       eine        verlustlose        I'bertragungsleitung    14, 15       iii        derselben    Weise mit einem weiteren in     Fre-          (luenz-    und Stromwert veränderbaren     HF-          Generator    16     verbunden    und befindet sich       elienf:alls    innerhalb des     Plüssigizeitsbades    ?.

         _lncb        hier    ist ein     Anmigeinstruinent    17 mit       Hilfe    der     Ankopplungsspule    18 so an die     Lei-          l        ring,        l:>        angekoppelt,    dass es den in der Spule       1a        fliel.@enden        '-#,ti,-oin    anzeigt.

   Auf einer     Vor-          i-atstronin)el        19    ist das     unvergütete    Material,       beispielsweise    ein Stahlband oder ein Stahl  draht     '0,    aufgewickelt und wird über     Um-          l(#iii#i-ollen        .'.11"    auf eine angetriebene     Auf-          wiekeltrommel        '213    geführt,

   wobei es zuerst       dhnieli    den Wirkbereich der     Härtespule    7 und       iaaebher    durch den Wirkbereich der     Anlass-          spule        13)    gezogen wird.

   Für ein     bestimmtes     Material 'von     bestimmter        Querselinittsform,          eine        bestimmte        Abschreekflüssigkeit    und eine       bestinmite        Temperatur    derselben sowie eine       vorbestimmte        Frequenz    der erzeugten Ströme  können auf     eanpirisehem    Wege genaue Rela  tionen zwischen den an den Instrumenten 11  und 1 7 abgelesenen Stromwerten und der in  den Spulen 7 bzw.

   13 erzeugten Materialtem  peraturen für bestimmte     Durehzugsgesehwin-          di < gl@eiten    des Materials ermittelt werden, so       da1,    nach     Feststellung    dieser Beziehungen mit       eindeutiger    Sicherheit die für eine einwand  freie Vergütung des     Materials    erforderlichen  Betriebsbedingungen eingestellt werden     kön-          n    en.

Claims (1)

1'ATENTANSPRI-CIIE I. Verfahren zum Vergüten von la.nu- @gestreckten, biegsamen Metallteilen mittels lioelifrequenter Induktionsheizung und nach- rol-endein Abschrecken durch flüssiges Kühl- niit.tel, dadurch -ekennzeichnet,

dass der zu vergütende Metallteil innerhalb eines auf vor- bestimmter Absehreektemperatur gehaltenen Flüssigkeitsbades durch den Wirkbereich einer von einem HF-Generator aus mit Hilfe von hochfrequentem Wechselstrom gespeisten In- ditltiioii"heizspule gezogen. wird.

II. Anlage zur Durchführung des Verfah rens nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch ein Flüssigkeitsbad mit Mitteln, um des- ; gen Temperatur auf einem v orbestimmteri Wert zu halten und einer im Flüssigkeitsbad angeordneten, mit einem IIF-Speisegenerator verbundenen Induktionsheizspule sowie durch Mittel zur I>nrehziehung des langgestreck- ; ten, biegsamen Metallteils durch den Wirk bereich der genannten Induktionsheizspule. UNTERANSPRÜCHE 1.

Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, d.ass eine vorbestimmte Temperaturerhöhung des Metallteils inner halb der Induktionsheizspule durch Einstel lung der Stromstärke des die Induktionsheiz- spule durchfliessenden HF-Stromes erfolgt. ?. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die bewegten Me tallteile nach erfolgter Härtung durch den Wirkbereich einer zweiten Induktionsspule geführt werden, wobei sie auf eine vorbe stimmte Anlasstemperatur erwärmt werden. 3.

Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass das unvergütete Material von mindestens einer Umlenkrolle durch das Flüssigkeitsbad geführt und nach erfolgter Vergütung auf eine Speichertrommel gewickelt wird. Anlage nach Patentanspruch II, ge kennzeichnet durch ein Anzeigeinstrument für den die Induktionsheizspule durchfliessenden 1=IF-Strom und Mittel zur Einstellung dieses Stromwertes und der Generatorfrequenz auf je einen vorbestimmten Wert. 5.

Anlage nach Unteranspruch 4, da durch gekennzeichnet, dass mit dem Flüssig keitsbad ein Kühler für die Kühlflüssigkeit verbunden ist. 6. Anlage nach Unteranspruch 5, da durch gekennzeichnet, dass innerhalb des Flüssigkeitsbades noch eine zum Anlassen des gehärteten. Materials dienende, ebenfalls HF- gespeiste Induktionsheizspule angeordnet ist, durch deren Wirkbereich das zu vergütende Material nach Durchlaufen der Härtespule gezogen wird. 7. Anlage nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, da.ss die Härtespule und die Anlassspule einander seriegeschaltet sind. B.

Anlage nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeiehnet, dass die Härtespule und die Anlassspule einander parallel geschaltet sind. 9. Anlage nach -Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlassspule von einem besonderen Generator aus gespeist wird.