[发明专利]用于渐进式表面淬火硬化的装置与方法

说明书

本发明公开了一种对工件(2)的闭合曲线轨迹(1)进行渐进式感应表面淬火硬化的方法，闭合曲线轨迹(1)和的淬火硬化设备(4)在馈进模式下彼此相对运动，以便从初始区(9)到结束区(10)淬火硬化闭合曲线轨迹(1)，设有未被淬火硬化的滑移区。根据本发明，工件(2)设有标志(7)，淬火硬化设备(4)具有用于感应所述标志(7)的传感器(8)。闭合曲线轨迹(1)和淬火硬化设备(4)沿着处理的方向(B)彼此相对移动，直到传感器(8)感应到标志(7)。一旦标志(7)被探测到，在淬火硬化设备(4)被启动之前，在处理的方向(B)上发生进一步的移动，闭合曲线轨迹(1)通过相对移动被淬火硬化。借助于传感器(8)标志(7)被再次感应到，随后淬火硬化设备(4)被停用。本发明还公开了适于执行上述方法的装置。

本发明涉及一种用于对工件的闭合曲线轨迹(特别是轴承圈的工作表面)进行渐进式感应表面淬火硬化的方法，该闭合曲线轨迹和具有电感器和喷水器的淬火硬化设备在馈进模式(feeding mode)下沿着处理的方向彼此相对运动，以便从初始区到结束区淬火硬化该闭合曲线轨迹，并且在初始区和结束区之间设有未被淬火硬化的滑移区。

将被淬火硬化的表面在淬火硬化设备之下通过通有交变电流的电感器而被加强热。喷水器被设置在处理方向上电感器的下游，冷却流体通过喷水器被施加到此前加热的表面以进行淬火。利用经常使用的材料，通过加热在表面层中形成了尽可能均匀的奥氏体，然后通过高冷却速率的淬火形成了尽可能高比例的马氏体。在这种情况下，淬火硬化的有效深度取决于表面层中的温度分布，并且可以在感应淬火硬化期间例如借助于频率(其可以具体处于3 kHz至8 kHz之间)和功率输出进行改变。

为了淬火硬化闭合曲线轨迹，例如是轴承圈的工作表面(running surface)，该闭合曲线轨迹可以连续移动经过一个固定的淬火硬化设备。当然，对等地，工件可以保持不动，而淬火硬化设备沿着待淬火硬化的表面移动。原则上，也可以在载体上夹紧工件。

在轴承圈是用于大滚动轴承的情况下，一种轴承圈移动经过固定的淬火硬化设备的方法已经证明是成功的。特别地，轴承圈可垂直或成一角度布置，轴承圈的移动然后能够借助支撑辊装置来进行移动。

原则上，存在这样的问题，即已经淬火硬化的区域不能被再次加热到使硬度属性又失去了的温度。在闭合曲线轨迹的情况下，例如是轴承圈的工作表面，未硬化的滑移区因此被设置在初始区(淬火硬化开始的地方)和结束区(最后淬火硬化的地方)之间。未硬化的滑移区通常具有10毫米至20毫米的宽度，在滚动轴承的情况下铲磨滑移区是众所周知的，这是为了使滚动体在那里没有轴承接触。

为了形成具有给定宽度的滑移区，当接通或断开淬火硬化设备的电源时，淬火硬化设备相对于待淬火硬化表面的位置必须是已知的。通常，组件上滑移区的适当长度是基于定向试验而确定的，淬火硬化设备以及用于控制设备的相应参数随后被转移到后续的工件。

然而，必须考虑到以下方面，即在后续工件的情况下，因为干扰影响滑移区的宽度可能变化。首先，工件有一定的容差，因此例如，轴承圈略微不同的直径可能还有如下效果：获得了淬火硬化设备沿着工作表面的不同路径。此外，借助于淬火硬化设备的加热引起工件膨胀，热膨胀的变化也可能导致滑移区的不同长度。最后，在驱动淬火硬化设备或工件时也可能存在不准确的问题。例如，如果垂直布置的轴承圈在其下侧被支撑在辊上并且由辊驱动，辊和轴承圈之间的滑动也会导致偏差，如果轴承圈的位置是从辊的旋转位置或旋转速度推断出的话。

文件DE102005006701B3，DE102006003014B1和DE102008033735A1披露了工件的环表面的感应表面淬火硬化的方法。在该方法的例子中，通过使用两个电感器，避免或减小了滑移区，其中两个电感器从初始区开始彼此相反移动。初始区在本例中可以被完全淬火硬化，因为通过两个电感器可以实现均匀加热或至少基本均匀加热。两个电感器随后彼此相反移动，并且最终在结束区走到一起，该结束区在环表面上与初始区相对。当两个电感器从两侧到达彼此时，结束区也仅被加热一次。由于两个电感器不能不受限制地彼此接近，因此结束区可用附加电感器初始预热。所描述的方法的缺点是，特别是对大滚动轴承的例子来说，在具有相反运动的电感器的淬火硬化设备方面花费高昂。