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Vorrichtung zum induktiven Erhitzen metallischer Werkstücke Es ist
bekannt, sich zum Erhitzen von Werkstücken, sei dies einseitig, mehr- oder allseitig
oder auch durchgehend, der Wirkung induzierter Ströme zu b:.-dienen, die im Werkstück
durch zwei oder auch mehrere Spulen erzeugt werden. Die Spulen werden dabei an eine
Wechselstromquelle angeschlossen, und zwar entweder unmittelbar oder unter Zwischenschaltung
eines Transformators. Es ist ferner bekannt, daß bei sonst gleichbleibenden Bedingungen,
wie Leistung des Stromerzeugers, Frequenz, Leiterquerschnitt der Spule, Ampere-Windungszahl
u. dgl., die induktive Wirkung dadurch beeinflußt werden kann, daß der Kopplungsgrad,
das heißt der Abstand zwischen Werkstück und Spule, verschieden gewählt wird. Von
der unterschiedlichen Wahl der Kopplung ist bei der Ausbildung von Vorrichtungen
und bei der Durchführung von Verfahren zum induktiven Erhitzen bereits vielfach
Gebrauch gemacht worden.
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Soweit mehrere Spulen in einer Heizvorrichtung benutzt worden sind,
geschah dies entweder aus rein metallurgischen Gründen oder aus elektrischen Gründen.
Soweit es sich um die Verwendung mehrerer Spulen aus metallurgischen Gründen handelte,
geschah dies zu dem Zweck, das Werkstück durch eine vorgeschaltete Spule auf eine
gewisse Vorwärmtemperatur zu bringen, weil es aus irgendwelchen Gründen unzweckmäßig
erschien, das Werkstück sofort auf die gewünschte hohe Endtemperatur zu bringen.
Nachgeschaltete
Spulen sind beispielsweise benutzt worden, um nach
einem Erhitzen auf hohe Temperatur und Abschrecken das Werkstück anzulassen. Aus
elektrischen Gründen sind mehrere Spulen verwendet worden, um eine Anpassung der
induktiven Wirkung an die Oberflächenform des Werkstückes zu ermöglichen. Zu diesem
Zweck sind nach einem nicht vorveröffentlichten Vorschlag in Vorschubrichtung mehrere
Spulen verschiedener Formgebung hintereinandergeschaltet worden, wobei jede Spule
ihrer Form nach dem betreffenden ihr zugewiesenen Werkstückabschnitt angepaßt war
und durch Bewegen über dem Werkstück oder durch Ein- und Ausschalten der betreffenden
Spulen sichergestellt wurde, daß jede Spule nur an den Stellen des Werkstückes zum
Eingriff gelangte, die von der betreffenden Spule behandelt werden sollte. Maßnahmen
nach dem vorbekannten Vorschlag sind nur möglich in Verbindung mit einer fortschreitenden
Erwärmung.
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Gemäß der Erfindung soll eine Vorrichtung angegeben werden, bei welcher
ebenfalls zwei oder mehrere Spulen verwendet werden, die sich aber von früheren
Vorschlägen dadurch unterscheidet, daß nicht jede Spule für sich allein wirkt, sondern
daß sämtliche vorgesehenen Spulen eine gemeinsame Wirkung auf das Werkstück ausüben,
wodurch besondere Vorteile erzielt werden. Die Spulen sind gleichsinnig gespeist,
zueinander einstellbar, und jede weist eine größere lichte Weite auf, als der Werkstückform
zuzüglich dem normalen Kopplungsspalt entspricht. Sie werden gleichzeitig und gemeinsam
auf das Werkstück derart zur Einwirkung gebracht, daß der induktiv nutzbare Querschnitt
der Gesamtanordnung der jeweiligen Werkstückabmessung angepaßt wird. Mit einer solchen
Vorrichtung wird es zunächst einmal möglich, nacheinander Körper verschieden großer
Abmessungen zu behandeln, ohne daß ein zeitraubenderAus-undEinbau entsprechenderSpulen
erforderlich wäre. Andererseits könnenWerkstücke behandelt werden, die eine mehr
oder weniger sprunghafte Änderung ihrer Oberflächenformgebung aufweisen, ohne daß
es verwickelter Einrichtungen und Maßnahmen bedarf. Die Vorrichtungen können verwendet
werden; um Werkstücke nur an der Oberfläche zu erwärmen, und zwar je nach Bedarf
zur einseitigen, mehrseitigen oder allseitigen oberflächlichen Erwärmung, gegebenenfalls
mit nachfolgendem Abschrecken zum Härten oder aber auch zum durchgehenden Erwärmen
bis in den Kern.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß zwei oder mehrere gleichsinnig
gespeiste Heizleiter zu einer gemeinsamen, gleichmäßigen oder angenähert gleichmäßigen
Induktionswirkung auch dann zusammengefaßt werden können, wenn die einzelnen Heizleiter,
verglichen miteinander, verschiedene Kopplungsgrade aufweisen, wobei der Kopplungsgrad
im einzelnen Leiter sich auch längs seiner Erstreckung ändern kann. Die gleichmäßige
Induktions- und damit Heizwirkung ist dann gegeben, wenn die Summe der Kopplungsgrade
der Einzelheizleiter an jeder Stelle in ihrer Wirkung gleich ist. Die Summenwirkung
der Kopplungsgrade ist bezüglich der zu wählenden Abstände nicht rein additiv, jedoch
lassen sich die richtigen Abstände leicht ermitteln. Diese Erkenntnis ermöglicht
ein induktives Erhitzen, bei welchem clie Wirkung einzelner Spulenabschnitte zweier
oder mehrerer Spulen miteinander zu einer Gesamtwirkung kombiniert werden, die eine
weitgehende Anpassung an gegebene Verhältnisse gestattet, z. B. an mehr oder weniger
sprunghaft wechselnde Oberflächenformen, wechselnde Abmessungen der zu behandelnden
Werkstückserien u. dgl. Das Erhitzen der Werkstücke kann hierbei sowohl, wie an
sich bekannt, unter Relativbewegung zwischen Werkstück und Heizeinrichtung erfolgen,
um die gesamte Werkstückabmessung zu erfassen, als auch ohne Relativbewegung durchgeführt
werden, wenn die Breite der Heizeinrichtung ausreicht, um die ganze Werkstückabmessung
zu überdecken. Sofern die Aufgabe gestellt ist, das Werkstück zu härten, kann in
Verbindung mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung das an sich bekannte Abschrecken
Verwendung finden, wobei entweder zusätzlich Spritzeinrichtungen vorgesehen werden
oder aber auch, wie ebenfalls an sich bekannt, die Spulen selbst als Spritzeinrichtungen
ausgebildet sind, die nach Abschalten des Primärstromes in Tätigkeit treten.
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Im nachfolgenden wird die Erfindung an Hand einiger in den Abbildungen
schematisch dargestellter Ausführungsformen näher erläutert.
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Grundsätzlich bestehen zwei Möglichkeiten für die Ausbildung der sich
in ihrer Wirkung ergänzenden Spulen; sie können nämlich entweder gleiche Form und
gleiche Größe aufweisen oder in der Form voneinander abweichen, wobei es gleichzeitig
möglich ist, auch eine Abweichung in der Größe zuzulassen.
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In Abb. Z bis 3 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei welcher
die Einzelspulen gleiche Abmessungen und gleiche Form besitzen. Die Abb. Z zeigt
ein Werkstück r, das aus einem kegelförmigen Teil 2 und einem zylinderförmigen Teil
3 besteht.
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Die Abb. 2 und 3 stellen Schnitte nach den Linien C-D und A-B der
Abb. z dar.
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Es ist die Aufgabe gestellt, den Körper z auf seiner gesamten Oberfläche
zu härten, wobei das Werkstück sich in Richtung des Pfeiles 4 durch die Härtevorrichtung
hindurchbewegt. Anschließend an die Erwärmung auf die gewünschte Härtetemperatur
erfolgt ein Abschrecken durch eine der Einfachheit halber fortgelassene zusätzliche
Spritzeinrichtung. Es ist zweckmäßig, aber nicht unbedingt erforderlich, den teils
zylindrischen, teils kegeligen Körper während des Erhitzens um die Achse 16 mit
mehr oder weniger großer Geschwindigkeit in Umlauf zu setzen. Die Heizeinrichtung
besteht aus zwei Spulen 5 und 6 gleicher Größe und gleicher Form, die unmittelbar
benachbart angeordnet sind. Durch die Stromzuführungen 7 und 8 werden diese beiden
Spulen von einem Wechselstromerzeuger g gleichsinnig gespeist. Während der zylindrische
Teil 3 des Körpers induktiv erwärmt wird, stehen die beiden Spulen genau übereinander
und weisen einen bestimmten Kopplungsgrad zum Werkstück auf. Dabei ergänzt sich
naturgemäß die Wirkung der beiden Spulen.
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Gelangt nun bei der Weiterbewegung der Teil 2 des Werkstückes in den
Bereich der aus zwei Einzelspulen bestehenden Heizeinrichtung, so würde sich mit
fortschreitender
Bewegung ds Werkstückes in Richtung des Pfeiles
.4 die Kopplung und damit der Wirkungsgrad und die Heizwirkung zunehmend verschlechtern,
so daß mit einer mangelhaften Temperaturerhöhung bzw. mangelhaften Einhärtung zu
rechnen wäre. Die Spulen 5 und 6 sind jedoch so angeordnet, daß sie in ihren parallel
zueinander liegenden Ebenen um einen gemeinsamen Drehpunkt verschwenkt werden können.
Diese Einstellbarkeit der Spulen 5 und 6 zueinander ermöglicht, daß der induktiv
nutzbare Querschnitt der Gesamtanordnung der Änderung des Werkstückdurchmessers
angepaßt werden kann.
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Die Stellung der beiden Spulen zueinander an einer bestimmten Stelle
des kegeligen Teiles 2 ist in Abb. 3 dargestellt. Die Spulen sind gegeneinander
verschwenkt. Es ist ersichtlich, daß die Spule 6 bei io eine enge Kopplung und bei
13 eine sehr weite Kopplung zum Werkstück aufweist, während die Spule 5 bei ii enge
und bei 12 weite Kopplung zeigt. Es übernimmt somit jeweils der Leiterteil der Einzelspulen
im wesentlichen die Aufheizung der betreffenden Stelle des Werkstückes, zu der er
in enger Kopplung steht. An den Übergangsstellen 14 nimmt die Kopplung der einen
Spule in etwa demselben Maße ab, wie die Kopplung der anderen Spule zunimmt. Obwohl
an diesen Stellen beide Leiter weiter vom Werkstück entfernt sind als die vornehmlich
induzierenden Leiter an den übrigen Stellen, ergibt sich trotzdem eine gleichmäßige
Erwärmung, weil beide Heizleiter bzw. ihre Kopplungsgrade sich ergänzen.
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Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß im allgemeinen für eine
derartige Vorrichtung gemäß der Erfindung nicht einmal eine besondere Regelung der
zugeführten Leistung erforderlich ist, so daß die Speisung von einer Stromquelle
konstanter Spannung aus erfolgen kann. Dies dürfte dadurch zu erklären sein, daß
die in schlechter Kopplung zum Werkstück stehenden Heizleiterteile etwa in der Art
von Vorschaltdrosseln wirken. Der Wirkanteil des Stromes ist um so geringer, je
größer die Kopplung zwischen den weiter entfernt liegenden Heizleiterteilen zum
Werkstück wird, so daß in allen Fällen das Aufheizen gleichmäßig erfolgt.
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Die Einstellung des induktiv nutzbaren Querschnittes der Gesamtanordnung
in Anpassung an die Werkstückabmessungen bzw. Werkstückformen kann beispielsweise
durch Schablonenführungen für die Verschwenkeinrichtung der beiden Spulen stattfinden,
so daß eine mit der Werkstückformänderung kontinuierlich gleichlaufende Änderung
des Durchtrittsquerschnittes erzielt wird. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß
die Vorrichtung gemäß der Erfindung auch dort benutzt werden kann, wo es sich darum
handelt, nacheinander Werkstücke verschiedener Größe, insbesondere verschiedenen
Querschnittes, zu behandeln. So würde beispielsweise der Durchmesser der beiden
Spulen der Heizeinrichtung so zu wählen sein, daß das zylindrische Werkstück mit
dem größten Querschnitt unter Berücksichtigung der erforderlichen Kopplung durchgesetzt
werden könnte. Bei den Werkstücken mit geringeren Querschnitten wären dann die beiden
Spulen in dem Sinne zu verschwenken, wie dies in Abb. 3 dargestellt ist, so daß
der induktiv wirksame Querschnitt der jeweiligen Werkstückabmessung angepaßt ist.
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Die Anwendung einer solchen Vorrichtung nach Abb. 2 und 3 ist nicht
beschränkt auf die Behandlung von Werkstücken mit kreisförmigem Querschnitt, vielmehr
können auch Körper mit ellipsenförmigem Querschnitt behandelt werden, wobei ellipsenförmige
Spulen zu verwenden wären. Auch andere Formen der Spulenkörper sind möglich.
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Die Vorrichtungen gemäß der Erfindung sind aber nicht nur geeignet
für die Behandlung von Werkstücken mit gekrümmten Flächen. Sie können vielmehr auch
so ausgebildet werden, daß quadratische, rechteckige oder Körper ähnlicher Form
behandelt werden. Eine Vorrichtung dieser Art ist in Abb.4 dargestellt. Der rechteckige
Körper i soll allseitig erwärmt werden. Es sind zu diesem Zweck zwei rechteckige
Spulen 2 und 3 vorgesehen, die gleichsinnig von einer Wechselstromquelle 4 gespeist
werden. Die Spulen sind rechteckig ausgebildet und in ihrer lichten Weite bedeutend
größer, als dem Querschnitt des Werkstückes i entspricht. Während bei der Spule
2 die Spulenäste 2a und 2" in enger Kopplung zum Werkstück liegen, sind bei der
Spule 3 die Spulenäste 3d und 3e in enger Kopplung, während jeweils bei jeder Spule
die beiden anderen Spulenäste weite Kopplung aufweisen. Das Werkstück ist mithin
allseitig von Leiterabschnitten verschiedener Spulen, jedoch mit gleichem Kopplungsgrad
umgeben.
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Die Anpassung des induktiv wirksamen Querschnittes der Heizeinrichtung
auf die Abmessungen verschiedener Werkstücke oder auf die wechselnden Querschnittsgrößen
eines Werkstückes erfolgt durch Verschieben der Spulen in den parallel zueinander
liegenden Spulenebenen. Wenn man dazu übergeht, die Spulen in den parallelen Ebenen
nicht nur zu verschieben, sondern auch die Spulen innerhalb dieser Ebenen zu verschwenken,
so ist es möglich, auch solche Körper zu behandeln, die trapezförmigen Querschnitt
aufweisen.
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Sowohl in dem Beispiel für eine Vorrichtung nach Abb. i bis 3 als
auch nach Abb. 4 sind nur je zwei Einzelspulen vorgesehen. Es können aber selbstverständlich
auch mehr als zwei Spulen Anwendung finden, wobei die Einzelspulen gewissermaßen
zahnartig ineinandergreifen, wie dies in Abb. 5 angedeutet ist. Das Werkstück i
wird von Spulen i bis 8 allseitig umfaßt, und wenn es sich darum handelt, ein Werkstück,
dessen Länge sich zur Ausdehnung der Heizeinrichtung so verhält, wie dies in Abb.
5 beispielsweise dargestellt ist, so wird eine Relativbewegung zwischen Werkstück
und Heizeinrichtung nicht erforderlich sein. Selbstverständlich kann bei langen
Werkstücken, wie dies auch bereits in Verbindung mit den Abb. i bis 3 geschildert
wurde, eine Relativbewegung vorgesehen werden. Auch können, sofern erforderlich,
die Spulen gegeneinander verschwenkt oder parallel verschoben werden, wobei zweckmäßig
die Spulen i bis 4 und die Spulen 5 bis 8 mechanisch starr miteinander verbunden
sein können.
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Auch Innenwandungen von Bohrungen lassen sich erhitzen. Zu diesem
Zweck werden zwei oder mehrere gleichsinnig gespeiste Spulen von kreisförmiger Aus-
Bildung
mit einem Durchmesser verwendet, der geringer ist als die lichte Weite der Bohrung.
Durch Verschwenkung um einen gemeinsamen Drehpunkt wird der induktiv nutzbare Gesamtumfang
der Spulen so verändert, daß er unter Wahrung der erforderlichen Kopplung der Form
der Innenwandung angepaßt ist. Die Wirkungsweise entspricht etwa der nach Abb. i
bis 3, wobei an den Übergangsstellen zwischen wirksamem Abschnitt der einen Spule
und wirksamem Abschnitt der benachbarten Spule etwa die gleichen Bedingungen vorliegen
wie in Abb.3. Es ist ersichtlich, daß diese, rein mechanisch gesehen, eine Umkehrung
der Vorrichtung nach Abb. 2 und 3 darstellende Vorrichtung sowohl in den Fällen
angewendet werden kann, bei denen es sich darum handelt, bei einem Werkstück Bohrungen
wechselnden Durchmessers zu erwärmen oder aber auch nacheinander Werkstücke mit
Bohrungen verschiedenen Durchmessers zu behandeln. Der Durchmesser der einzelnen
Spulen ist so zu wählen, daß unter Berücksichtigung der erforderlichen Kopplung
die Spule gerade in den engsten Querschnitt hineinpaßt.
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Die bisher geschilderten Vorrichtungen gemäß der Erfindung dienen
der Behandlung von Werkstücken, bei denen eine mehr oder weniger kontinuierliche
Änderung der Oberflächenform auftritt, und die Spulen hatten gleiche Form und gleiche
Größe. Werkstücke weisen jedoch häufig sprunghafte Änderungen der Oberflächenform
auf, wie z. B. bei Steuerwellen an den Stellen, an denen die Nocken sitzen, oder
bei Platten, wo Rippen vorgesehen sind. In solchen Fällen werden ebenfalls gleichsinnig
gespeiste Spulen, die unmittelbar benachbart angeordnet sind, in ihrer Wirkung vereinigt,
wobei im Gegensatz zum bisher Beschriebenen die Spulen der Form und gegebenenfalls
auch der Größe nach voneinander abweichen. Dabei ist es möglich, sowohl Anordnungen
zu treffen für eine fortschreitende Erwärmung mit Relativbewegung zwischen Werkstück
und Heizeinrichtung als auch für Erwärmungen ohne Relativbewegung zwischen Werkstück
und Heizeinrichtung.
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In Abb. 6 ist eine Vorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt, mit
Hilfe welcher ein plattenförmiges Werkstück i oberflächlich erwärmt werden soll,
wobei dieses Werkstück mit einer Rippe io versehen ist, die ebenfalls einer Oberflächenerwärmung
unterzogen werden soll. Es ist ferner angenommen, daß das Werkstück sich in seiner
Oberflächenform insofern ändert, als in einem nicht mehr dargestellten Teil des
Werkstückes die Rippe entfällt, so daß das Werkstück insgesamt die Form hat, wie
dies durch die gestrichelte Linie 15 angedeutet wird. Zur Erwärmung eines solchen
Werkstückes im fortschreitenden Verfahren, bei welchem sich das Werkstück durch
die Heizeinrichtung hindurch aus der Zeichenebene herausbewegt, sind zwei unmittelbar
benachbart angeordnete Spulen mit Heizleitern 2 und 9 bzw. 3 und 8 vorgesehen, die
über gemeinsame Zuführungen 7 an eine Wechselstromquelle 6 angeschlossen sind. Die
Spulen haben, wie aus der Abb. 6 ersichtlich, verschiedene Form und verschiedene
Größe. Die Heizwirkung entsteht durch die induktive Wirkung des Heizleiters 2 über
den Kopplungsgrad 13, wobei diese Wirkung ergänzt wird durch den Heizleiter 3 über
den Kopplungsgrad 14. In dem Gebiet der Rippe io hat der Heizleiter 2 den Kopplungsgrad
ii und der Heizleiter 3 den Kopplungsgrad 12.
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Die Speisung der beiden Spulen erfolgt selbstverständlich gleichsinnig,
wie durch Pfeile 5 angedeutet, und in dem Werkstück wird durch diese Anordnung ein
Strom induziert, der eine gleichmäßige Erwärmung der gesamten Oberfläche einschließlich
der Rippenoberfläche hervorruft, wobei die Gegenfläche 17, je nachdem ob der Kopplungsgrad
der Heizleiter 8 und 9 groß oder klein gewählt wird, miterwärmt wird oder kalt bleibt.
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Gelangt nun das Werkstück bei seiner fortschreitenden Bewegung durch
die Heizeinrichtung hindurch in das Gebiet, wo die Rippe verschwindet, d. h. also
die Oberfläche des Werkstückes sich durch die gestrichelte Linie 15 kennzeichnet,
so vergrößert sich der Kopplungsgrad an der Stelle, wo die Rippe gesessen hat um
den Betrag 16.' Selbst bei fester Anordnung der Heizleiter 2 und 3 wird trotzdem
ein gleichmäßiges Aufheizen sowohl in dem Abschnitt, wo die Rippe gesessen hat,
als auch in dem übrigen Teil des Werkstückes erzielt, wenn die Heizleiterquerschnitte
und die Kopplungsgrade richtig aufeinander abgestimmt sind. Das Abgleichen der Kopplungsgrade
der Heizleiterquerschnitte und die Stromstärken in den Einzelleitern muß in Anpassung
an die gewählte Frequenz der Stromquelle, der Werkstückbeschaffenheit usw. durch
einige Stichversuche erfolgen.
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In manchen Fällen, namentlich bei verhältnismäßig niederen Frequenzen,
etwa im Bereich von 5oo bis 3000 Hz, wird die Rippe etwas stärker aufgeheizt
werden als die übrigen Oberflächenteile. Wenn diese geringfügig stärkere Aufheizung
im Rippenteil als unzweckmäßig empfunden wird, kann auch dies ausgeglichen werden,
wenn eine der beiden Spulen senkrecht zur Vorschubrichtung beweglich gestaltet wird,
so daß auf diese Weise der Kopplungsgrad der einen Spule geändert werden kann. Zu
diesem Zweck ist es vorteilhaft, wenn in die Leiterteile in der Nähe der Zuführungen
7 bewegliche Glieder angeordnet werden, die ein Heben und Senken der betreffenden
Spule zulassen. Es ist ohne weiteres verständlich, daß dieses Heben und Senken selbsttätig
gestaltet werden kann, indem die Bewegung von der Bewegung des Werkstückes durch
an sich bekannte mechanische Mittel, wie Kurvensteuerungen, Anschlagnocken od. dgl.,
abgeleitet wird.
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In vielen Fällen ergänzen sich bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung
zwei oder mehrere Spulen unterschiedlicher Form und gegebenenfalls auch unterschiedlicher
Größe, die unmittelbar benachbart angeordnet sind zu einem induktiv nutzbaren Gesamtquerschnitt,
der der Form der zu behandelnden Werkstückoberfläche einschließlich Rippen u. dgl.
i entspricht. Mit einer Vorrichtung dieser Art lassen sich auch Werkstücke verwickelterer
Formgebung oberflächlich erwärmen.
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Als Beispiel hierfür ist in Abb. 7 und 8 die Behandlung der Steuerflächen
einer Nockenwelle mit zwei um go° versetzten Schrägnocken dargestellt. Die
Abb.
8 stellt einen secilkrecliten Schnitt der Abb. 7 nach Linie A-13 dar. In Abb. 7
sind die Spulen geschnitten und auch die Nockenwelle teilweise im Schnitt dargestellt,
um die Vorgänge zu verdeutlichen.
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Die Nockenwelle i ist mit zwei Schrägnocken 2 und 3 versehen, die
um go° gegeneinander versetzt sind. Die Aufgabe ist, sowohl die höchstgeleg-:.2
Fläche der Nocken als auch die Schräge der Nocken mit einer Härteschicht zu versehen.
Des weiteren soll im Bereich der Nocken auch der Teil der Nockenwelle gehärtet werden,
der dem übrigen Durchmesser der Welle entspricht. Der Verlauf der geforderten Härteschicht
ist in der Abb. 7 bei 4 bzw. 5 angedeutet. Im Sinne der Erfindung wird zur Lösung
dieser Aufgabe eine Heizeinrichtung, bestehend aus zwei unmittelbar benachbarten
Spulen 6 und 7, verwendet, die ihrer Form nach etwa dem Umfang der Nockenwelle an
den Stellen entspricht, an denen die Nocken sitzen. Die beiden Spulen werden gleichsinnig
gespeist und üben eine kombinierte induktive Wirkung auf das Werkstück aus. Wie
aus Abb.7 ersichtlich, üb3rdecken sich die Spulen 6 und 7 im Bereich der Schrägfläche
8 der Nocken. Die Überdeckung und damit Überlagerung der induktiven Wirkung an dieser
Stelle, wo die eine Spule 6 einen hohen und die Spule 7 einen geringen Kopplungsgrad
aufweist, stellt sicher, daß auch an dieser Stelle das Werkstück erwärmt wird und
beim nachfolgenden Abschrecken eine Härteschicht entsteht, die den etwa bei 4 angedeuteten
Verlauf aufweist. Eine Relativbewegung irgendwelcher Art zwischen Werkstück und
Heizeinrichtung ist bei dieser Anordnung selbstverständlich überflüssig.
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In Fällen, in denen es sich darum handelt, derart verwickelte Körper
zu behandeln, wie dies für das Beispiel nach Abb. 8 angenommen wurde, empfiehlt
es sich, eine weitergehende Unterteilung der sich gegenseitig in ihrer Induktionswirkung
ergänzenden Spulen vorzunehmen. Ein solcher Fall ist beispielsweise in Abb. g veranschaulicht.
Es ist hier die Aufgabe gestellt, eine Nockenwelle i mit Schrägnocken 2 oberflächlich
zu erwärmen und durch Abschrecken zu härten. Die Nocken 2 sind um i8o° versetzt,
und sie sollen mit einer Härteschicht versehen werden, die durch die gestrichelten
Linien 6 angedeutet ist. Der größeren Übersichtlichkeit halber sind. die zu verwendenden
Spulen, die das Werkstück jeweils vollkommen umfassen, als einfache Striche 3 und
4 angedeutet, wobei jeweils die entgegengesetzte Seite der Spule durch die Bezugszeichen
311 bzw. 4a gekennzeichnet sind. Die Spulen 3, 3a sind in ihrer Form verhältnismäßig
gleichmäßig. Die Spulen 4, 4a liegen auf der einen Seite des Werkstückes gestaffelt,
sich jeweils überdeckend, hintereinander, während auf der Gegenseite die Teile 4
mit ihren Wirkflächen in Anpassung an die Schrägflächen der Nocken schräg liegen.
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Es ist zweckmäßig, wie dies für die Ausführungsform nach Abb. g angenommen
ist, bei derart unterschiedlicher Formgebung der einzelnen Spulen sicherzustellen,
daß die Stromwege in den einzelnen Spulen stets gleich lang sind, so daß eine gleichmäßige
Verteilung des Stromes auf die Gesamtvorrichtung gewährleistet ist. Trotz des hierdurch
bedingten schlechten Kopplungsgrades, insbesondere an den Stellen 5, wird durch
die kombinierte Induktionswirkung eine gleichmäßige Erwärmung und damit gleichmäßige
Einhärtung erzielt.
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Die Vorrichtungen gemäß der Erfindung sind in ihrer Anwendung nicht
beschränkt auf Werkstückformen, wie sie in den einzelnen Abbildungen als Beispiele
dargestellt worden sind; vielmehr sind die Maßnahmen gemäß der Erfindung hervorragend
dazu geeignet, sich den verschiedensten Aufgaben bezüglich der Behandlung von Werkstücken
verwickelter Formen anzupassen.