DE1583331B1

DE1583331B1 - Induktor zum Erwaermen einer Oberflaechenschicht an Ianggestreckten rotationssymmetrischen,mindestens einseitig einen Flansch aufweisenden Werkstuecken im Gesamtflaechenumlaufverfahren

Info

Publication number: DE1583331B1
Application number: DE19671583331
Authority: DE
Inventors: Fritz Oertel; Dr-Ing Friedhelm Reinke; Dr-Ing Gerhard Seulen; Frisch Dipl-Ing Karl W
Original assignee: AEG Elotherm GmbH
Current assignee: SMS Elotherm GmbH
Priority date: 1967-11-10
Filing date: 1967-11-10
Publication date: 1970-10-22
Also published as: US3483346A; JPS4811544B1; FR1553475A; GB1220995A

Description

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Die Erfindung betrifft einen Induktor zum Er- Die Ursache dafür, daß eine Oberflächenhärtung

wärmen einer Oberflächenschicht an langgestreckten an einem Werkstück gemäß Abb. 2 mit einem In-

rotationssymmetrischen, mindestens einseitig einen duktor gemäß Abb. 1 nicht praktikabel ist, liegt

Flansch aufweisenden Werkstücken im Gesamt- darin, daß im Bereich der Hohlkehle und des Flan-

flächenumlaufverfahren, der zwei im wesentlichen 5 sches die Werkstückmasse, in die aus einem induktiv

parallel zur Werkstückachse verlaufende Heizleiter erhitzten Oberflächenelement des Werkstückes

und eine diese Heizleiter im Bereich des Flansches Wärme abfließt, pro Oberflächeneinheit im Bereich

zu einer Heizleiterschleife verbindende U-förmige der Hohlkehle und des Flansches viel größer ist als

Leiterbrücke aufweist. im Schaftbereich. Dieser Effekt wirkt sich um so

Induktoren dieser Art werden z. B. vorteilhaft io stärker aus, um so größer Durchmesser und Dicke zum Oberflächenhärten, von Hinterachswellen von des Flansches im Verhältnis zum Schaftdurchmesser Kraftfahrzeugen verwendet, die mit einer möglichst sind. In manchen Fällen ist es dann nicht mehr möggleichmäßig starken Harteschicht versehen werden lieh, mit Hilfe des beschriebenen Induktors im Besollen, welche sich über den Schaft, die Hohlkehle reich der Hohlkehle und des Flansches soviel Heizzwischen Schaft und den anschließenden Flansch 15 energie in der zu härtenden Oberflächenzone zu konsowie über einen Teil der schaftseitigen Flanschober- zentrieren, daß sich eine über Schaft, Hohlkehle und fläche erstreckt. Eine solche Härtezone bewirkt die einen Teil der Flanschoberfläche erstreckende Ober-Verstärkung des mechanisch stark beanspruchten flächenzone wenigstens annähernd gleichförmiger Bereichs der Werkstückoberfläche, wobei man die Stärke zum Zwecke des Härtens auf Austenitisie-Härtezone am Flansch erst dort auslaufen läßt, wo ao rungstemperatur gebracht werden kann,
keine nennenswerten Wechselbiegespannungsspitzen Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, mehr auftreten können. einen Induktor anzugeben, der es gestattet, im Be-

Bei einem bekannten Gesarntflächenumlaufver- reich der Hohlkehle und einen Teil der schaftseitigen fahren wird das auf geeignete Weise eingespannte Oberfläche des Flansches, dessen Dicke und DurchWerkstück gegenüber dem Induktor gedreht. Die 25 messer verhältnismäßig groß gegenüber dem Schaft-Lage, die der Induktor bei einem solchen Verfahren durchmesser sind, so viel Heizenergie zu konzenrelativ zum Werkstück einnimmt, ist in A b b. 1 trieren, daß eine im wesentlichen gleichförmige skizziert. Das Werkstück, eine Hinterachswelle, wel- Härtezone mit der genannten Ausdehnung erzeugt ches im wesentlichen aus einem Schaft 1 besteht, der werden kann.

einseitig mit einem Flansch 2 versehen ist, befindet 30 Der Induktor gemäß der Erfindung ist dadurch sich im Einflußbereich des sich über die Werkstück- gekennzeichnet, daß die U-förmige Leiterbrücke zwei Oberfläche schließenden Induktors, der zwei parallel im wesentlichen parallele, sich im Koppelabstand zur Werkstückachse verlaufende langgestreckte Heiz- längs der Flanschoberfläche erstreckende und dabei leiter 3 aufweist, die durch zwei halbkreisförmige beiderseits des Werkstückes den Bereich der Hohl-Leiterbrücken 5 und 5' zu einer Heizleiterschleife 35 kehle zum Flansch durchlaufende Leiteräste aufweist, ergänzt sind, die in an sich bekannter Weise, z. B. die durch eine außerhalb des Bereichs der Hohlkehle bei 6 mit einem Mittelfrequenz-Generator verbunden liegende Verbindung zur Leiterbrücke ergänzt sind, ist, von dem Wechselstrom einer Frequenz bis zu und daß die von dieser Verbindung abgewandten 20 kHz zugeführt wird. Die Leiterbrücke 5 dient zur Enden der Leiteräste jeweils über den Hohlkehlen-Erhitzung der Oberfläche der Hohlkehle 4 zwischen 40 bereich des Werkstücks hinausragend mit einem zuSchaft 1 und Flansch 2 sowie eines Teiles der schaft- gehörigen Heizleiter über ein Anschlußstück verseitigen Flanschoberfläche. Die Heizleiter des Induk- bunden sind, welches mit dem Leiterast einen spitzen tors, die vorzugsweise aus Kupferrohren mit recht- Winkel einschließt.

eckigem Querschnitt bzw. aus Profilrohren bestehen, Die zwei parallelen Leiteräste der Leiterbrücke

können zur Konzentration der Heizenergie auf be- 45 bilden dabei mit ihrer Verbindung vorteilhaft ein

stimmte Oberflächenbereiche des Werkstückes mit rechtwinkliges U.

L- und/oder U-Blechen versehen sein, die meist zu Nach einer anderen Variante des erfinderischen Blechpaketen zusammengefügt sind. Die längeren Induktors weist die Verbindung der parallelen Leiter-Schenkel dieser Bleche sind dabei auf die zu er- äste der Leiterbrücke die Form eines Polygonzuges hitzende Oberfläche hingerichtet. 5° auf.

Mit der vorstehend erläuterten Induktoranordnung Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch nicht mehr möglich, Werkstücke der in sind unter Verwendung eines Rohres mit recht-Abb. 2 gezeigten Art induktiv oberflächenzuhärten, eckigem Querschnitt für die elektrisch leitenden Teile wenn man — wegen der Toleranz bei den Werk- des Induktors die parallelen Leiteräste der Leiterstückabmessungen — die Einhaltung eines Abstandes 55 brücke zumindest im Bereich der Hohlkehle des zwischen Induktor und Werkstück von > 2,0 mm, Werkstücks gegenüber der Verbindung um zumindest d. h. also, eine verhältnismäßig lose Kopplung, vor- angenähert 45 Winkelgrade verschränkt,
schreibt. Dieses Werkstück (Abb. 2) weist außer Die Erfindung wird an Hand der Abb. 3 bis 8, einem langgestreckten Schaft 1 mit verhältnismäßig die Beispiele darstellen, näher erläutert:
geringem Durchmesser an seinem Ende einen teller- 60 A b b. 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des förmigen massiven Flansch auf, dessen Durchmesser erfindungsgemäßen Induktors mit dem Werkstück erheblich größer ist als der Schaftdurchmesser. Mit in Seitenansicht;

dem in A b b. 1 gezeigten Induktor wäre die ge- A b b. 4 stellt einen Schnitt durch die Anordnung wünschte Aufheizung nur zu erreichen, wenn mit gemäß Abb. 3 entlang der Linie Ι-Γ dar;
einem Kopplungsspalt gearbeitet werden könnte, der 65 A b b. 5 ist eine Seitenansicht einer weiteren Varinicht größer als 0,5 mm ist, was in der Praxis wegen ante des erfindungsgemäßen Induktors;
der Werkstücktoleranzen aber nicht durchführ- A b b. 6 ist ein Schnitt durch die Anordnung gebar ist. maß A b b. 5 entlang der Linie ΙΙ-ΙΓ;

A b b. 7 zeigt einen Schnitt derselben Anordnung entlang der Linie ΙΙΙ-ΙΙΓ (A b b. 6) bzw.

A b b. 8 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV.

Von den dargestellten Ausführungsbeispielen sind in den A b b. 3, 5, 7 und 8 der Einfachheit halber nur jeweils der flanschseitige Teil des Induktors dargestellt, da der restliche Induktorteil mit den Anschlüssen zum Mittelfrequenz-Generator auf übliche Weise, z. B. so wie bei dem Induktor gemäß A b b. 1 ausgebildet ist.

Die A b b. 3 und 4 zeigen einen Induktor mit einer Hinterachswelle für Kraftfahrzeuge als Werkstück, an deren Schaft 1 sich über eine Hohlkehle 4 ein relativ dicker Flansch 2 anschließt, dessen Durchmesser groß ist im Verhältnis zum Schaftdurchmesser und wobei Schaft 1, Hohlkehle 4 und ein Teil der schaftseitigen Flanschoberfläche mit einer Härteschicht versehen werden sollen.

Der Induktor weist zwei im wesentlichen parallel zur Werkstückachse verlaufende Heizleiter 3 auf, die im Bereich des Flansches 2 durch eine U-förmige Leiterbrücke miteinander verbunden sind. Diese Leiterbrücke besteht aus zwei parallelen, im Koppelabstand sich längs der Flanschoberfläche erstreckenden Leiterästen 8, die beiderseits des Werkstücks den Bereich der Hohlkehle 4 durchlaufen und die durch eine außerhalb des Hohlkehlenbereiches liegende Verbindung 9 zur Leiterbrücke ergänzt sind. Wie in A b b. 4 angedeutet, sind die Leiteräste 8 und die Verbindung 9 mit Blechpaketen besetzt, von denen zur besseren Übersichtlichkeit nur einige wenige eingezeichnet sind. Die von der Verbindung 9 abgewandten Enden der Leiteräste 8 ragen über den Hohlkehlenbereich des Werkstückes hinaus und sind jeweils mit einem zugehörigen Heizleiter 3 über ein Anschlußstück 10 verbunden, welches mit dem Leiter 8 einen spitzen Winkel einschließt.

Die A b b. 5 und 6 zeigen eine andere Induktorvariante, bei der die Verbindung 9' die Form eines Polygonzuges aufweist. Dieser Induktor ist besonders geeignet für Werkstücke mit geringen Flanschstärken, wenn weit in den Anlauf bund hinein gehärtet werden soll. Auch bei dieser Induktorvariante sind die Leiter der Leiterbrücke mit Blechpaketen besetzt.

Beim Aufbau der Induktoren aus Kupferrohren mit rechtwinkligem Querschnitt ist es zur besseren Erhitzung des Hohlkehlenbereichs des Werkstückes vorteilhaft, die parallelen Leiteräste 8 der Leiterbrücke zumindest im Bereich der Hohlkehle 4 des Werkstückes gegenüber der Verbindung 9 um etwa Winkelgrade zu verschränken. Die Art dieser Verschränkung wird aus den A b b. 7 und 8 deutlich, welche Schnitte durch die Anordnung nach A b b. 6 längs den Linien III-III' und IV-IV darstellen. A b b. 6 zeigt dabei einen Schnitt durch den verschränkten Teil der Leiteräste 8 und A b b. 7 einen durch die Verbindung 9'.

Claims

Patentansprüche:

1. Induktor zum Erwärmen einer Oberflächenschicht an langgestreckten rotationssymmetrischen, mindestens einseitig einen Flansch aufweisenden Werkstücken im Gesamtflächenumlaufverfahren, der zwei im wesentlichen parallel zur Werkstückachse verlaufende Heizleiter und eine diese Heizleiter im Bereich des Flansches zu einer Heizleiterschleife verbindende U-förmige Leiterbrücke aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die U-förmige Leiterbrücke zwei im wesentlichen parallele, sich im Koppelabstand längs der Flanschoberfläche erstreckende und dabei beiderseits des Werkstücks (1, 2) den Bereich der Hohlkehle (4) zum Flansch (2) durchlaufende Leiteräste (8) aufweist, die durch eine außerhalb des Bereiches der Hohlkehle (4) liegende Verbindung (9, 9') zur Leiterbrücke ergänzt sind, und daß die von dieser Verbindung (9, 9') abgewandten Enden der Leiteräste (8) jeweils über den Hohlkehlenbereich (4) des Werkstücks (1, 2) hinausragend mit einem zugehörigen Heizleiter (3) über ein Anschlußstück (10) verbunden sind, welches mit dem Leiter (8) einen spitzen Winkel einschließt.

2. Induktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei parallelen Leiteräste (8) mit" der Verbindung (9) ein rechtwinkliges U bilden.

3. Induktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung (9') der beiden Leiteräste (8) die Form eines Polygonzuges aufweist.

4. Induktor nach den Ansprüchen 1 bis 3, bei dem die elektrisch leitenden Teile des Induktors aus einem Rohr mit rechteckigem Querschnitt bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die parallelen Leiteräste (8) der Leiterbrücke zumindest im Bereich der Hohlkehle (4) des Werkstücks (1, 2) gegenüber der Verbindung (9, 9') um zumindest angenähert 45 Winkelgrade verschränkt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen