DE1508430A1

DE1508430A1 - Device for surface hardening of elongated steelworks

Info

Publication number: DE1508430A1
Application number: DE19661508430
Authority: DE
Inventors: Ledl George Harvey; Mucha George Michael
Original assignee: Ohio Crankshaft Co
Current assignee: Ohio Crankshaft Co
Priority date: 1965-06-22
Filing date: 1966-06-07
Publication date: 1969-10-23
Also published as: US3338759A

Description

Gerät zur Oberflächenhärtung von länglichen Stahlwerkstücken. Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Induktionserhitzung und, betrifft insbesondere ein Gerät zur Oberflächenhärtung eines länglichen Werkstückes, das einen spatenförmigen Teil hat, wobei die unregelmäßige Oberfläche des Werkstückes induktiv erhitzt-und dann durch Abschrecken gehärtet wird. Device for surface hardening of elongated steel workpieces. The invention is in the field of induction heating and, more particularly, relates to an apparatus for surface hardening an elongated workpiece having a spade-shaped portion, the irregular surface of the workpiece being inductively heated and then hardened by quenching.

Die vorliegende Erfindung ist insbesondere zur Oberflächenhärtung eines mit einem spatenförmigen Anschlußende versehenen Wellenschaftes geeignet und. wird. mit besonderem Bezug hierauf beschrieben; es liegt jedoch auf der Hand, daß die Erfindung wesentlich breitere Anwendungsmöglichkeiten hat und zur Oberflächenhärtung der verschiedensten länglichen Werkstücke anwendbar ist, die sowohl einen Schafteil oder mehrere Schaftteile und einen spatenförmigen Teil aufweisen.The present invention is particularly useful for surface hardening a shaft shaft provided with a spade-shaped connection end is suitable and. will. described with particular reference thereto; however, it is obvious that the invention has much broader applications and for surface hardening of the most varied of elongated workpieces can be used, both of which have a shaft part or have several shaft parts and a spade-shaped part.

Der Begriff "spatenförmig" bezeichnet in der vorliegenden Anmeldung einen abgeflachten Abschnitt eines länglichen Werkstückea, wobei dieser abgeflachte Abschnitt eine erste Querschnittsabmessung hat, die im wesentlichen gleich der Querschnittsabmessung d.es übrigen Werkstückes ist, und eine zweite Querschnittsabmessung, die wesentlich größer als die Querschnittsabmessung des. übrigen Werkstückes ist. Kit anderen Worten, ein längliches Werkstück mit einem spatenförmigen Abschnitt hat in einer Richtung betrachtet ein Profil, bei dem der spatenförmige Teil nicht nennenswert über das eigentliche Werkstück nach außen ragt, und in einer Richtung rechtwinklig hierzu betrachtet ein Profil, bei dem der spatenförmige Abschnitt erheblich über das eigentliche Werkstück hinausragt.The term “spade-shaped” denotes in the present application a flattened portion of an elongated workpiece a, this flattened Section has a first cross-sectional dimension which is substantially equal to the cross-sectional dimension d. of the remainder of the workpiece, and a second cross-sectional dimension, the is significantly larger than the cross-sectional dimension of the rest of the workpiece. Kit in other words, has an elongated workpiece with a spade-shaped section viewed in one direction, a profile in which the spade-shaped part is not significant protrudes outward beyond the actual workpiece, and at right angles in one direction consider a profile in which the spade-shaped section is considerably above the actual workpiece protrudes.

Zur Oberflächenhärtung länglicher Werkstücke, etwa der Achsen von Motorfahrzeugen, verwendet man im allgemeinen ein Induktionsheizgerät, das einen Induktor mit einer Werkstücksaufnahmeöffnung und eine Abscnreckeinheit aufweist, die einen Durchgang für das Werkstück hat, wobei die Induktoröffnung und der Durchgang der Abschreckeinheit im wesentlichen miteinander fluchten. Die Achse wird langsam gleichmäßig durch den Induktor und. die Abschreckeinheit bewegt. Um eine gleichmäßige Härtung der Oberfläche des Werkstückes zu erzielen, wird die Achse normalerweise bei ihrer Bewegung durch den Induktor und durch die Abschreckeinheit gedreht. Da die Oberfläche der zu härtenden Achse im wesentlichen zylindrisch ist, haben die Induktoröffnung und. der Durchgang der Abschreekeinheit krei$förmige Gestalt und einen Durchmesser, der nur etwas größer als der Durchmesser der zu härtenden Zylinderfläche ist.For surface hardening of elongated workpieces, such as the axes of Motor vehicles, one generally uses an induction heater, the one Having an inductor with a workpiece receiving opening and a stretching unit, which has a passage for the workpiece, the inductor opening and the passage of the quenching unit are essentially aligned with one another. The axis becomes slow evenly through the inductor and. the quenching unit moves. To be even To achieve hardening of the surface of the workpiece, the axis is normally rotated as they move through the inductor and the quench unit. There the surface of the axis to be hardened is essentially cylindrical, have the Inductor opening and. the passage of the cut-off unit has a circular shape and a diameter that is only slightly larger than the diameter of the cylinder surface to be hardened is.

Bisher wurde-der Durchmesser der Induktoröffnung genau dimensioniert, so daß der Luftspalt zwischen der sich drehenden und zu heizenden Zylinderoberfläche und dem Induktor eine optimale magnetische Koppelung zwischen dem vom Induktor erzeugen Magnetfeld.' und der zylindrischen Oberfläche der sich drehenden Achse lieferte. Da die sich drehende Achse zylindrisch und die Induktoröffnung kreisförmig war, blieb der Luftspalt im wesentlichen gleich In Fachkreisen war man der Meinung, daß der Luftspalt zwischen dem Induktor und der sich drehenden Achse gleichförmig sein muß, um eine richtige Erhitzung der Achse vor ihrer Abschreckhärtung zu erzielen.Up to now - the diameter of the inductor opening was precisely dimensioned, so that the air gap between the rotating and heated cylinder surface and the inductor create an optimal magnetic coupling between that of the inductor Magnetic field. ' and the cylindrical surface of the rotating shaft. There the rotating axis was cylindrical and the inductor opening circular remained the air gap essentially the same. Experts were of the opinion that the The air gap between the inductor and the rotating axis must be uniform, in order to achieve proper heating of the axle before it is quenched.

Es sind Achsen für Motorfahrzeuge entworfen und inzwischen auch verwendet worden, die bisher nicht induktiv erhitzt werden konnten. Diese Achsen weisen einen Schaftteil und ein spatenförmiges Anschlußende auf, die beide eine Oberflächenhärtung erfahren müssen, um ein vorzeitiges Versagen der Achse im Betrieb zu verhüten. Ein Induktor mit einer kreisförmigen Werkstücks®aufnahme-Öffnung, die im wesentlichen auf den Schaftteil der Achse paßt, ist nicht zur induktiven Erhitzung des spatenförmigen Anschlußendes einer mit einem solchen Ende versehenen Achse geeignet. Der spatenförmigen Abschnitt kann nicht durch die kreisförmige Induktoröffnung hindurchtreten, weil die große Querabmessung des spatenförmigen Abschnittes nicht in die kleine kreisförmige Induktoröffnung paßt, die für einen bestimmten Luftspalt um den Schaftförmigen Teil der Achse dimensioniert ist.Axles for motor vehicles have been designed and are now also used which previously could not be heated inductively. These axes show a Shank part and a spade-shaped connection end, both of which have a surface hardening must experience in order to prevent premature failure of the axis during operation. A Inductor with a circular workpiece® receiving opening that is essentially fits on the shaft part of the axle, is not intended for inductive heating of the spade-shaped Connection end of a shaft provided with such an end is suitable. The spade-shaped Section cannot pass through the circular inductor opening because the large transverse dimension of the spade-shaped section does not change into the small circular one Inductor opening fits for a certain air gap around the shaft-shaped part the axis is dimensioned.

Man hat versucht, den schaftförmigen Teil der Achse getrennt vom spatenförmigen Teil induktiv zu erhitzen; diese gesonderte Erhitzung der beiden Achsenteilen führte jedoch zu einem ungleichmäßigen Erhitzungsbild im Bereich zwischen den beiden gesondert erhitzten Teilen. Dieses ungleichmäßige Erhitzungsbild verursachte ein vorzeitiges Versagen der Achse. Folglich führte man die Oberflächenhärtung dieser mit spatenförmigen Anschlußenden versehenen Achsen durch Einsatzhärten (carbyrizing) der Oberfläche durch, wor- Achse zur Abschreckung in ein Abschreckmedium eintauchte. Obwohl dieses Verfahren ziemlich teuer ist und zu erheblichen Verwindungen der Achse führte, war es bisher das einzige Verfahren zur Oberflächenhärtung einer mit einem spatenförmigen An= schlußende versehenen Achse, bei dem eine zur Verwendung.der Achse in einem Motorfahrzeug ausreichende Oberflächenhärtung der Achse erzielt wurde.Attempts have been made to inductively heat the shaft-shaped part of the axle separately from the spade-shaped part; However, this separate heating of the two axle parts led to an uneven heating pattern in the area between the two separately heated parts. This uneven heating pattern caused the axle to fail prematurely. Consequently, the surface hardening of these axles provided with spade-shaped connection ends was carried out by case hardening (carbyrizing) the surface, wor- The axis was immersed in a quenching medium for the purpose of quenching. Although this method is quite expensive and resulted in considerable torsion of the axle, it was hitherto the only method for surface hardening of an axle provided with a spade-shaped connection end in which a surface hardening of the axle was achieved sufficient for the use of the axle in a motor vehicle.

t Die vorliegende Erfindungsoll ein Gerät zur Oberflächenhärtung einer mit einem spatenförmigen Anschlußende versehenen Achse oder irgendeines länglichen Werkstückes mit einem schaftförmigen und einem spatenförmigen Teil schaffen, bei dem die gesamten Oberflächen des Werkstückes in einem kontinuierlichen Vorgang progressiv induktiv erhitzt und. abgeschreckt werden.The present invention is intended to provide an apparatus for surface hardening of a shaft provided with a spade-shaped connection end or any elongate one Create workpiece with a shaft-shaped and a spade-shaped part the entire surface of the workpiece in one continuous process progressively inductively heated and. be deterred.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Gerät zur Oberflächenhärtung eines mit einer Längsachse versehenen Stahlwerkstückes geschaffen, das einen Schaftteil und einen spatenförmigen Teil hat. Dieses Gerät weist einen Induktor mit einer Werkstücksaufnahmeöffnung auf, die im wesentlichen auf den spatenförmigen Teil des Werkstückes paßt; es wert ferner Mittel zur wahlweisen Einschaltung des Induktors und eine Abschreckeinheit mit einem Durchgang für das Werkstück auf, der groß genug zum Durchgang des spatenförmigen Teiles des Werkstückes ist; das Gerät weist ferner Einrichtungen auf, um nach Belieben ein Abschreckfluidum von der Abschreckeinheit nach innen in den Durchgang zu richten; es weist ferner Einrichtungen auf, um den spatenförmigen Teil auf die Induktoröffnung auszurichten; ferner weist das Gerät Vorrichtungen auf,*. um das Werkstück nach und nach durch die Öffnung und durch den Durchgang zu bewegen; schließlich sind Mittel vorgesehen, um das Werkstück nur dann um seine Längsachse zu drehen, wenn sich .der schaftförmige Teil des Werkstückes in der Öffnung des Induktors befindet.According to the present invention there is provided an apparatus for surface hardening a steel workpiece provided with a longitudinal axis is created, which has a shaft part and has a spade-shaped part. This device has an inductor with a workpiece receiving opening which fits substantially on the spade-shaped part of the workpiece; worth it furthermore means for the optional activation of the inductor and a quenching unit with a passage for the workpiece that is large enough for the passage of the spade-shaped Is part of the workpiece; the device also has facilities to at will directing a quench fluid inward of the quench unit into the passage; it also has means to the spade-shaped part on the inductor opening align; the device also has devices *. around the workpiece and to move through the opening and through the passage; finally are Funds provided to the workpiece only around its longitudinal axis to rotate when .the shaft-shaped part of the workpiece in the opening of the Inductor is located.

Dadurch, daß man den Induktor mit einer auf die spatenförmigen Teile des Werkstückes passenden Öffnung versieht, wird: es natürlich möglich, die slatenförmigen Teile des Werkstückes induktiv zu erhitzen; aufgrund der bisher geltenden Prinzipien müßte es jedoch unzweckmäßig, wenn nicht gar unmöglich sein, den schaftförmigen Teil des Werkstückes mit dem gleichen Induktor induktiv zu erhitzen. Die Öffnung des Induktors ist: so gestaltet, daß sie nur auf den spatenförmigen geil des Werkstückes paßt. Die magnetische Koppelung zwischen der Induktoröffnung und. dem zylind.riscnen Schaftteil eles vierkstückes müßte zur wirksamen Erhitzung des Schaftteiles des Werkstückes ungeeignet sein. Es wurde jedoch gefunden, daß ein gleichförmiges Erhitzungsbild auf der gesamten'Oberfläche des Werkstückes erzielt werden kann, wenn man den spatenförmigen Teil des Werkstückes ohne Drehung durch den Induktor bewegt, und., sobald der spatenförmige Teil durch den Induktor hindurchgetreten ist, das Werkstück dreht, während der schaftförmige Teil des Werkstückes sich innerhalb der nicht auf diesen schaftförmigen Teil passenden Öffnung des Induktors befindet. Ein solches Gerät überwindet im wesentlichen alle bisherigen Schwierigkeiten beider Oberflächenhärtung dieser mäßig gestalteten, länglichen Werkstücke und liefert ein gleichförmiges Härtungsbild auf der Oberfläche des Werkstückes.By providing the inductor with an opening that fits the spade-shaped parts of the workpiece, it is of course possible to inductively heat the slat-shaped parts of the workpiece; However, due to the principles that have been valid up to now, it would have to be inexpedient, if not impossible at all, to inductively heat the shaft-shaped part of the workpiece with the same inductor. The opening of the inductor is: designed so that it only fits on the spade-shaped horn of the workpiece. The magnetic coupling between the inductor opening and. the cylindrical shank part of each square piece would have to be unsuitable for effective heating of the shank part of the workpiece. It has been found, however, that a uniform heating pattern can be achieved over the entire surface of the workpiece if the spade-shaped part of the workpiece is moved through the inductor without rotation and, as soon as the spade-shaped part has passed through the inductor, the workpiece is rotated , while the shaft-shaped part of the workpiece is located within the opening of the inductor that does not fit onto this shaft-shaped part. Such a device essentially overcomes all previous difficulties in surface hardening of these moderately shaped, elongated workpieces and provides a uniform hardening pattern on the surface of the workpiece.

Diese und weitere Vorteile zeigen sich aus der folgenden Beschreibung, in der auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen 'wird und. die zur Erläuterung der Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform derselben dient.These and other advantages can be seen from the following description, in which reference is made to the accompanying drawings and. the explanatory of the invention based on a preferred Embodiment of the same serves.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.Fig. 1 shows a preferred one in a schematic side view Embodiment of the present invention.

Fig.lA ist eine vergrößerte Teildarstellung eines Werkstückes mit einem Schaftteil und. einem spatenförmigen Teil.Fig.lA is an enlarged partial representation of a workpiece with a shaft part and. a spade-shaped part.

Fig. 2 zeigt eine der Fig. 1 ähnliche Seitenansicht der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem anderen Betriebszustand, wobei hier außerdem eine geringfügige Abwandlung gegenüber Fig. 1 vorgesehen ist.Fig. 2 shows a side view of the preferred one similar to Fig. 1 Embodiment of the present invention in a different operating state, wherein a slight modification compared to FIG. 1 is also provided here.

Fig.--3 zeigt einen vergrößerten Querschnitt nach der Linie 3 - 3 in Fig. 1.Fig. 3 shows an enlarged cross section along the line 3 - 3 in Fig. 1.

Fig. 4 zeigt eine vergrößerte, schematische Ansicht nach der Linie 4 - 4 in Fig. 1.4 shows an enlarged, schematic view along the line 4 - 4 in Fig. 1.

Die Zeichnungen dienen nur zur Erläuterung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und nicht zur Abgrenzung derselben.The drawings serve only to explain a preferred embodiment of the invention and not to delimit the same.

In den Figuren l und 2 ist ein Gerät zur Oberflächenhärtung eines länglichen Werkstückes dargestellt, das einen Schaftteil und einen spatenförmigen Teil aufweist. Gemäß der dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Gerät A zur Oberflächenhärtung einer Achse B verwendet, die am besten in Fig. 1A dargestellt ist. Die Achse weist einen Schaftteil 10 mit einem Durchmesser X und ein Anechlußende oder einen spatenförmigen Teil mit einer großen Quersehnittsabmessung Y auf, die wesentlich größer als der Durchmesser x des Schaftteiles 10 ist. Gemäß der dargestellten Ausführungsform ist die große Abmessung y mehr als dreimal so groß wie der Durchmesser x; es sei jedoch ausdrücklich erwähnt, daß auch andere Verhältnisse zwischen y und x im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich sind. Der Teil 12 weist ferner einei kleine Quersehnittsabmessung z auf, die gleich dem oder etwas kleiner als der Durchmesser x des Schaftteiles 10 ist.f Man beachte, daß die Abmessung z auch etwas größer als der Durchmesser x sein könnte; diese Abmessung kann jedoch nicht wesentlich größer als der Durchmesser x sein. Bei der dargestellten Achse B ist der spatenförmige Teil 12 am Ende des Schaftteiles 10 angeordnet; die vorliegende Erfindung würde jedoch auch dann zur Oberflächenhärtung eines länglichen Werkstückes anwendbar sein, wenn der spatenförmige Teil 12 zwischen zwei beiderseits wegragenden Schaftteilen angeordnet-wäre. Auch andere Abwandlungen dieser allgemeinen Konzeption sind leicht vorstellbar. Es soll nun das Gerät A@im einzelnen beschrieben werden. Das Gerät weist einen Induktor 20 mit mehreren Windungen - drei Windungen sind dargestellt - und einer Werkstücksaufnahmeöffnung 22 auf, die am besten in Fig. 3 dargestellt ist. Die 6indungen des Induktors sind mit Zeitungen 24, 26 an eine Stromquelle angeschlossen, die schematisch als Generator 28 dargestellt ist. Ein schematisch dargestellter Schalter 30 dient zum Einschalten des Induktors 20. In der Zeichnung ist der Schalter 30 in der Zeitung 24 angeordnet, es liegt jedoch auf der Band, daß der Induktor 20 auch durch verschiedene andere Anordnungen eingeschaltet werden kann, etwa mit einem Schalter auf der Eingangsseite des Generators 28 oder durch einen Schalter im Feldkreis- des Generators. Aus Fig. 3 ist zu ersehen, daß die Öffnung 22 des Induktors 20 im wesentlichen rechteckig ist und im wesentlichen auf die äußere Form oder die Abmessungen y und z des spatenförmigen Teiles 12 paßt. Die Abmessungen der Öffnung 22 kann man etwa ausdrücken durch(x+2K2) und (y+2K.1), wobei Ki und K2 normale Luftspaltkonstanten-für den Abstand zwischen einem Induktor und elnem.Werkstück sind. Allgemeiner ausgedrückt, bestimmt sich die große Abmessung der rechteckigen Öffnung 22 aus der Länge y des spatenförmigen Teiles 12 und die kleine Abmessung der Öffnung 22 aus dem Durchmesser x des Schaftteiles 10. Die kleine Abmessung bestimmt sich auch aus der Länge z des spatenförmigen Teiles 12, weil diese Abmessung im wesentlichen gleich dem Durchmesser x ist, was oben bereits erläutert wurde. Gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt die induktive Erhitzung des Werkstückes oder der Achse B dadurch, daß man den spatenförmigen Teil des Werkstückes bei eingeschaltetem Induktor durch die Öffnung 22 bewegt, ohne das Werkstück zu drehen. Nachdem der spatenförmige Abschnitt 12 durch den Induktor hindurchgetreten ist, wird der schaftförmige Teil 10 induktiv erhitzt, wobei man das Werkstück um seine Längsachse dreht und den-schaftförmigen feil 10 in Längsrichtung durch den eingeschalteten Induktor 20 bewegt. Zur Durchführung dieser Erhitzung und der anschließenden Abschreckung des erhitzten Werkstückes oder der Achse B wird nun wiederum auf die Einzelheiten des in den Figuren 1 und 2.dargestellten Gerätes A Bezug genommen. Das Gerät A weist miteinander fluchtende Zentrierlager 40, 42 auf, die@auf-einem-Rahmen 44 befestigt sind, welcher auf geeigneten, nicht dargestQllten Einrichtungen derart gelagert ist, daß er parallel zur Längsachse der Achse B hin- und herbewegt werden kann. Das obere Zentrierlager 40 ist auf der Ausgangswelle eines Motors 46 befestigt, der zur Drehung der Achse B über Zeitungen 46a, 46b mit Strom gespeist wird. Das untere Zentrierlager 42 ist auf einem pnegmatisch betätigten Zylinder 48 befestigt. Zur Befestigung der Achse B zwischen den Zentrierlagern 40, 42 wird zunächst das Zentrierlager 42 zurückgezogen, dann wird das Werkstück in die in Fig. 1 dargestellte Stellung gebracht und nun wird das Zentrierlager 42 durch Einleitung von Fluidum, wie etwa Luft, in den Zylinder 48 gegen den spatenförmigen Teil 12 getrieben. Wenn sich die Achse B zwischen den Zentrierlagern befindet, wird: sie infolge einer abwärtsgerichteten Bewegung des Rahmens 44 durch die Öffnung 22 im Induktor 20 geführt. Zur Bewegung des Rahmens 44 können die verschiedensten Konstruktionen verwendet werden; gemäß der dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist eine Gewindehülse 50 fest am Rahmen 44 derart befestigt, daß sie mit einem Stellgewind.e 52 zusammenwirkt, das durch einen Motor 54 gedreht werden kann. Aus Fig. 2 ist am besten-zu erkennen, daß die Abtriebswelle des Motors 54 derart gedreht wird, daß der Rahmen 44 sich abwärtsbewegt, wenn der Motor 54 über die Zeitungen 54a, 54b eingeschaltet wird. Desgleichen wird der Rahmen 44 aufwärtsbewegt, wenn der Motor 54 über die Leitungen 54a,- 54c mit Strom gespeist wird. Ein Schalter 56 verbindet die jeweils richtigen Zeitungen des Wendemotors 54 mit den Strom-.zuleitungen 11, L2, um nach Wunsch die richtige Bewegung des Rahmens 44 zu erzeugen. Unter dem I.nduktor20 ist eine Abachreckeinheit 60 vorgesehen,.. die einen mittleren 'Kanal 62 zum Durchtritt. des Werkstückes aufweist. Der Durchmesser des Durchganges: 62 ist größer als die große Abmessung y des spatenförmigen Teiles 12, so daß das Teil 12 auch dann durch die Abschreckeinheit bewegt werden kann, wenn die Achse B sich dreht. Gemäß der dargestellten Ausführungsform der Erfindung. weist die Abschreckeinheit 60-einen.inneren Fluidumskanal 64 auf, der zahlreiche radial ausgerichtete Öffnungen 66 hat. Eine Zeitung 68 verbindet den Kanal 64 mit einer Abschreckflud:umsquelle 70, so daß das Abschreckfluidum von der Quelle 70 durch die Zeitung 68 in den Kanal 64 strömen köann. Danach strömt das Abschreckfluidum durch.die Öffnungen 66 radial einwärts und trifft auf die zuvor erhitzten Teile der Achse-B und schreckt diese dadurch ab. Die Abschreckfluidumsquelle 70 wird betätigt, wenn in noch-zu-beschreibender Weise Strom durch die- Steuerleitungen 70a, 70:b geleitet wird. Der Rahmen q:4 ist..mit einem Nocken 80 versehen, der im Abstand. voneinander angeordnete. Schultern 82, 84 aufweist. Diese Schulturn betätigen durch: Berührung eines Schaltarmes 88 einen Schalter,8ßWenn der Nocken 80 mit dem Arm 88 in Eingriff kommt und dadurch der Schalter 86 geschlossen-wird, werden die Zeitungen 70a, 70b der Abschreckfluidumsquelle 70 und die Zeitungen 46a, 46b des: Motors 46 parallel miteinander und mit den Zeitungen 54a, 54b des Motors -54 verbunden. Folglich wird,. wenn der Schalter 86 ges.chlossen-=ünd°der@Schalter 56 derart verbunden wird,.daß der Rahmen.Pich abwärtsbewegt, der Motor 46-eingeschaltet,-so.daß er-die Achsei _ dreht,- ünd'die Abschreckfluidumoquelle-70 .wird betätgt.,_s.o daß. _.-Abschreckfluidum.-aüf--däs zuvor- erhitzte Werkstück gerichtet wird-. Bevor der- Teil 112- der Achse B in die. Öffnung .22- des -Induktors = 2:Q eintreten @kanri',, .--muß der Teil 12-richtig ausgerichtet werden. Dies; kann von Hand: oder durch eine Vielfalt Von Mechanismen geschehen. Nur zur Erläuterung ist ein Ausrichtmechanismus 90 schematisch in Fig. 1 und 4 -dargestellt. Dieser Mechanismus weist einen Zylinder 92' auf, dessen Kolbenstange 94 einen Richtkopf 96 zur Achse B hin und von dieser wegbewegen kann. Der Ausrichtkopf 96 ist am besten in Fig. 4 dargestellt und.weist Richtarme 100, 102 auf, die von einer lische 104 nach außen auseinanderstreben, wobei die lische 104 auf die äußeren Abmessungen des Teiles 12 paßt. Wenndaher die Kolbenstange 94 den Kopf 96 in Richtung auf das Werkstück treibt, drehen die Arme 100, 102 den Teil 12, bis dieser Teil in die Nische 104 gleitet. In dieser Stellung fluchtet der- Teil 12 -genau mit der Öffnung 22 des Induktors 20. Wenn sich der Abschnitt 12 der Achse B gemäß der Darstellung in. Fig. 4 in einer Stellung rechtwinklig zur gewünschten Ausrichtstellung befindet, kann er so auf die divergierenden ,Arme 100, 102 treffen, daß er nicht in die gewünschte Ausrichtstellung.verschwenkt wird. Um dies zu verhüten, ist der Arm 102 mit einem nach innen ragenden Finger 106 versehen, der den Abschnitt 12 aus dieser Stellung derart herausdreht, daß die Arme 100,'102 den Abschnitt 12 in die Nische 104 -führen können. Es liegt auf der Hand, daß verschiedene andere Konstruktionen verwendet werden können, um den Abschnitt 12 mit der Öffnung 22 zum Fluchten zu bringen. Im Betrieb wird die Achse B in der bereits beschriebenen Weise gemäß der Darstellung in Fig. 1 zwischen den Zentrierlagern 40, 42 angeordnet. Danach wird der Sehalter 656 in die in ausgezogener Linie dargestellte Stellung gebracht, so daß der Motor 54 eingeschaltet wird und dieser die Stellschraube 52 derart dreht, daß das Gestell 44 abwärtswandert. Der Ausrichtmechanismus 90 hat den Äbschnitt 12-zuvor mit der Öffnung 22 zum-Fluchten gebracht; der Abschnitt 12 wird daher in den Induktor 20 hineinbewegt.-In diesein Augenblick oder vorher wird der Schalter 30 geschlossen,- so daß der Induktor 20 eingeschaltet wird und den Abschnitt 12.in bekannter Weise durch Induktion erhitzt: Die Achse B kannwährend der Erhitzung des Teiles 12 stationär gehalten werden. Dies geschieht durch Öffnung des Schalters 56. Obwohl dieses Verfahren sich im Betrieb als zufriedenstellend erwiesen hat, liegt es auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung; den Abschnitt 12 langsam durch den eingeschalteten Induktor 20 zu bewegen, ohne daß der Abschnitt 12 bewegungslos gehalten wird. Nachdem der Induktor 20 den Abschnitt 12 erhitzt hat, wird der Rahmen 44 weiter abwärtsbewegt, so daß der Abschnitt 12 sich durch die Abschreckeinheit 60 bewegt. Sobald der Abschnitt 12 durch die Abschreckeinheit:60 hindurchtritt, wird der Schalter 86 geschlossen. Dadurch wird@der Motor 46 eingeschaltet, so daß die Drehung des Werkstückes B beginnt,und gleichzeitig wird die Abschreckfluidumsquelle 70 zum. Einsatz gebracht. Dadurch wird automatisch der zuvor erhitzte Teil 12 und anschließend der Schaftteil 10 der Achse B nach seiner Erhitzung durch den Induktor 20 abgeschreckt. Während der Erhitzung des Schaftteiles 10 wird das Werkstück vom Motor 46 gedreht. Man beachte, daß die Abschreckfluidumsquelle 70 zum Einsatz gebracht werden kann, bevor der Motor 46@sich zudrehen beginnt. In der Praxis geht man so vor. Die Abschreckung des Abschnittes 12 findet daher unmittelbar bei dessen Durchgang durch den Durchlaß 62 statt: Wenn die Drehung der Achse beginnt, bevor der Abschnitt 12 durch die Abschreekeinheit 60 hindurchtritt, kann durch die Rührwirkung des sich drehenden Abschnittes 12 Abschreckfluidum nach oben gegen den Induktor und das in der Erhitzung befindliche Werkstück gespritzt werden. Dadurch würde der Erhitzungsvorgang beeinträchtigt: Die vorliegende Erfindung betrifft im wesentlichen die Verwendung eines Induktors 20, der am besten zur induktiven Erhitzungdes Abschnittes 12 der Achse geeignet ist, wobei der Abschnitt 12 der Achse durch den Induktor hindurchtritt, bevor die Drehung der Achse beginnt. Durch die Drehung der Achse während des Durohgan-_ ges des Schaftteiles 10 durch den Induktor wird eine gleichmäßige Erhitzung des Schaftes 10 selbst dann erreicht, wenn die inneren Abmessungen des Induktors nicht derart sind, daß eine befriedigende magnetische Koppelung zur wirksamen Erhitzung des Schaftteiles 10 vorhanden ist. Es wurde oben bereits erwähnt, daß das Werkstück in der Praxis nicht gedreht wird, bis der Abschnitt 12 der Achse Idurch die Abschreckeinheit 60 hindurchtritt, weil bei der Drehung des Abschnittes 12 leicht Abschreckfluidum nach oben in den Heizbereich des Induktors 20 gespritzt werden könnte. Wenn die Drehung des Werkstückes jedoch unmittelbar nah dem Durchtritt des Abschnittes 12 durch den Induktor beginnen soll, kann man Spritzschirme 1109 112 gemäß der Darstellung in Fig. 2 vorsehen. Diese Spritzschirme können sich beim Durchgang des Abschnittes 12-einwärtsbewegen, so daß der Abschnitt 12 im Durchgang 62 innerhalb der Abschreekeinheit 60 gedreht werden kann. Die Spritzschirme verhindern, daß das Abschreckfluidum nach oben zum Induktor gespritzt wird. Man beachte, o.aß die-Spritzschirme vorzugsweise aus nichtmagnetischem Werkstoff, wie etwa einem elektrischen Isolierwerkstoff, hergestellt werden.In Figures 1 and 2, a device for surface hardening an elongated workpiece is shown, which has a shaft part and a spade-shaped part. In accordance with the illustrated embodiment of the present invention, an apparatus A is used for surface hardening an axis B, which is best shown in FIG. 1A. The axis has a shaft part 10 with a diameter X and a connection end or a spade-shaped part with a large cross-sectional dimension Y which is significantly larger than the diameter x of the shaft part 10. According to the embodiment shown, the large dimension y is more than three times as large as the diameter x; however, it should be expressly mentioned that other ratios between y and x are also possible within the scope of the present invention. The part 12 also has a small cross-sectional dimension z which is equal to or slightly smaller than the diameter x of the shaft part 10. Note that the dimension z could also be slightly larger than the diameter x; however, this dimension cannot be significantly larger than the diameter x. In the illustrated axis B, the spade-shaped part 12 is arranged at the end of the shaft part 10; However, the present invention would also be applicable to the surface hardening of an elongated workpiece if the spade-shaped part 12 were arranged between two shaft parts protruding away on both sides. Other modifications to this general concept are also easily conceivable. The device A @ will now be described in detail. The device has a multi-turn inductor 20 - three turns are shown - and a workpiece receiving opening 22, which is best shown in FIG. The windings of the inductor are connected with newspapers 24, 26 to a power source which is shown schematically as generator 28. A schematically shown switch 30 is used to switch on the inductor 20. In the drawing, the switch 30 is arranged in the newspaper 24, but it is on the tape that the inductor 20 can also be switched on by various other arrangements, for example with a switch the input side of the generator 28 or by a switch in the field circuit of the generator. It can be seen from FIG. 3 that the opening 22 of the inductor 20 is essentially rectangular and essentially fits the outer shape or the dimensions y and z of the spade-shaped part 12. The dimensions of the opening 22 can be expressed as (x + 2K2) and (y + 2K.1), where Ki and K2 are normal air gap constants for the distance between an inductor and a workpiece. Expressed more generally, the large dimension of the rectangular opening 22 is determined from the length y of the spade-shaped part 12 and the small dimension of the opening 22 from the diameter x of the shaft part 10. The small dimension is also determined from the length z of the spade-shaped part 12, because this dimension is essentially equal to the diameter x, which has already been explained above. According to the present invention, the inductive heating of the workpiece or the axis B takes place in that the spade-shaped part of the workpiece is moved through the opening 22 with the inductor switched on, without rotating the workpiece. After the spade-shaped section 12 has passed through the inductor, the shaft-shaped part 10 is inductively heated, the workpiece being rotated about its longitudinal axis and the shaft-shaped file 10 being moved in the longitudinal direction through the switched-on inductor 20. To carry out this heating and the subsequent quenching of the heated workpiece or the axis B, reference is now again made to the details of the device A shown in FIGS. The device A has centering bearings 40, 42 aligned with one another, which are fastened on a frame 44 which is mounted on suitable devices, not shown, in such a way that it can be moved to and fro parallel to the longitudinal axis of the axis B. The upper centering bearing 40 is mounted on the output shaft of a motor 46 which is supplied with electricity through newspapers 46a, 46b to rotate the axis B. The lower centering bearing 42 is attached to a pnegmatically actuated cylinder 48. To fix the axis B between the centering bearings 40, 42, the centering bearing 42 is first withdrawn, then the workpiece is brought into the position shown in FIG driven against the spade-shaped part 12. When the axis B is between the centering bearings: it is guided through the opening 22 in the inductor 20 as a result of a downward movement of the frame 44. A wide variety of designs can be used to move the frame 44; According to the illustrated embodiment of the invention, a threaded sleeve 50 is fixedly attached to the frame 44 in such a way that it cooperates with an Stellgewind.e 52 which can be rotated by a motor 54. From Fig. 2 it can best be seen that the output shaft of the motor 54 is rotated such that the frame 44 moves downwards when the motor 54 is switched on via the newspapers 54a, 54b. Likewise, the frame 44 is moved upwards when the motor 54 is supplied with power via the lines 54a, 54c. A switch 56 connects the correct newspapers of the turning motor 54 to the power supply lines 11, L2 in order to generate the correct movement of the frame 44 as desired. Provided under the inductor 20 is a stretching unit 60 which has a central channel 62 for passage. of the workpiece. The diameter of the passage: 62 is larger than the large dimension y of the spade-shaped part 12, so that the part 12 can also be moved by the quenching unit when the axis B rotates. According to the illustrated embodiment of the invention. The quenching unit 60 has an inner fluid channel 64 which has numerous radially oriented openings 66. A newspaper 68 connects channel 64 to a source of quenching fluid 70 so that the quenching fluid can flow from source 70 through newspaper 68 into channel 64. The quenching fluid then flows radially inward through the openings 66 and strikes the previously heated parts of axis-B, thereby quenching them. The quench fluid source 70 is actuated when current is passed through the control lines 70a, 70: b in a manner to be described. The frame q: 4 is ... provided with a cam 80, which is spaced. arranged from each other. Has shoulders 82, 84. These school turns actuate a switch by: touching a switch arm 88. When the cam 80 engages the arm 88, thereby closing the switch 86, the newspapers 70a, 70b become the quench fluid source 70 and the newspapers 46a, 46b of the motor 46 connected in parallel with each other and with the newspapers 54a, 54b of the motor -54. Consequently,. when the switch 86 is connected in such a way that the frame moves downward, the motor 46 is switched on, so that it rotates the axis, and the quenching fluid source. 70 .is actuated., _ See above that. _.- Quenching fluid.-on-the previously-heated workpiece is directed-. Before the part 112 of the axis B into the. Opening .22- of the inductor = 2: Q enter @kanri ',, .-- the part 12-must be aligned correctly. This; can be done by hand: or by a variety of mechanisms. An alignment mechanism 90 is shown schematically in FIGS. 1 and 4 for explanation only. This mechanism has a cylinder 92 ', the piston rod 94 of which can move a straightening head 96 towards the axis B and away from it. The alignment head 96 is best shown in FIG. 4 and has alignment arms 100, 102 which diverge outwardly from a table 104, the table 104 fitting to the outer dimensions of the part 12. Thus, when the piston rod 94 drives the head 96 towards the workpiece, the arms 100, 102 rotate the part 12 until that part slides into the recess 104. In this position, the part 12 is precisely aligned with the opening 22 of the inductor 20. When the section 12 of the axis B is in a position at right angles to the desired alignment position as shown in FIG. Arms 100, 102 hit that it is not pivoted into the desired alignment position. To prevent this, the arm 102 is provided with an inwardly protruding finger 106 which rotates the section 12 out of this position in such a way that the arms 100, 102 can guide the section 12 into the recess 104. It will be appreciated that various other constructions can be used to align portion 12 with opening 22. During operation, the axis B is arranged between the centering bearings 40, 42 in the manner already described, as shown in FIG. 1. Thereafter, the holder 656 is brought into the position shown in solid lines, so that the motor 54 is switched on and this rotates the adjusting screw 52 in such a way that the frame 44 moves downwards. The alignment mechanism 90 has previously brought the section 12 into alignment with the opening 22; the section 12 is therefore moved into the inductor 20. - At this moment or before the switch 30 is closed, - so that the inductor 20 is switched on and the section 12 is heated in a known manner by induction: the axis B can during the heating of the Part 12 are held stationary. This is done by opening the switch 56. Although this method has proven satisfactory in operation, it is also within the scope of the present invention; to move the section 12 slowly through the switched-on inductor 20 without the section 12 being held motionless. After the inductor 20 has heated the section 12, the frame 44 is moved further downward so that the section 12 moves through the quench unit 60. As soon as the section 12 passes through the quenching unit: 60, the switch 86 is closed. This starts @ the motor 46 so that the rotation of the workpiece B begins, and at the same time the quenching fluid source 70 becomes. Use brought. As a result, the previously heated part 12 and then the shaft part 10 of the axis B are automatically quenched after it has been heated by the inductor 20. While the shaft part 10 is being heated, the workpiece is rotated by the motor 46. Note that the source of quench fluid 70 can be deployed before the motor 46 @ begins to spin. This is how it works in practice. The quenching of the section 12 therefore takes place immediately upon its passage through the passage 62: if the rotation of the shaft begins before the section 12 passes through the chopping unit 60, the stirring action of the rotating section 12 can quench fluid upwards against the inductor and the workpiece that is being heated can be injected. This would affect the heating process: The present invention relates essentially to the use of an inductor 20 best suited for inductively heating portion 12 of the axle, with portion 12 of the axle passing through the inductor before the axle begins to rotate. The rotation of the axis during the Durohgan-_ ges of the shaft part 10 by the inductor uniform heating of the shaft 10 is achieved even if the internal dimensions of the inductor are not such that a satisfactory magnetic coupling for effective heating of the shaft part 10 is available is. It has already been mentioned above that in practice the workpiece is not rotated until the section 12 of the axis I passes through the quenching unit 60, because quenching fluid could easily be sprayed upwards into the heating area of the inductor 20 as the section 12 rotates. However, if the rotation of the workpiece is to begin immediately near the passage of the section 12 through the inductor, spray shields 1109 112 as shown in FIG. 2 can be provided. These spray hoods can move inwardly as the section 12 passes through, so that the section 12 can be rotated in the passage 62 within the cut-off unit 60. The splash guards prevent the quench fluid from splashing up towards the inductor. Note that the spray hoods are preferably made of a non-magnetic material, such as an electrical insulating material.

Wenn das Werkstück einen spatenförmigen Teil zwischen zwei Schaftteilen aufweist, wird es während der Erhitzung des ersten Schaftteiles gedreht, während es während der Erhitzung des spatenförmigen Teiles-nicht gedreht wird und dann beim Durchgang des zweiten schaftförmigen Teiles die Drehung wieder einsetzt. Dieses Verfahren kann vielfältig abgewandelt werden, wenn ein und dasselbe Werkstück beispielsweise zwei oder mehr spatenförmige Abschnitte aufweist.When the workpiece has a spade-shaped part between two shank parts having, it is rotated during the heating of the first shaft part, while it is rotated during the heating of the spade-shaped part - is not rotated and then during the passage of the second shaft-shaped part starts rotating again. This method can be varied in many ways, if one and the same workpiece, for example has two or more spade-shaped sections.

Die vorliegende Erfindung wurch mit Bezug auf eine konstruktive Ausführungsform beschrieben. Es liegt jedoch auf der Hand, daß zahlreiche konstruktive Abwandlungen an dieser Ausführungeform vorgenommen werden können, ohne daß damit der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird, wie er in den nachfolgenden Ansprüchen abgesteckt ist.The present invention was made with reference to a constructive embodiment described. However, it is obvious that numerous design modifications can be made on this Ausführungsungeform without affecting the framework of the The present invention is departed from as defined in the following claims is.

Claims

FAT EN TANSPR Ü 0 AE 1. Device for surface hardening of elongated steelworks, which consist of a shaft section and a widened end, whereby one cross-sectional dimension of this end is the same or slightly smaller and the other cross-sectional dimension - the end is significantly larger than the largest cross-sectional dimension of the shaft section, characterized by an inductor (20), the workpiece receiving opening (22) of which is designed essentially to match the mentioned end (12) of the workpiece (B), by a retainer unit (60) with a workpiece passage (62) which is connected to the opening (22 ) of the inductor. (20) is aligned and large enough to allow the mentioned workpiece end (12) to pass through, the inductor (20) and the quenching unit (60) forming a hardening station, through two centering bearings (40, 42) for holding of the workpiece (B) in such a way that its longitudinal axis is aligned with the inductor opening (22) and the passage (62) of the quenching unit (60) through a die Centering bearings (40, 42) holding frame (44) with which the centering bearings can be moved together in the direction of the longitudinal axis of the workpiece, by a device (50, 52) for moving the centering bearings (40, 42) together, by a device (46) for Rotation of the workpiece (B) about its longitudinal axis and through a device (80) for controlling the longitudinal and. Rotary movement .generating devices, this control device (80) having a first system (56) for switching on the longitudinal movement generating device (50t 52) to the mentioned workpiece end (12) in and through the inductor opening (22) and then through the cut-off unit (60) to move, as well as a second system (8 [, 88), m then switch on the device (46) generating the rotation in order to rotate the workpiece (B), while the device (50, 52) generating the longitudinal movement the shaft (10) progressively through the inductor opening (22) and the. Passage (62) of the Abachreckeinheit (60) moved.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the first system (56) has devices (84t 88) to keep the workpiece temporarily motionless while the mentioned workpiece end (12) is located in the inductor's opening (22), until this end (12) is inductively heated to the quench hardening temperature,

3. Device @ according to claims 1 and 2, characterized by facilities (70a, 70b) to activate a To cause liquid flow through the quenching unit @ (c) 0) onto the workpiece.