WO2013023635A2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines langgestreckten mechanischen bauteils - Google Patents

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    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an elongated mechanical component, wherein an inductive hardening and / or tempering for
  • Purpose of the material coating is carried out by an inductive heating process in an inert or chemically reducing atmosphere, wherein the component is substantially to cool with the cooling medium in this atmosphere, and thereby the oxidation of oxygen is substantially avoided, and an apparatus for performing a such a
  • the thermal hardening of metallic components is in the range of
  • the components are usually exposed to air during heating, and surface oxidation occurs as a result. This creates scale and a color change on the surface.
  • Atmosphere H2
  • H2 Atmosphere
  • the invention is therefore based on the object to provide an improved method and a corresponding device, which can be realized in particular with less design and cost and can be operated more economically and nevertheless provide high quality process products.
  • the invention includes the consideration of the known voluminous
  • Inertization chambers that contain several larger plant components and due to their volume also relatively large amounts of the corresponding inert / reducing medium, to go off and perform the inerting or reduction in a small-volume containment as possible. It further includes the idea of making a corresponding chamber compact enough to fit within the induction coil (s), or at least only large enough to suitably surround the induction coil (s). This may - but need not necessarily - the idea occur to move the inert / reduction medium relative to the workpiece to be treated, which in a further embodiment with the further consideration of the generation of a relative movement between
  • Induction coil and / or chamber and, if necessary, also the cooling device with respect to the workpiece corresponds.
  • the component is a shaft or shaft-like component; In other important applications, the component is a chain or a chain-like component or a rack or a sheet metal or sheet metal component or the like.
  • the embodiment of the invention is not limited to these applications, and in principle, various other technical components can be appropriately treated. It can be provided in each case that the inductive heating process is performed only on parts of the elongated component, in particular the shaft.
  • the curing is carried out at a hardening temperature between 800 ° C and 1100 ° C, preferably between 850 ° C and 900 ° C.
  • a further embodiment provides that the tempering at an annealing temperature in the range between 400 ° C and 700 ° C, preferably in the range 550 ° C and 650 ° C, is performed.
  • the induction coil is smaller than the elongated component or the region to be hardened and, in particular together with the chamber and / or cooling device, moves over the region to be hardened during the heating.
  • a closed induction coil can be used, which extends over the entire elongate member or over the entire area to be hardened and in particular is operated stationary together with the chamber and / or cooling device.
  • the cooling with a flowing liquid in particular in a cooling tank, in the
  • Inert / reducing medium is supplied, and openings at both ends, through which the inert / reducing medium exits from the chamber.
  • the chamber has a ceramic or glass tube with inlet nozzle.
  • Induction coil preferred as a closed induction coil with several
  • Windings formed which can achieve a high electrothermal efficiency.
  • the cooling device with a cooling tank
  • a drive for moving the induction coil and the chamber via a stationary component or the component is provided by a fixed arrangement of chamber and induction coil in the system. The rest is also apparent
  • the invention describes a method in which the heating of the component takes place inductively.
  • This inductive field only affects metallic or electrically conductive components.
  • a non-metallic chamber in the simplest case a ceramic tube, is unaffected by the field. If the inert gas, e.g. Nitrogen, fed in the middle of this tube, so the gas flows out through the open ends to the component. The oxygen in the chamber is thereby in no time from the chamber
  • Cooling tank allows a minimum load of the component when hot with oxygen.
  • a cooling agent shower enclosing the component is required for cooling, which is moved over the component.
  • both water and a polymer liquid can be used.
  • the cooling device but also completely different, without cooling liquids austiciande Abkühllitzien use, such as a gas or special air cooling or heat extraction from the workpiece by adjacent cooling or heat exchanger plates o.ä.
  • the invention has, at least in appropriate embodiments, incidentally, the following aspects:
  • the chamber flooding is carried out with the inert / reducing medium through a centrally mounted on the chamber nozzle, and the gas leaves the chamber at both ends.
  • the component is a shaft or shaft-like component.
  • the chamber system is only a ceramic or glass tube with inlet. 5.
  • the pick-up tools are in their cross section substantially equal to or smaller than the corresponding cross-section of the component.
  • the hardness temperature is between 800 ° C and 1100 ° C, preferably between 850 ° C and 900 ° C.
  • the tempering temperature is in the range between 400 ° C and 700 ° C, preferably in the range 550 ° C and 650 ° C.
  • the closed induction coil (Lenzfeldspule) extends over the entire area to be hardened.
  • the induction coil is smaller than the area to be cured and will move over the area to be cured during heating.
  • the hardness range only affects parts of the shaft.
  • the structure of the system is essentially vertical.
  • the structure of the system is essentially horizontal.
  • the movement of the component takes place at a substantially fixed induction coil.
  • the induction coil moves together with the cooling device and the component is essentially fixed.
  • the cooling device is a water spray ring.
  • the cooling device is a tank with coolant.
  • a flow is built up in the cooling tank to reduce the formation of bubbles.
  • For induction heating use is made of a closed induction coil which, as a rule but not exclusively, consists of several turns.
  • FIG. 2A to 2C sketch-like representations for explaining a second
  • Fig. 3 is a sketch-like representation for explaining a third
  • Fig. 4 is a sketch-like representations for explaining a fourth
  • FIGS. 1A to 1C schematically show three phases of operation of an inductive hardening device 10 for hardening a steel shaft 11 by means of inductive heating in a closed induction coil 13, followed by cooling in a cooling tank 15.
  • a suitable drive 17 By means of a suitable drive 17, the suspended on a rope 17a shaft 11 is lowered in length by the also elongated induction coil 13 and finally in the water basin 15, where it is first heated to a material-specific hardening temperature and held there for a predetermined time and then cooled .
  • an inerting chamber 19 made of glass or ceramic is arranged with an inlet connection 19a, via which an inerting gas (for example N 2) or a reducing gas (for example H 2) can be supplied into the chamber 19.
  • an inerting gas for example N 2
  • a reducing gas for example H 2
  • FIGS. 2A to 2C show, as an alternative embodiment, a hardening device 20 for hardening a rack 21, which is initially mounted stationary above a cooling basin 25 and is inductively hardened there. After the completed heating process, the rack is lowered into the cooling tank 25 and cooled there.
  • the hardening device 20 in turn comprises a closed induction coil 23, within which an intertization chamber 29 with inlet connection piece 29a made of electrically insulating material is arranged.
  • Inertleitershunt 29 along the rack 21 moves upward and hardens them so successively over its entire length, wherein at the same time the respective heated area is swept by a supplied via the inlet port 29a inert / reducing agent and protected from oxidation. It is understood that the unit of induction coil 23 and inerting chamber 29 is moved by a suitable drive; this is not shown in the figures.
  • Fig. 3 shows schematically as part of a steel sheet coating plant (coil coating system) 30, for the galvanization of a steel sheet 31, a
  • Induction heater 33 the input and output side each associated with a pair of rollers 37a, 37b for conveying the steel sheet 31.
  • a pair of rollers 37a, 37b for conveying the steel sheet 31.
  • Induction heater 33 a chamber 39 for maintaining a special treatment atmosphere over the surfaces of the plate 31.
  • a reducing agent about H2
  • Adequate sealing of the chamber is effected here by a special configuration of the roller pairs 37a, 37b.
  • cooling plates 35 may be provided for cooling the metal sheet; However, these can also be omitted in special applications (for example, for preheating the metal strip before a galvanization).
  • Fig. 4 shows a further embodiment of the invention, a starter device 40 for tempering a steel chain 41, by means of a suitable drive in the direction of the arrow first by an induction coil 43 for inductive heating to a suitable tempering temperature and then by a
  • the induction coil 43 is formed in a substantially cylindrical glass tube 49 with inlet nozzle 49a and 49b tapered on the lateral dimensions of the chain 41.
  • the induction coil is thus here -here as in the embodiments of Figure 1 A to 3 - within the chamber. However, this encloses the coil (and at the ends of the workpiece) but closely, so that here too the dimensions remain compact and the gas volume can be kept correspondingly low in favor of efficient plant operation.

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines langgestreckten mechanischen Bauteils, wobei ein induktives Härten und/oder Anlassen zum Zwecke der Materialvergütung durch einen induktiven Erwärmungsprozess in inerter oder chemisch reduzierender Atmosphäre ausgeführt wird, wobei sich das Bauteil im wesentlichen bis zur Abkühlung mit dem Abkühlmedium in dieser Atmosphäre befindet, und dadurch die Oxidation an Sauerstoff im wesentlichen vermieden wird, dadurch gekennzeichnet, dass die inerte bzw. reduzierende Atmosphäre in einer kleinen Kammer erzeugt wird, die aus elektrisch nicht leitendem Material, vorzugsweise Glas oder Keramik, besteht, und das Bauteil nach der Erwärmung in die Abkühlvorrichtung geführt wird.

Description

Beschreibung: Bezeichnung
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines langgestreckten mechanischen Bauteils
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines langgestreckten mechanischen Bauteils, wobei ein induktives Härten und/oder Anlassen zum
Zwecke der Materialvergütung durch einen induktiven Erwärmungsprozess in inerter oder chemisch reduzierender Atmosphäre ausgeführt wird, wobei sich das Bauteil im wesentlichen bis zur Abkühlung mit dem Abkühlmedium in dieser Atmosphäre befindet, und dadurch die Oxidation an Sauerstoff im wesentlichen vermieden wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen
Verfahrens.
Stand der Technik
Die thermische Härtung von metallischen Bauteilen ist im Bereich des
Maschinenbaus ein üblicher Prozess. Er wird zum großen Teil in Gas- oder elektrobeheizten Öfen durchgeführt, in denen die Bauteile in der Regel
durcherwärmt werden und anschließend in einem Tauchbecken abgekühlt werden. Die Bauteile verändern die metallische Gitterstruktur mit der Temperatur. Durch die schnelle Abkühlung findet ein sogenanntes„Einfrieren der Gitterstruktur" statt. Diese neue Gitterstruktur hat andere Materialeigenschaften und so lässt sich die gewünschte Eigenschaft der Bauteile einstellen. Insbesondere bei
rotationssymmetrischen Bauteilen findet die Erwärmung induktiv statt. Dadurch werden wesentlich höhere Wirkungsgrade erzielt und auch eine gezielte Härtung von bestimmten Bereichen wird dadurch ermöglicht.
Die Bauteile befinden sich aber während der Erwärmung in der Regel an Luft und es findet dadurch eine Oberflächenoxidation statt. Dadurch entsteht Zunder und eine Farbveränderung an der Oberfläche.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Um diese zu vermeiden, muss der Erwärmprozess unter Ausschluss von
Luftsauerstoff stattfinden unter sogenannter inerter oder reduzierender
Atmosphäre (H2). Letzteres ermöglicht eine gleichzeitige Reinigung von schon oxidierten Oberflächen.
Sowohl der konventionelle Prozess als auch der Induktionsprozess findet dann in einer großen inertisierten Kammer statt. Dadurch muss ein großes Volumen zuerst evakuiert und anschließend mit dem entsprechenden Gas gefüllt werden. Das erfordert sehr lange Prozesszeiten und ermöglicht nur eine teilweise Inertisierung, d.h. häufig findet dennoch eine partielle ungewollte Oxidation statt.
In konventionellen Induktiven Anlagen werden häufig offene Spulen eingesetzt, um den Inertisierungsvorgang zu beschleunigen. Diese habe den großen Nachteil, dass der Wirkungsgrad deutlich reduziert wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung anzugeben, die insbesondere mit geringerem konstruktiven und Kostenaufwand realisiert und ökonomischer betrieben werden können und gleichwohl Verfahrensprodukte mit hoher Qualität liefern.
Darstellung der Erfindung
Diese Aufgabe wird in ihrem Verfahrensaspekt durch ein Verfahren mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 und in ihrem Vorrichtungsaspekt durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 1 gelöst. Zweckmäßige Fortbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung schließt die Überlegung ein, von den bekannten voluminösen
Inertisierungs-Kammern, die mehrere größere Anlagen-Komponenten und aufgrund ihres Volumens auch relativ große Mengen des entsprechenden Inert - / Reduktionsmediums enthalten, abzugehen und die Inertisierung bzw. Reduktion in einem möglichst kleinvolumigen Containment durchzuführen. Sie schließt weiter den Gedanken ein, eine entsprechende Kammer so kompakt auszubilden, dass sie innerhalb der Induktionsspule(n) Platz findet, oder jedenfalls nur so groß ist, dass sie die Induktionsspule(n) passend umschließt. Hierzu kann - muss aber nicht notwendigerweise - der Gedanke treten, das lnert-/Reduktionsmedium relativ zum zu behandelnden Werkstück zu bewegen, was in einer weiteren Ausgestaltung mit der weiteren Überlegung der Erzeugung einer Relativbewegung zwischen
Induktionsspule und/oder Kammer und ggfs. auch der Abkühlvorrichtung bezüglich des Werkstücks korrespondiert.
In einer praktisch wichtigen Anwendung handelt es sich bei dem Bauteil um eine Welle oder ein wellenähnliches Bauteil; In weiteren wichtigen Anwendungen handelt es sich bei dem Bauteil um eine Kette oder ein kettenähnliches Bauteil oder eine Zahnstange oder ein Blech oder Blech-Bauteil oder ähnliches. Jedoch ist die Ausführung der Erfindung nicht auf diese Anwendungen beschränkt, und grundsätzlich können vielgestaltige andere technische Bauteile in entsprechender Weise behandelt werden. Dabei kann jeweils vorgesehen sein, dass der induktive Erwärmungsprozess nur an Teilen des langgestreckten Bauteils, insbesondere der Welle, ausgeführt wird.
In einer verfahrensseitigen Ausführung ist vorgesehen, dass das Härten bei einer Härtetemperatur zwischen 800°C und 1.100°C, vorzugsweise zwischen 850°C und 900 °C, ausgeführt wird. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass das Anlassen bei einer Anlass-Temperatur im Bereich zwischen 400° C und 700° C, vorzugsweise im Bereich 550° C und 650° C, ausgeführt wird.
In einer weiter oben grundsätzlich bereits angesprochenen Ausführung ist vorgesehen, dass die Induktionsspule kleiner als das l nggestreckte Bauteil oder der zu härtende Bereich ist und sich, insbesondere zusammen mit der Kammer und /oder Abkühlvorrichtung, während der Erwärmung über den zu härtenden Bereich bewegt. Alternativ hierzu kann eine geschlossene Induktionsspule eingesetzt werden, die sich über das gesamte langgestreckte Bauteil oder über den gesamten zu härtenden Bereich erstreckt und insbesondere zusammen mit der Kammer und/oder Abkühlvorrichtung feststehend betrieben wird.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung wird die Abkühlung mit einer strömenden Flüssigkeit, insbesondere in einem Abkühlbecken, in dem zur
Reduktion von Blasenbildung eine Strömung aufgebaut wird, oder mittels aus einem Wassersprühring austretenden Sprühstrahlen, ausgeführt. In einer Ausgestaltung der vorgeschlagenen Vorrichtung weist die Kammer zur Bereitstellung der inerten bzw. reduzierenden Atmosphäre einen im mittleren Bereich, insbesondere zentral, angebrachten Stutzen auf, über den ein
lnert-/Reduktionsmedium zugeführt wird, und Öffnungen an beiden Enden, durch die das lnert-/Reduktionsmedium aus der Kammer austritt. Insbesondere weist die Kammer ein Keramik- oder Glasrohr mit Zulaufstutzen auf.
Wie weiter oben bereits unter Verfahrensaspekten angesprochen, ist die
Induktionsspule bevorzugt als geschlossene Induktionsspule mit mehreren
Windungen ausgebildet, wodurch sich ein hoher elektrothermischer Wirkungsgrad erzielen lässt.
In Analogie zu weiter oben angesprochenen Verfahrensaspekten weist in einer Ausgestaltung der Vorrichtung die Abkühlvorrichtung ein Abkühlbecken mit
Kühlflüssigkeit oder einen Wassersprühring auf.
In einer weiteren Analogie zu oben angesprochenen Verfahrensaspekten ist in der Anlage ein Antrieb zur Bewegung der Induktionsspule und der Kammer über ein feststehendes Bauteil oder des Bauteils durch eine feststehende Anordnung aus Kammer und Induktionsspule vorgesehen. Auch im Übrigen ergeben sich
Vorrichtungsaspekte der vorgeschlagenen Lösung ohne Weiteres aus deren
Verfahrensaspekten, auch insoweit solche Vorrichtungsaspekte hier oder in den Ansprüchen nicht ausdrücklich genannt sind.
In einer insgesamt vorteilhaften Ausführung beschreibt die Erfindung ein Verfahren, bei dem die Erwärmung des Bauteils induktiv erfolgt. Dieses Induktive Feld wirkt nur auf metallische oder elektrisch leitende Bauteile. Eine nichtmetallische Kammer, im einfachsten Fall ein keramisches Rohr, wird von dem Feld nicht beeinflusst. Wird das Inertgas, z.B. Stickstoff, in der Mitte dieses Rohres zugeführt, so strömt das Gas über die offenen Enden hin zum Bauteil aus. Der in der Kammer befindliche Sauerstoff wird dadurch in kürzester Zeit aus der Kammer
herausgepresst. Ein kontinuierlicher Inertgasstrom verhindert unterdessen das Nachrücken von weiterem Sauerstoff. Die einfache Kammergeometrie verhindert zudem das Auftreten von Luftnestern und ermöglicht dadurch eine sehr hohe Prozessqualität. Eine Anordnung der Anlage mit Positionierung der Kammer direkt über dem
Abkühlbecken erlaubt eine minimale Belastung des Bauteils im heißen Zustand mit Sauerstoff.
Insbesondere bei einem horizontalen Aufbau ist zur Abkühlung eine, das Bauteil umschließende Abkühlmittelbrause erforderlich, die über das Bauteil bewegt wird.
Als Abkühlmittel kann sowohl Wasser als auch eine Polymerflüssigkeit eingesetzt werden. Grundsätzlich kann die Abkühlvorrichtung aber auch gänzlich andere, ohne Kühlflüssigkeiten auskommende Abkühlprinzipien nutzen, so etwa eine Gas- oder speziell Luftkühlung oder auch den Wärmeentzug aus dem Werkstück durch benachbarte Kühl- bzw. Wärmetauscherplatten o.ä.
Die Erfindung hat, mindestens in zweckmäßigen Ausführungen, im Übrigen folgende Aspekte:
1. Es handelt sich um ein Verfahren und Vorrichtung zum induktiven Härten von langestrecken metallischen Bauteilen zum Zwecke der Materialvergütung, wobei der induktive Erwärmprozess in inerter oder chemisch reduzierender Atmosphäre stattfindet und sich das Bauteil im wesentlichen bis zur Abkühlung mit dem Abkühlmedium in dieser Atmosphäre befindet, und dadurch die Oxidation an Sauerstoff im wesentlichen vermieden wird, wobei die Inerte bzw. reduzierende Atmosphäre in einer kleinen Kammer erzeugt wird, die vorzugsweise innerhalb der Induktionsspule oder dicht außerhalb an der Induktionsspule, angeordnet ist und aus elektrisch nicht leitendem Material, vorzugsweise Glas oder Keramik ist, vorzugsweise zum Bauteil hin an den Enden verjüngt ist, um den Gasaustritt zu minimieren und mit einem Ende dicht oder vollständig an die Abkühlvorrichtung anschließt, und nach der Erwärmung relativ in die Abkühlvorrichtung geführt wird.
2. Die Kammerflutung erfolgt mit dem lnert-/Reduktionsmedium durch einen zentral an der Kammer angebrachten Stutzen, und das Gas verlässt an beiden Enden die Kammer.
3 Es handelt sich bei dem Bauteil um eine Welle oder wellenähnliches Bauteil.
4. Das Kammersystem ist nur um ein keramisches oder Glasrohr mit Zulauf. 5. Die Aufnahmewerkzeuge sind in Ihrem Querschnitt im wesentlichen gleich groß oder kleiner als der entsprechende Querschnitt des Bauteils.
6. Die Härte temper atur liegt zwischen 800°C und 1.100T, vorzugsweise zwischen 850° C und 900° C.
7. Die Anlass-Temperatur liegt im Bereich zwischen 400° C und 700° C, vorzugsweise im Bereich 550° C und 650° C.
8. Die geschlossene Induktionsspule (Lenzfeldspule) über den gesamten zu härtenden Bereich erstreckt.
9. Die Induktionsspule ist kleiner als der zu Härtende Bereich und bewegt sich während der Erwärmung über den zu härtenden Bereich.
10. Der Härtebereich betrifft nur Teile der Welle.
1 1. Der Aufbau des Systems ist im wesentlichen vertikal.
12. Der Aufbau des Systems ist im wesentlichen horizontal.
13. Die Bewegung des Bauteils erfolgt bei im wesentlichen feststehender Induktionsspule.
14. Die Induktionsspule beweg sich zusammen mit der Abkühlvorrichtung und das Bauteil steht im wesentlichen fest.
15. Es handelt sich bei der Abkühlvorrichtung um einen Wassersprühring.
16. Die Abkühlvorrichtung ist ein Becken mit Kühlflüssigkeit.
17. In dem Abkühlbecken wird zur Reduktion der Blasenbildung eine Strömung aufgebaut. 18. Zur Induktiven Erwärmung wird eine geschlossene Induktionsspule eingesetzt, die in der Regel, aber nicht ausschließlich, aus mehreren Windungen besteht.
19. Zur induktiven Erwärmung werden Frequenzen im Bereich von 1 kHz - 50 kHz zur Volumenerwärmung eingesetzt.
20. Zur Härtung von Oberflächen werden Frequenzen im Bereich von 100 kHz - 500 kHz, vorzugsweise im Bereich zwischen 150kHz und 250 kHz eingesetzt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden werden anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Von diesen zeigen:
Fig. 1A bis 1C skizzenartige Darstellungen zur Erläuterung eines ersten
Ausführungsbeispiels der Erfindung,
Fig. 2A bis 2C skizzenartige Darstellungen zur Erläuterung eines zweiten
Ausführungsbeispiels der Erfindung,
Fig. 3 eine skizzenartige Darstellung zur Erläuterung eines dritten
Ausführungsbeispiels der Erfindung, und
Fig. 4 eine skizzenartige Darstellungen zur Erläuterung eines vierten
Ausführungsbeispiels der Erfindung,
Fig. 1A bis 1C zeigen schematisch drei Phasen des Betriebs einer induktiven Härtungsvorrichtung 10 zum Härten einer stählernen Welle 11 mittels induktiver Erwärmung in einer geschlossenen Induktionsspule 13, auf das ein Abkühlen in einem Abkühlbecken 15 folgt. Mittels eines geeigneten Antriebes 17 wird die an einem Seil 17a aufgehängte Welle 11 der Länge nach durch die ebenfalls langgestreckte Induktionsspule 13 und schließlich in das Wasserbecken 15 abgesenkt, wobei sie zunächst auf eine materialspezifische Härtetemperatur erwärmt und dort für eine vorbestimmte Zeit gehalten und anschließend abgekühlt wird. Innerhalb der Induktionsspule 13 ist eine Inertisierungskammer 19 aus Glas oder Keramik mit einem Zulaufstutzen 19a angeordnet, über den in die Kammer 19 ein Inertisierungsgas (etwa N2) oder ein reduzierendes Gas (etwa H2) zugeführt werden kann. Dieses strömt über das offene obere Ende der Kammer 19 wieder aus, überstreicht also während des Härtevorganges die Oberfläche der Welle 1 1 und verhindert dort eine Oxidation.
Fig. 2A bis 2C zeigen als alternatives Ausführungsbeispiel eine Härtevorrichtung 20 zum Härten einer Zahnstange 21 , die zunächst oberhalb eines Abkühlbeckens 25 stationär gelagert ist und dort induktiv gehärtet wird. Nach dem abgeschlossenen Erwärmungsvorgang wird die Zahnstange in das Abkühlbecken 25 abgesenkt und dort abgekühlt.
In der dargestellten Ausführung umfasst die Härtevorrichtung 20 wiederum eine geschlossene Induktionsspule 23, innerhalb derer eine Intertisierungskammer 29 mit Zulaufstutzen 29a aus elektrisch isolierendem Material angeordnet ist.
Abweichend von der Konstruktion und Betriebsweise der Härtevorrichtung 10 nach Fig. 1A bis 1C, wird hier aber die Induktionsspule 23 zusammen mit der
Inertisierungskammer 29 längs der Zahnstange 21 nach oben bewegt und härtet diese so sukzessiv über ihre gesamte Länge, wobei zugleich der jeweils erhitzte Bereich von einem über den Zulaufstutzen 29a zugeführten Inert- /Reduktionsmittel überstrichen und vor Oxidation geschützt wird. Es versteht sich, dass die Einheit aus Induktionsspule 23 und Inertisierungskammer 29 durch einen geeigneten Antrieb bewegt wird; dieser ist in den Figuren jedoch nicht dargestellt.
Fig. 3 zeigt schematisch als Teil einer Stahlbleck- Beschichtungsanlage (Coil- Coating-Anlage) 30, zur Galvanisierung eines Stahlbleches 31 , eine
Induktionsheizeinrichtung 33, der ein- und ausgangsseitig je ein Walzenpaar 37a, 37b zum Fördern des Stahlbleches 31 zugeordnet ist. In ähnlicher Weise wie bei den in Fig. 1A bis 2C gezeigten Vorrichtungen befindet sich im inneren der
Induktionsheizeinrichtung 33 eine Kammer 39 zur Aufrechterhaltung einer speziellen Behandlungs-Atmosphäre über den Oberflächen des Bleches 31. Über deren Zulaufstutzen 39a wird im vorliegenden Fall ein Reduktionsmittel (etwa H2) zugeführt, welches während der Erwärmung auf das Material einwirkt. Eine hinreichende Abdichtung der Kammer (bei Zulassung eines kontrollierten Gasaustritts) wird hier durch eine spezielle Ausgestaltung der Walzenpaare 37a, 37b bewirkt. Ausgangssei tig der Induktionsheizeinrichtung 33 können Kühlplatten 35 zur Abkühlung des Metallbleches vorgesehen sein; diese können aber bei speziellen Anwendungen (etwa zur Vorerwärmung des Metallbandes vor einer Galvanisierung) auch entfallen.
Fig. 4 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Anlassvorrichtung 40 zum Anlassen einer Stahlkette 41 , die mittels eines geeigneten Antriebes in Richtung des Pfeils zuerst durch eine Induktionsspule 43 zur induktiven Erwärmung auf eine geeignete Anlasstemperatur und anschließend durch einen
Wassersprühring 45 zur Abkühlung der Kette gezogen wird. Bei der gezeigten Ausführung ist die Induktionsspule 43 in einem im Wesentlichen zylindrischen Glasrohr 49 mit Zulaufstutzen 49a und sich auf die lateralen Abmessungen der Kette 41 verjüngenden Enden 49b gebildet. Die Induktionsspule befindet sich also hier -anders als bei den Ausführungen nach Fig. 1 A bis 3 - innerhalb der Kammer; diese umschließt die Spule (und an deren Enden das Werkstück) aber eng, so dass auch hier die Abmessungen kompakt bleiben und das Gasvolumen zugunsten eines effizienten Anlagenbetriebes entsprechend gering gehalten werden kann.
Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf die oben erläuterten Beispiele und Aspekte beschränkt, sondern ebenso in einer Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung eines langgestreckten mechanischen Bauteils, wobei ein induktives Härten und/oder Anlassen zum Zwecke der Materialvergütung durch einen induktiven Erwärmungsprozess in inerter oder chemisch reduzierender Atmosphäre ausgeführt wird, wobei sich das Bauteil im wesentlichen bis zur Abkühlung mit dem Abkühlmedium in dieser Atmosphäre befindet, und dadurch die Oxidation an Sauerstoff im wesentlichen vermieden wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
die inerte bzw. reduzierende Atmosphäre in einer kleinen Kammer erzeugt wird, die aus elektrisch nicht leitendem Material, vorzugsweise Glas oder Keramik, besteht, und das Bauteil nach der Erwärmung in die Abkühlvorrichtung geführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
es sich bei dem Bauteil um eine Welle oder ein wellenähnliches Bauteil handelt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Bauteil um eine Kette oder ein kettenähnliches Bauteil oder eine Zahnstange oder ein Blech oder Blech-Bauteil oder ähnliches handelt.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Härten bei einer Härtetemperatur zwischen 800°C und 1.100°C, vorzugsweise zwischen 850T und 900° C, ausgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Anlassen bei einer Anlass-Temperatur im Bereich zwischen 400°C und 700°C, vorzugsweise im Bereich 550°C und 650T, ausgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der induktive Erwärmungsprozess nur an Teilen des langgestreckten Bauteils, insbesondere der Welle, ausgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Induktionsspule kleiner als das langgestreckte Bauteil oder der zu härtende Bereich ist und sich, insbesondere zusammen mit der Kammer und/oder
Abkühlvorrichtung, während der Erwärmung über den zu härtenden Bereich bewegt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine geschlossene Induktionsspule eingesetzt wird, die sich über das gesamte langgestreckte Bauteil oder über den gesamten zu härtenden Bereich erstreckt und insbesondere zusammen mit der Kammer und/oder Abkühlvorrichtung feststehend betrieben wird.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Abkühlung mit einer strömenden Flüssigkeit, insbesondere in einem Abkühlbecken, in dem zur Reduktion von Blasenbildung eine Strömung aufgebaut wird, oder mittels aus einem Wassersprühring austretenden Sprühstrahlen, ausgeführt wird.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der
vorangehenden Ansprüche, mit einer Induktionsspule zur induktiven Erwärmung des langgestreckten Bauteils und einer Kammer zur Bereitstellung der inerten bzw. reduzierenden Atmosphäre, die innerhalb der Induktionsspule oder dicht den Umfang der Induktionsspule umschließend angeordnet ist, sowie einer
Abkühlvorrichtung.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Kammer zur Bereitstellung der inerten bzw. reduzierenden Atmosphäre einen im mittleren Bereich, insbesondere zentral, angebrachten Stutzen aufweist, über den ein lnert-/Reduktionsmedium zugeführt wird, und Öffnungen an beiden Enden, durch die das Inert - /Reduktionsmedium aus der Kammer austritt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11 , wobei die Kammer ein Keramik- oder Glasrohr mit Zulaufstutzen aufweist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Induktionsspule als geschlossene Induktionsspule mit mehreren Windungen ausgebildet ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Abkühlvorrichtung ein Abkühlbecken mit Kühlflüssigkeit oder einen Wassersprühring aufweist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei ein Antrieb zur Bewegung der Induktionsspule und der Kammer über ein feststehendes Bauteil oder des Bauteils durch eine feststehende Anordnung aus Kammer und Induktionsspule vorgesehen ist.
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