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DE2401170A1 - Hardening of long steel parts - carbon steel saw strip continuously hardened using induction coil and pulse generator - Google Patents

Hardening of long steel parts - carbon steel saw strip continuously hardened using induction coil and pulse generator

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Publication number
DE2401170A1
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DE
Germany
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workpiece
induction coil
area
hardening
pulse generator
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE2401170A
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German (de)
Inventor
Auf Nichtnennung Antrag
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SEELEMANN BAUMANN GmbH
Original Assignee
SEELEMANN BAUMANN GmbH
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Publication date
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Publication of DE2401170A1 publication Critical patent/DE2401170A1/en
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/36—Coil arrangements
    • H05B6/362—Coil arrangements with flat coil conductors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/34—Methods of heating
    • C21D1/42—Induction heating
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Abstract

Appts. for hardening long parts, esp. parts contg. peaks on the edge (e.g. saw teeth) where a pulse generator is used to supply repeated pulses to an induction coil used to heat the part. The novelty is that the induction coil has a length equal to the distance travelled by the part during two pulse intervals. The coil may be one loop on one side of the part but consisting of two separate zones w.r.t. its distance from the part, i.e. altering the energy input. Alternatively, two coils may be used, one on each side of the part. The various shapes of coil all have the same objective, i.e. uniform heating of the part being hardened.

Description

Vorrichtung zjm Härten von länglichen WerkstUcken Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Härten von länglichten Werkstücken, insbesondere mit Spitzen aufweisender Struktur, mit einem Impulsgenerator zum Erzeugen periodisch wiederkehrender Impulse und mit einer von diesem gespeisten Induktionsspule, in deren Wirkungsbereich das zu härtende Werkstück vorbeigeführt wird. Device for hardening elongated workpieces The invention relates to a device for hardening elongated workpieces, especially with points having structure, with a pulse generator for generating periodically recurring Impulses and with an induction coil fed by this, in their area of action the workpiece to be hardened is passed by.

Es ist bereits bekannt, Werkstücke durch impulsartige Induktionserhitzung unter Ausnutzung der Selbstabschreckung infolge rmeleitung in den kalt gebliebenen Teil des Werkstückes zu härten.It is already known to heat workpieces by pulsed induction heating taking advantage of self-deterrence as a result of conduction into those who remained cold To harden part of the workpiece.

Hierbei ist vorgeschlagen worden, die Härte und Kornstruktur des Werkstückes dadurch zu verbessern, daß die Erhitzung des Werkstückes mit zwei in kurzem Abstand aufeinanderfolgenden Impulsen erzielt wird.It has been suggested that the hardness and grain structure of the workpiece by improving the heating of the workpiece with two in a short distance successive pulses is achieved.

Impulsgeneratoren für derartige Dpppelimpulse sind verhEltnismäßig kompliziert aufgebaut.Pulse generators for such double pulses are relative complicated structure.

Es hat sich ferner herausgestellt, daß kompliziert geformte Strukturen, etwa S§gezahndrShte, sich-nicht gleichmäßig härten lassen9 da die induzierte Wärme aus der Spitze nicht schnell genug abfließen konnte. Dadurch wiesen gerade die Spitzen der Zähne relativ schwache Härtewerte auf.It has also been found that complexly shaped structures, such as saw toothwires, cannot be hardened evenly, because the heat induced could not drain from the tip quickly enough. As a result, the tips pointed straight the Teeth have relatively weak hardness values.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Härtevorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine hohe Härte des Werkstückes bei großer Feinkörnigkeit zu erzielen gestattet.The invention is based on the object of a hardening device To create the type mentioned at the beginning, which has a high hardness of the workpiece with great Allowed to achieve fine grain.

Die Lösung dieser Aufgabe ist darin zu sehen, daß die Induktionsspule eine Länge aufweist, die etwa gleich der Vorschubstrecke einesWerkstückabschnittes entsprechend der Dauer von zwei Impulsabständen ist.The solution to this problem is to be seen in the fact that the induction coil has a length which is approximately equal to the feed distance of a workpiece section corresponding to the duration of two pulse intervals.

Eine bevorzugte Weiterbildung besteht- darin, daß die Induktionsspule zwei in Bewegungsrichtung des Werkstückes hintereinanderliegende Bereiche aufweist.A preferred development is that the induction coil has two areas lying one behind the other in the direction of movement of the workpiece.

Vorzugsweise ist der zweite Bereich derart gestaltet und in bezug auf das Werkstück angeordnet, daß eine geringere Energie auf dasselbe übertragen wird als durch den ersten Bereich. Dadurch wird erreicht, daß keine Überhitzung des Werkstückes durch die von dem zweiten Bereich erzeugte Wärme auftritt.The second area is preferably designed and related in this way arranged on the workpiece that less energy is transferred to the same is considered by the first area. This ensures that no overheating of the workpiece occurs by the heat generated by the second region.

Die beiden Bereiche sind vorzugsweise derart gewickelt, daß sie gleichsinnig gerichtete Magnetfelder erzeugen.The two areas are preferably wound in such a way that they are in the same direction generate directed magnetic fields.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die beiden Bereiche jeweils nur an einer Seite des Werkstückes angeordnet.According to a particularly advantageous embodiment, the two Areas only arranged on one side of the workpiece.

Vorzugsweise bildet die Induktionsspule eine im Bereich des Werkstückes sich erstreckende Doppelschleife.The induction coil preferably forms one in the area of the workpiece extending double loop.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der erste Teil der Doppelschleife an der einen und der zweite Teil derselben an der gegenüberliegenden Seite des Werkstückes angeordnet.According to a preferred embodiment, the first part is the double loop on one and the second part thereof on the opposite side of the workpiece arranged.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Induktionsspule symmetrisch zu beiden Seiten des Werkstückes angeordnet.According to an advantageous development, the induction coil is symmetrical arranged on both sides of the workpiece.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen ergänzend beschrieben.The invention is described below with reference to schematic drawings several exemplary embodiments described in addition.

Figur 1 ist eine Seitenansicht einer entlang einer Seitenfläche eines Werkstückes angeordneten Induktionsschleife. Figure 1 is a side view of a along a side surface of a Workpiece arranged induction loop.

Figur 2 ist eine Draufsicht auf eine gegenüber Figur 1 apgeänderte Ausführungsform mit zwei unterschiedlichen Bereichen. FIG. 2 is a plan view of a modified version compared to FIG Embodiment with two different areas.

Figur 3 ist eine perspektivische Ansicht einer geteilten Doppelschleife, Figur 4 ist eine Draufsicht auf die Doppelschleife nach Figur 3. Figure 3 is a perspective view of a split double loop, FIG. 4 is a top view of the double loop of FIG.

Figur 5 ist eine perspektivische Ansicht einer Induktionsspule, die symmetrisch zu beiden Seiten des Werkstückes angeordnet ist. Figure 5 is a perspective view of an induction coil which is arranged symmetrically on both sides of the workpiece.

Die in Figur 1 dargestellte Induktionsschleife besteht aus einem Kupferrohr, das als längliches Oval geformt ist und in der Mitte einer Längsseite in zwei rechtwinklig abgewinkelte Anschlußenden 2 übergeht, die an einen nicht dargestellten Impulsgenerator angeschlossen werden können.The induction loop shown in Figure 1 consists of a copper pipe, which is shaped as an elongated oval and in the middle of one long side in two at right angles angled connection ends 2 passes over to a pulse generator, not shown can be connected.

Das Kupferrohr kann hohl ausgebildet sein, damit es durch einen hindiirchfließenden Wasserstrom gekühlt werden kann.The copper tube can be made hollow so that it can flow through an obstacle Water flow can be cooled.

Die Induktionsschleife 1 hat eine Länge, die dem Vorschub des zu behandelnden Werkstückes in einer Zeit von zwei Impuls abständen entspricht.The induction loop 1 has a length that corresponds to the advance of the to be treated Workpiece in a time of two pulse intervals corresponds.

Figur 2 zeigt eine gegenüber Figur 1 abgeänderte Ausführungsform in Draufsicht. Man erkennt, daß die Induktionsschleife 1 einen ersten Bereich 3 umfaßt, der nahe an dem vorbeilaufenden Werkstück 4 liegt, sowie einen zweiten Bereich 5, der von dem Werkstück etwas weiter entfernt liegt. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß von dem zweiten Bereich eine geringere Energie auf das Werkstück Ubertragen wird als von dem ersten Bereich. Eine derartige Begrenzung der Energiezufuhr in dem zweiten Bereich ist günstig, um zu vermeiden, daß eine zu starke Überhitzung des Werkstückes beim Vorbeilauf an dem zweiten Bereich auftritt.FIG. 2 shows an embodiment in FIG. 1 modified from FIG Top view. It can be seen that the induction loop 1 comprises a first area 3, which is close to the passing workpiece 4, as well as a second area 5, which is a little further away from the workpiece. This measure achieves that from the second area less energy is transferred to the workpiece is considered from the first area. Such a limitation of the energy supply in the second area is beneficial to avoid excessive overheating of the workpiece occurs when passing the second area.

Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Induktionsdoppelschleife, wobei der erste Bereich 6 sich auf der einen Seite des Werkstückes befindet und der zweite Bereich 7 auf der anderen Seite desselben.Figure 3 shows another embodiment of an induction double loop, wherein the first area 6 is on one side of the workpiece and the second area 7 on the other side of the same.

Figur 4 zeigt eine Draufsicht auf die Induktionsdoppelschleife nach Figur 3. Mit einem derartigen Induktor lassen sich z.B.FIG. 4 shows a top view of the induction double loop according to FIG Figure 3. With such an inductor e.g.

Sägezahndrähte gleichmäßig bis zu einer gewünschten Oberflächentiefe härten, ohne daß große Härteunterschiede in den Zähnen vorhanden sind.Sawtooth wires evenly down to a desired surface depth harden without major differences in hardness in the teeth.

Mit einem derartigen Induktor wurden Versuche durchgeführt mit einem Sägezahndraht als Werkstück, dessen Fuß 0,8 mm und dessen Spitze 0,2 mm breit war. Die Höhe der Zähne betrug 3,2 mm und der Zahnabstand 2,6 mm. Als Material für den Sägezahndraht wurde Kohlenstoffstahl C 60 verwendet.With such an inductor, tests were carried out with a Sawtooth wire as a workpiece, the foot of which was 0.8 mm and the tip of which was 0.2 mm wide. The height of the teeth was 3.2 mm and the tooth spacing 2.6 mm. As material for the C60 carbon steel was used as sawtooth wire.

Die Induktionsdoppelschleife umfaßte zwei gleiche Bereiche von je 25 mm Länge und war an einen Impulsgenerator angeschaltet, der Impulse mit einer Impulsdauer von 8 bis 10 msec erzeugte, die in einem Impulsabstand von 205 msec auftraten.The double induction loop comprised two equal areas of each 25 mm in length and was connected to a pulse generator that generated pulses with a Pulse duration of 8 to 10 msec generated in a pulse interval of 205 msec occurred.

Die Geschwindigkeit, mit der der Sägezahndraht an der Induktionsschleife vorbeigeführt wurde, betrug etwa 10 cm pro Sekunde.The speed at which the sawtooth wire is attached to the induction loop was passed was about 10 cm per second.

Die Impulsenergie war so eingestellt, daß die Oberfläche des Sägezahndrahtes durch einen einzigen Impuls bis kurz unterhalb des Schmelzpunktes erhitzt wurde. Kurz bevor ein derart erhitzter Teil des Werkstückes dem zweiten Bereich der Induktionsschleife gegenüberlag, hatte die Temperatur in dem Werkstück sich durch Selbstabschreckung bis auf 1800C ermäßigt> bevor ein weiterer Impuls eine abermalige Erhitzung desselben Teiles des Sägezahndrahtes> jedoch von der anderen Seite, erzeugte. Es hat sich gezeigt, daß diese eDoppelhErtung" sich bei Materialstärken des zu härtenden Werkstückes bis ca.The pulse energy was adjusted so that the surface of the sawtooth wire was heated by a single pulse to just below the melting point. Shortly before such a heated part of the workpiece reaches the second area of the induction loop was opposite, the temperature in the workpiece had been self-quenched reduced to 1800C> before another impulse heats it up again Part of the sawtooth wire> but from the other side, produced. It has shown that this "double hardening" increases with the material thickness of the workpiece to be hardened until about.

0,5 mm oft über den ganzen Querschnitt auswirkt, also nicht nur bis zur Werkstückmitte. Es zeigte sich ferner, daß. hierbei das Gefüge ein noch feineres Korn hat als bei lediglich einmal gehärteten Werkstücken. Zum anderen stellte sich eine noch größere Härte bei gleichzeitig großer Elastizität ein..0.5 mm often affects the entire cross-section, i.e. not just up to to the center of the workpiece. It was also found that. here the structure is even finer Grain has than with workpieces that have only been hardened once. On the other hand, it turned out an even greater hardness with great elasticity at the same time.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel betrug die Härte durchgehend 68 Rockwell, und das Korn war besser als Bild Nr. 12 von ASTM E 112.In the embodiment described, the hardness was consistent 68 Rockwell, and the grit was better than ASTM E 112 Picture # 12.

Beobachtet wurde ferner eine noch bessere Restauflösung der bei der Einmalhärtung oft anzutreffenden Karbide aus dem Primärzustand vor der Härtung.An even better residual resolution was also observed in the One-time hardening carbides often encountered from the basic state before hardening.

Es zeigte sich ferner, daß die Zähne selbst bis in die Zahnspitzen gleichmäßig gehärtet waren. Dies rührt offenbar von der seitlichen Anordnung der Induktionsschleife her, so daß die Wärmeenergie an einer seitlichen Oberfläche auftritt und für die Selbstabschreckung die Dicke des Werkstückes maßgebend ist, die im Bereich der Zähne praktisch gleich ist.It was also shown that the teeth themselves extend into the tips of the teeth were evenly hardened. This is apparently due to the lateral arrangement of the Induction loop so that the thermal energy occurs on a side surface and for the self-quenching, the thickness of the workpiece is decisive, which is in the area of teeth is practically the same.

Wenn man die Impulsenergie und Impulslänge so groß wählt, daß jeweils etwa bis zur Hälfte der Werkstückmitte, hier also des 'Sägezahndrahtes gehärtet wird, erhält man mit einer Induktionsschleife nach den Figuren 3 und 4 ein voll durchgehärtetes Werkstück.If one chooses the pulse energy and pulse length so large that each about halfway through the middle of the workpiece, here the 'sawtooth wire is hardened is obtained with an induction loop according to Figures 3 and 4 a full fully hardened workpiece.

Wie in Figur 3 dargestellt ist, kann der erste Bereich 6 auf einem etwas höheren Niveau liegen als der zweite Bereich 7, so daß durch den ersten Bereich 6 die Zähne 8 des Sägezahndrahtes mehr gehärtet werden, während durch den zweiten Bereich 7 der Fuß 9 des Sägezahndrahtes mehr gehärtet wird. Durch eine in der Höhe sich überlappende Anordnung des ersten Bereichs 6 und des zweiten Bereichs 7 läßt sich erreichen, daß die Zähne 8 doppelt gehärtet werden.As shown in Figure 3, the first area 6 can be on a slightly higher level than the second area 7, so that through the first area 6 the teeth 8 of the sawtooth wire are more hardened while through the second Area 7 of the foot 9 of the sawtooth wire is more hardened. By one in height overlapping arrangement of the first area 6 and the second area 7 can achieve that the teeth 8 are hardened twice.

Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Induktionsschleife, bei der diese einen ersten U-förmigen Bereich 10 umfaßt, der auf der einen Seite des Sägezahndrahtes 4 liegt, und einen zweiten Bereich 11, der auf der anderen Seite desselben liegt. Die Länge der Induktionsschleife in Vorschubrichtung des Sägezahndrahtes 4 gesehen muß wiederum so groß sein, daß jeder Bereich des Sägezahndrahtes 4 durch zwei aufeinanderfolgende Impulse erhitzt wird.Figure 5 shows another embodiment of an induction loop, in which this comprises a first U-shaped region 10, which is on one side of the sawtooth wire 4, and a second area 11, which is on the other side same lies. The length of the induction loop in the feed direction of the sawtooth wire 4 seen must in turn be so large that each area of the sawtooth wire 4 through two consecutive pulses is heated.

Es lassen sich im Rahmen der Erfindung noch andere Formen von Induktionsschleifen verwenden.Other forms of induction loops can also be used within the scope of the invention use.

Claims (8)

Pat entansprüchePatent claims 1. Vorrichtung zum Härten von länglichen Werkstücken, insbesondere mit Spitzen aufweisender Struktur, mit einem Impulsgenerator zum Erzeugen periodisch wiederkehrender Impulse und mit einer von diesen gespeisten Induktionsspule, in deren Wirkungsbereich das zu härtende Werkstück vorbeigeführt wird, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Induktionsspule eine Länge aufweist, die etwa gleich der Vorschubstrecke eines Werkstückabschnittes entsprechend der Dauer von zwei Impulsabständen ist.1. Device for hardening elongated workpieces, in particular with a pointed structure, with a pulse generator for generating periodically recurring impulses and with an induction coil fed by these, in whose area of action the workpiece to be hardened is moved past, d a d u r c h g e -k e n n n z e i c h n e t that the induction coil has a length that approximately equal to the feed distance of a workpiece section according to the duration of two pulse intervals. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Induktionsspule zwei in Bewegungsrichtung des Werkstückes hintereinanderliegende Bereiche aufweist.2. Apparatus according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the induction coil is two in the direction of movement of the workpiece one behind the other Having areas. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e -g e k e n n z e i c h n e t , daß der zweite Bereich derart gestaltet und in betug auf das Werkstück angeordnet ist, daß eine geringere Energie auf dasselbe übertragen wird als durch den ersten Bereich.3. Apparatus according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e -g e k e n n z e i h n e t that the second area is designed in such a way and in relation to that Workpiece is arranged that less energy is transferred to the same than through the first area. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die beiden Bereiche derart gewickelt sind, daß sie gleichgerichtete Magnetfelder erzeugen.4. Apparatus according to claim 1 to 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the two areas are wound in such a way that they are rectified Generate magnetic fields. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, d a dur c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die beiden Bereiche jeweils nur an einer Seite des Werkstückes liegen.5. Apparatus according to claim 1 to 3, d a dur c h g e -k e n nz e i n e t that the two areas respectively only on one side of the workpiece. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Induktionsspule eine im Bereich des Werkstückes sich erstreckende Doppelschleife bildet.6. Apparatus according to claim 1 to 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the induction coil is one that extends in the area of the workpiece Forms double loop. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6; da dur c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der erste Teil der Doppelschleife an der einen und der zweite Teil derselben an der gegenüberliegenden Seite des Werkstückes angeordnet ist.7. Apparatus according to claim 6; there by g e -k e n n n z e i c h n e t that the first part of the double loop on one and the second part of the same is arranged on the opposite side of the workpiece. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Induktionsspule symmetrisch zu beiden Seiten des Werkstückes angeordnet ist.8. Apparatus according to claim 1 to 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the induction coil is symmetrical on both sides of the workpiece is arranged.
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Legal Events

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