系统、制造设备和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于在硬化工件时进行局部加热的系统，所述系统包括用于部分地加热工件的感应器以及用于限制由于感应器作用而在工件中引起的热蔓延的侧冷却装置，侧冷却装置直接布置在感应器上并且能够固定就位。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于在工件的硬化过程中在空间上限制工件加热的系统，以及用于对工件进行感应硬化、特别是选择性表层硬化的方法。
技术介绍
感应硬化是用于部分地硬化工件的普遍方法并且例如从文献DE 10 2012 101 304 A1中已知。由感应器引起的交变磁场此处在习惯上被引导到导电工件上。磁场在目标区域(工件的表面区域)中产生涡电流，所述涡电流引起硬化过程所需的加热。通常可以以这种方式在工件表面上获得约1000℃的温度。工件表面上的这种增加的热然后本身具有作为如下工件区域的热源的作用：该工件区域被布置在周围的环境中并且在某些情况下并不想要进行硬化，或该工件区域的硬化因不希望的热传导影响而受到损害。例如，会出现下述情况，在滚动轴承的硬化过程中，两个滚道彼此相邻的紧密布置以使得在一个滚道的硬化过程中的热传播影响到另一滚道。因此，可能的情况是，没有达到需要的表面硬度或出现裂缝或发生滚道回火。从现有技术已知的包含由感应器产生热传播的过程使得有必要采取如下措施：其必须再次以复杂的方式改变以适于每个工件、特别是每个滚道。如果兴趣在于完全自动地执行滚动轴承、特别是大滚动轴承的制造，则这样的过程是极为不利的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种下述系统：通过所述系统在感应器的帮助下加热工件以使其部分硬化，并且同时将所产生的热传播限制于进行硬化的目标区域。此处希望的是，为此采取的措施允许在滚动轴承特别是大滚动轴承的制造中包括自动地并且优选简单地执行的硬化过程。本专利技术通过用于在工件的硬化过程中在空间上限制加热的系统来实现该目的，其中，该系统包括用于部分地加热工件的感应器、以及用于限制由感应器在工件中引起的热传播的侧冷却系统，其中，侧冷却系统直接布置在感应器上。与现有技术相比，本专利技术具有下述优点：工件的与目标区域直接相邻的区域可以通过侧冷却系统而被冷却，其中，目标区域应当被理解为指的是旨在通过加热而被硬化的区域。工件的热传播因此可以限制于目标区域。此处，优选的是，工件为滚动轴承、特别是大滚动轴承。这种大滚动轴承例如在摩天轮或风力发电站中使用。产生的力要求在硬化方面应用高标准，使得滚动轴承可以长久地保证可靠的运转。特别地，因此系统设置成用于硬化工件的封闭曲线部，特别是轴承环的工作表面。感应器优选地包括线圈或导体环，特别是铜线圈，其可以经受具有2kHz与40kHz之间的频率的交变电流。因此，工件上的目标区域被立即(优选地在几秒内)加热至约1000℃的温度。本专利技术的有利改进和发展可以从从属权利要求以及从参照附图的描述获得。在另一实施方式中，侧冷却系统相对于感应器固定就位。该固定另外使系统的用户免于在改变工件的情况下总是必须再次使冷却装置定向至工件上的期望位置。在另一实施方式中，该系统以位置固定的方式布置并且工件能够沿处理方向相对于系统移动，其中，感应器和侧冷却系统沿处理方向彼此相邻地布置。感应器和侧冷却系统经由供应线路优选地连接至电流或淬火介质以局部冷却工件。通过使工件相对于位置固定的系统的相对运动，则可以尤其有利地避免供应线路将必须被定尺寸并且构造成使得供应线路在沿工件的周围的其他必要运动期间将能够随之从动。在另一实施方式中，侧冷却系统包括具有出口孔的基本本体，其中，出口孔用于引导包括淬火介质的冷却射流。特别地，出口孔预先确定旨在于靠近目标区域的哪个位置处发生冷却，其中，出口孔在硬化过程中有利地在尺寸方面是稳定的，并因此冷却射流相对于目标区域的方位在硬化过程中保持大致恒定。在另一实施方式中，提出：–出口孔的直径和/或–出口孔的方位适于工件和/或适于由感应器在工件中引起的热传播。例如，出口孔相对于垂直于处理方向延伸的方向倾斜。特别地，出口孔倾斜成使得目标区域与由淬火介质冷却的区域之间的距离经由该倾斜而限定。此外，通过确定直径的尺寸，供应至工件的淬火介质的量可以以适于工件的方式确定或限定。通过控制冷却过程，可以有利地在空间上限制硬化所需的加热以单独适于工件。在另一实施方式中，侧冷却系统包括减压器和/或调整螺钉以便冷却射流的体积流量的计量。在减压器和/或调整螺钉的帮助下，可以甚至更精确地限定通过侧冷却系统实施的冷却。此处能够设想到经由减压器和/或调整螺钉进行的精确调节。此外，能够设想到在硬化过程中通过减压器和调整螺钉改变或重新调整冷却流。减压器和调整螺钉优选地是控制回路的一部分，其确保一旦在系统的周围环境中确定存在超过阈值的温度则对设定流量的冷却进行重新调整。在另一实施方式中，调整螺钉可以被固定。因此，可以以有利的方式确保冷却流在硬化过程中不会无意地改变。在另一实施方式中，该系统包括另一侧冷却系统，该另一侧冷却系统直接布置在感应器上并且能够固定就位，其中，感应器沿着处理方向布置在侧冷却系统与另一侧冷却系统之间。因此，可以以有利的方式限制工件的沿遵循处理方向的方向以及沿与处理方向相反的方向的热传播。这特别地对于滚动轴承具有下述优点：保护了由于滚动轴承在硬化过程中的旋转运动而再次进入到感应器的附近但尚未被加热的已硬化区域。在另一实施方式中，淬火介质包括空气、水、油、溶液和/或乳状液。优选地在淬火介质被供应至工件之前预先将其冷却。工件上的期望区域可以在合适的淬火介质的帮助下以目标方式有效地冷却。在另一实施方式中，提出：–系统包括多个感应器，–感应器包括适于工件的感应器几何形状，和/或–基本本体包括多个出口孔。因此，多个部分可以被同时硬化，并且因此硬化过程以有利的方式加速。在另一实施方式中，辅助感应器作为预热器安装在感应器的上游，如沿处理方向观察到的。在另一实施方式中，系统包括用于工件的前进运动的驱动器，其中，前进运动能够通过驱动器控制。驱动器优选地是引起工件的前进运动的滚动驱动器。此外，能够设想到工件的连续运动能够通过驱动器实现。通过工件的连续运动，提供最佳的先决条件以便简单且位置精确地加热工件。还能够设想到通过驱动器在硬化过程中使前进运动加速和/或减速。另一主题是用于制造滚动轴承优选地大滚动轴承的制造设备，其中，制造设备包括上述系统中的一个系统。特别地，能够设想到通过该制造设备以完全自动的方式获得滚动轴承、优选地大滚动轴承。此处有利的是，适于滚道的侧冷却系统被固定并且因此针对每个新的工件或滚道无需再以复杂的方式锁定。另一主题是用于对工件、优选地大滚动轴承进行感应硬化特别地进行选择表面层硬化的方法，其中，在第一方法步骤中通过感应器加热工件，其中，在第二方法步骤中通过直接布置在感应器上的侧冷却系统在空间上限制工件中的由感应器引起的加热。第一方法步骤和第二方法步骤优选地同时实现。因此，热传播有利地可以在产生之后尽可能立即地被限制在目标区域中。在另一实施方式中，通过驱动器使工件相对于包括感应器和侧冷却系统的系统、特别地相对于上述系统中的一个系统移动。在另一实施方式中，在第一方法步骤之前的零方法步骤中形成、优选地铸造和/或铣削工件。此处能够设想到在工件已经被铸造、锻造和/或铣削之后立即硬化工件。本专利技术的其他细节、特征和优点从附图以及参照附图的优选实施方式的下列描述中显露出来。附图仅说明了本专利技术的不限制重要的专利技术构思的示例性实施方式。附图说明图1以立体图示出了根据本专利技术的第一示例性实施方式的用于在硬化期间在空间上限制工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于工件(10)的在硬化过程中的空间上受限加热的系统(1)，其中，所述系统(1)包括用于部分地加热所述工件(10)的感应器(2)以及用于限制由所述感应器(2)在所述工件(10)中引起的热蔓延的侧冷却系统(3)，其中，所述侧冷却系统(3)直接布置在所述感应器(2)上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.21 DE 102014102288.21.一种用于工件(10)的在硬化过程中的空间上受限加热的系统(1)，其中，所述系统(1)包括用于部分地加热所述工件(10)的感应器(2)以及用于限制由所述感应器(2)在所述工件(10)中引起的热蔓延的侧冷却系统(3)，其中，所述侧冷却系统(3)直接布置在所述感应器(2)上。2.根据权利要求1所述的系统(1)，其中，所述侧冷却系统相对于所述感应器固定就位。3.根据权利要求1所述的系统(1)，其中，所述系统(1)以位置固定的方式布置，并且所述工件(10)能够相对于所述系统(1)沿处理方向(B)移动，其中，所述感应器(2)和所述侧冷却系统(3)沿所述处理方向彼此相邻地布置。4.根据前述权利要求中的一项所述的系统(1)，其中，所述侧冷却系统(3)包括具有出口孔(12)的基本本体，所述出口孔(12)用于引导包括淬火介质的冷却射流。5.根据权利要求3所述的系统(1)，其中，-所述出口孔(12)的直径和/或-所述出口孔(12)的方位适于所述工件(10)和/或适于由所述感应器(2)在所述工件(10)中引起的热蔓延。6.根据前述权利要求中的一项所述的系统(1)，其中，所述侧冷却系统(2)包括用于计量所述冷却射流的体积流量的减压器(17)和/或调整螺钉，其中，所述调整螺钉能够被固定。7.根据前述权利要求中的一项所述的系统(1)，其中，所述系统(1)包括直接布置在所述感应器(2)上并能够固定就位的另一...

【专利技术属性】
技术研发人员：马可·伯特兴，马蒂厄·朗厄尔斯，塔蒂亚娜·泽德勒，
申请(专利权)人：蒂森克虏伯罗特艾德有限公司，蒂森克虏伯有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE