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Vorrichtung zum fortschreitenden teilweisen Oberflächenhärten metalli.scher
Werkstücke mittels induktiver Erhitzung Zusatz zum Patent 367 227 Gegenstand des
Patentes 767:227 sind ein Verfahren und eine, Vorrichtung zum fortschreitenden induktiven:
Oberflächemer'bitzen von m'etalE!schen Gegenständen. Das, Erhitzen kann durch nachfolgendes
Abschrecken einem Härten der Oberfläche dienen. Bei denn Verfahren werden ein oder
mehrwindige Induktoren benutzt, "die entweder das Werkstück umfassen oder sich als
Leiterischleife über der Oberfläche dos Werkstückes schließen. Gleichzeitig sind
Kühleinrichtungen vorgesehen, die während des Aufheizens durch Kühlung bestimmter
Oberflächenschichten die gewünschte Temperaturverteilung im Werkstück gewährleisten,.
Demgemäß werden bei den Maßnahmen, nach Patent 767 227 unabhängig davon,
ob das Werkstück insgesamt auf Temperatur gebracht werden soll oder ob eine nur
teilweise Tomporatureerh.ähung gewünscht wird, wobei gewisse Teile entweder überhaupt
nicht
od-:°r in nur geringen! Maße erwärmt «-erden sollen, diy elektrischen Bedingungen
während- das fortschreitenden Aufheizens unveränderlich gehalten. Diese Maßnahmen
haben den Vorteil, daß stets beste elektrische Bedingungen eingehalten werden können.
Ein besonderer Vorteil ergibt sich vornehmlich bei der Behandlung von Platten, Blechen
od. dgl., deren Kanten vor einer Erwärmung geschützt «,-erden sollen. Diese Erwärmung
kann entweder zu einem Vw:rbrennen der Kauten führen oder aber, wenn es sich darum
liand°lt, die Werkstücke mit einer Obkerflächenhärtung zu versehen, dazu führen,
daß sich Schwierigkeiten beim nachträglichen Aneinande-rschweißen mehrerer solcher
Platten oder Bleche ergeben, wenn die Kanten Härte ange=nommen haben. Das Mithärten
der Kanten hat zur Folge. daß da_sVerschweißen nicht oder in nicht befriedigendem
Maße erreicht tverden kann. Insbesondere treten leicht Risse in der -Nähe der Schweißstellen
auf.
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Es hat sich gezeigt, daß die Maßnahmen des Patentes 767227
wirksam sind, wenn zum Schutze der Kanten, wie im Patent vorgeschlagen, außer dem
Abspritzen dieser Kanten während. des Aufheizens noch ein Kühlmittelbad verwendet
wird, in das das Werkstück weitestgehend eintaucht. Bei langen Werkstücken, wie
beispielsweise Platten. Blechen od. dgl., führt diese indes zu Schwierigkeiten,
weil eine außerordentlich große Wanne mit Flüssigkeit angeordnet werden muß.
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Zweck der Erfindung ist es, diese Schwierigkeiten des an sich b°währten
Verfahrens nach Patent 767 227 zu beseitigen und insheSondere bei
langgestreckten Werkstücken. wie Platten, Blechen od. dgl. auch eine wirksame Kühlung
der Kantenflächen während des Aufheizens zu gewährleisten. ohne daß hierzu erhebliche
Kü hlmittelmengen in großen Wannen erforderlich sind. In Weitcrentwick-1_ung einer
Vorrichtung. bestehend aus einem Induktor und ein-..r Spritzvorrichtung, zum fortschreitenden
teilweisen Oherflächenhärten metallischer Werkstücke mittels induktiven Erhitzens,
bei der gemäß Patent 767 22- die gewünschte Temperaturverteilung in den Oberflächenschichten
des zti behandelnden Werkstückes durch geeignete Kühlung während des Aufheizens
geregelt wird, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die in Verbindung mit dem
Induktor benötigte, Spritzvorrichtung so, auszubilden, daß die Spritzlöcher oder
-schlitze in einer Kühlmittelkammer untergebracht werden, die insgesamt breiter
ist als das Werkstück. Die Spritzlöcher bzw. -schlitze «-erden dabei schräg von
unten auf die Werkstückkanten gerichtet. In einer zweckmäßigen Ausfiihrungsform
dieses Gedankens wird die Spritz=-platte der Flüssigkeitskammer, in der die-Löcher
bzw. Schlitzt- vorgesehen sind, diagonal aufgeteilt, und zwar derart, daß in jeder
von den Diagonalen begrenzten Fläche die Löcher und Schlitze in Richtung schräg
von der Außenkante nach innen herlaufen. Eine Vorrichtung dieser Art gestattet ein
Kühlhalten der gefährdeten Kanten während des Aufheizens. und zwar ohne daß es erforderlich.
ist. zusätzliche Kühlmittelbäder anzuw:nden. Durch Einstellung dcs Kühlmitteldruckes
unter Berücksichtigung der gewählten Scli-rägrichtung der Löcher bzw. Schlitze gelingt
es ferner, beim Härten die Härteschicht an den Kanten bz«-. in deren Nähe im gewünschten
Sinne verlaufen zu lassen, d. h. es ist möglich zu erreichen, daß die Härtung bis
in die Kante hineinläuft oder bereit in einem mehr oder minder großen Abstand von
der Kante absetzt. Besondere Vorzüge genießt die Vorrichtung gemäß der Erfindung.
wenn es sich darum handelt. Werkstücke zu behandeln, deren Breitenabmessungen sich
sprunghaft oder stetig ändern. Dies ist beispielsweise der Fall bei Platten, die
an ihren Längskanten mit Ausnehmungen versehen sind oder teilwei@v kurvenförmigen
Verlauf aufweisen. Die Schräglage der die Seitenkanten abspritzenden Löcher bzw.
Schlitze gewährleistet, daß die einzelnen Kühlmitte-Istrahlen die Seitenflächen
des Werkstückes stets von einer bestimmten Höhe ab beaufsehla-en, ol:wohl der Abstand
der Seitenkanter von der 'Mittellinie des Werkstückes wechselnde Entfernung aufweist.
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Im nachfolgenden wird der Erfindungsgedanl,ze an Ausführungsbeispielen,
die in den Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert.
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In Abb. i ist schematisch eine Vorrichtung zum Oberflächenhärten eines
Werkstückes t dargestellt. Dieses Werkstück i, das eine Panzerplatte darstellt,
soll an der Oberfläche 2 mit einer Härteschicht-versehen werden. Die Panzerplatte
hat auf ihrer einen Längsseite eine Ausnehmung, so daß sie an dieser Stelle nur
die Breite iu besitzt, auf der die Härteschicht. wie bei 211 angedeutet, verlaufen
soll. Das Aufheizen erfolgt durch eine Spule 3, an deren Stelle auch eine Leiterschleife
treten könnte. Diese Spule. 3 besitzt Stromzuführungen d., die bei ä gegeneinander
isoliert sind, und gegenüber der aufzuheizenden Oberfläche befindet sich der eigentliche
Heizleiter 6. Gegenüber der nicht zu härtenden und daher auch nicht oder nur in
geringem Maße zu erwärmenden Fläche befindet sich eine Kühlmittelkammer 7, die aus
einer Grundplatte B. Seitenwänden 9 und einer Spritzplatte io besteht. Die in dieser
Spritzplatte io vorgesehenen Spritzlöcher oder
_.s,chlitze.i.t,
12 .und 13-sind .so gerichtet, d@aß die anistretenden Flüssigkeitisstrahlen eine
von der :Senkrechten abweichende Richtung aufweisen. Die in der Nähe der Seitenkanten
befindlichen Löcher 12 und 13 der' um einen mehr oder minder großen Betrag breiter
als das Werkstück ausgeführten Kammer 7 sind schräg nach innen und damit schräg
auf die; Werkstücksei.tenkanben bzw. -flächen gerichtet. Es ist deutlich, da,ß infolge
der Schräglage. dieser Löcher die austretenden Strahlen 1q. beim stetigen Hindurchbewegen
des Werkstückes durch die Heileinrichtung die Seitenflächen stets. von einier gewissen
Höhe- an ab, wärts beaufschlagen, unabhängig davon, ob die größte, Breite des Werkstückes.
sich in der Heizzone befindet oder ein solcher Teil, bei leim die Ausnehmung mehr
oder minder, weit nach innen vorspringt und dadurch die Seitenfläche bz,w. -kante
nach der Mitte der Heizvorrichtung verlegt.
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Bei Ein- und Ausführung des Werkstückes in die Heizzone können ähnliche!
Schwie'rigkeiten auftreten, wie sie bei den Seitenkanten ständig vorliegen. Es ist
daher zweckmäßig, auch die vordeire und rückwärtige Kante beim Ein- bzw. Auslauf
aus der Heizzone zu kühlem. Dieser Kühlung dienen die Schlitze oder Löcher i i,
die ebenfalls auf dii.e zu kühlenden Flächen des Werks.tückeis gerichtet sind, wodurch
eine Schräglage, entstreht, die von. der Außenkante der Spritzmittelplatte io nach
der Mitte dieser Platte hin. gerichtet ist.
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Der Winkel, unter dem die Strahlen 14 .austreten. und damit die Höhe,
von der ab die Strahlen das Werkstück, beaufschlagen, kann bei gleichbleibender
Schräglage dein Löcher und Schlitze in einem gewissen Umfang durch Druckregulierung
eingestellt werden.
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Als besonders zweckmäßig hat eis sich erwiesen, die Lochplatte io
der Spritzmittelkammer, diagonal aufzuteilen, wies dieis in Abb.2 bei 1q. und 15
dargestellt ist. In den einzelnem, 'du;rch die Diagonalen gebildeten Räumen 2,1,
22, 23 und 24 sind die Löcher bzw. Schlitze in Richtung der Pfeile Zia, 22a, 23a
und 24.9 schräg gestellt und mithin auf das Innere der Platte gerichtet. In der
Darstellung Abb. 2 sind der Einfachheit halber nur zwei, Reihen Löcher angedeutet.
Die Anzahl der Lochreihen muß für den praktischen Gebrauch naturgemäß größer sein,
und zweckmäßig wird die, ganze Platte bis, zur Mitte hin mit Lochreihen versehen..
-Während in Abb: i der Erfindungsgedanke in Verbindung mit einer das Werkstück umfassenden
Spule dargestellt ist, kann alis Induktor, wie in Abh. 3 vorgesehen, auch, eiine
Leiterschleife benutzt werden. Die Platte i soll mit einer Härteschicht 2 versehen.
werden. Zu. diesem Zweck isst eine Leiterschleife 3 die mit ihren Zuführungen q.
an eine Stromquelle - angeschlossen ist. Die Le:ter@schleife@ 3 wirkt zusammen mit
der Sprit.zmittelkammer 7, die so angeordnet ist, daß das Werkstück i sich zwischen
denn Heizleiter- 3 und der Spritzmittelkammer 7 hindurchbewegen muß. Die, Löcheir
in der Lochplatte io sind bei 13 angedeutet. Aus diesen Löchern treten die Kühlmittels.trahlen
1q. derart aus, daß die Seitenkante des Werkstückes gekühlt wird. Dabei isst nach
einem älteren. Vorschlag die Ausbildung des He-izleiteirs sio, gewählt, daß. die
bogenförmigen Teile der Leiterschleife winkelartig um die Seitenkanten herumgreifen.
Das Herübergreifen der Leiterschleife über die Seitenkanten hat dien Zweck, die
Stromumkehr der induzierten Ströme in, die Seitenkanten zu verlegen, sa daß der
obere Rand; des, Werkstückes vor einer unzulässigen Erwärmung durch diese Stromumkehr
geschützt ist. Die Wärme, die sieh infolge dieser-Anordnung in dien Seitenteilen
zu entwickeln bestrebt ist, wird durch das Kühlmittel im Entstehen vernichtet.
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Die Erfindung ist beschrieben an Hand. von Ausführungsbeispielen,
bei denen es sich darum handelt, Panzerplatten an der Oberfläche zu härten. Die
Vorrichtung ist aber auch überall dort amvendbar, wo, eis sich darum handelt, Werkstücke.
an Kanten und Senten.-fläch,en vor unzulässiger Erwärmung zu schützen, sei es nun,
daß lediglich eine Erwärmung des Werkstückes vorgenommen werden soll oder daß diese
Erwärmung durch nachträgliches Abschrecken einer Härtung dienen soll. Die Abschreckvorrichtungen,
die benötigt werden, um im fortschreitenden Verfahren das Abschmeckhärten durchzuführe@n,
sind an sich bekannt und in den Zeichnungein der Einfachheit halber nicht dargestellt.
An Stelle der beschriebenen Induktoren können selbstverständlich, ohne daß vom Erfindun.gsged.anken
abgewichen. wird, anders geartete Spulen oder Leiterischleifen benutzt werden.