Das Induktionshärten ist ein technisches Verfahren zum Härten von Oberflächen bei Werkstücken aus Stahl.

Induktionshärten

Das Induktionshärten basiert auf einer schnellen Erwärmung die durch mittlere bis hohe Frequenzen am Induktor erreicht wird, dessen Form von der des Werkstücks oder der Form des zu glühenden Teils des Werkstücks abhängt.

Wird am Induktor Wechselstrom angelegt, so wird auf der Oberfläche des zu härtenden Werkstücks ein wechselndes Magnetfeld induziert, wodurch Wirbelströme entstehen. Diese Wirbelströme erhitzen die Werkstückoberfläche sehr schnell auf die zum Härten benötigte Temperatur, sodass das Werkstück anschliessend zum härten abgeschreckt werden kann.

Die Firma Rajmont s.r.o. hat für das Induktionshärten, Induktionsglühen und das Induktionslöten Hoch- und Mittelfrequenzanlagen in verschiedenen Leistungsstufen entwickelt um ein breites Spektrum an Fertigungstechnologien abzudecken.

Typ	Leistung [kW]	Frequenz	Kühlwasserverbrauch
HFR 10	10	50-500 kHz	8 Lt./ Max. 25°C
HFR 15	15	50-500 kHz	10 Lt./ Max. 25°C
HFR 22	22	50-500 kHz	15 Lt./ Max. 25°C
HFR 50	50	50-500 kHz	40 Lt./ Max. 25°C
HFR 80	80	50-500 kHz	70 Lt./ Max. 25°C
HFR Generatoren sind lieferbar von 3kW bis 350 kW mit einer Arbeitsfrequenz von 60 bis 800 kHz.

Gründe für die Nutzung von Hoch- und Mittelfrequenzgeneratoren für das Induktionshärten:

während des Betriebs entsteht kein Kontakt zwischen dem zu bearbeitenden Material und der Spule
hohe Leistungsdichte und schnelle Erwärmung
leichte Regelung der Temperatur des Metalls
präzise Bestimmung der zu erwärmenden Bereiche
Einfachheit des Vorgangs
Enorme Vielseitigkeit der Erwärmung
Hoher Wirkungsgrad
Gute Arbeitsbedingungen und minimaler negativer Einfluss auf den Lebensraum

Die verdeutlichten Punkte zeigen klar dass die induktive Erwärmung im Bereich des Härtens unersetzbar ist, denn ohne diese technischen Voraussetzungen wäre das Realisieren mancher technischer Lösungen nicht möglich. Zum Beispiel das Härten der Welle eines Turbokompressors auf einer Einhärttiefe von 1- 1,5 mm um die erforderliche Härtezuname von +- 5 HRC bei wiederholenden Arbeitsschritten, wäre mit Hilfe eines Gasofens oder eines Widerstandsofens nicht realisierbar.

Vorteile von HFR Volltransistorgeneratoren für das Induktionsglühen

Der Vorteil des HFR Transistorgenerators ist die Möglichkeit die Leistung im Hochfrequenzbereich von 0 bis 100% bei gleichzeitiger Erhaltung der Stabilität der Parameter zu regulieren. Dies ist vor allem beim Einsatz in der Automobilindustrie von grosser Bedeutung, wo die Art der Behandlung jedes Bauteils aufgrund geltender Normen nachweisbar sein muss. Der Hochfrequenzgenerator wird von einem gleichgeschalteten Regler gesteuert, denn wir haben bewusst die Verwendung eines Thyristors vermieden, welcher die Regulierbarkeit auf 20 bis 100% Leistung senkt, wobei die Qualität der Erwärmung im Verlauf der Leistung variiert.

Die Aufgabe der Gleichstrommaschine beim beschriebenen Halbleitergenerator ist:

galvanische Trennung des Generators vom Stromnetz
das Liefern von Gleichstrom und Gleichspannung für den Hochfrequenzgenerator
das gleichmäßige Regulieren des Stroms, der Spannung, gegebenenfalls der Leistung und gleichzeitig das Abschalten der Energie an der Einheit.

Die galvanische Trennung des Hochfrequenzgenerators vom Stromnetz ist vor allem bei Kurzschlüssen zwischen dem Induktor und metallischen Teilen der Anlage wichtig. Gleichzeitig besteht ein Schutz bei der Bedienung des Generators im Fall eines ungewollten Kontakts mit dem Induktor. Zum galvanischen Trennen vom Stromnetz benutzt man üblicher Weise einen so genannten Trenntransformator. Dessen Trennwirkung ist jedoch für Frequenzen im Bereich von 100 kHz nicht ausreichend. Eine optimale galvanische Trennung kann hier mit Hilfe eines Schaltnetzteils mit einem Impulstransformator bewerkstelligt werden und weitere Vorteile, wie ein höherer Wirkungsgrad, geringe Abmessungen und ein vergleichsweise deutlich geringeres Gewicht (z.B. wiegt ein 15kW Dreiphasentransformator ungefähr 170- 200kg, wobei ein vergleichbares Schaltnetzteil ca. 20kg wiegt).

Neu entwickelte Schaltnetzteile werden auf Kundenwunsch gefertigt ausgeliefert. Zu den Referenzkunden für Schaltnetzteile gehört zum Beispiel die Firma Siemens.

Kühlkreis mit Wärmetauscher

Um ein Ableiten der Wärme aus dem Inneren des Hochfrequenzgenerators zu gewährleisten wurde ein eigener Kühlkreis mit entmineralisiertem Wasser und Wärmetauscher entwickelt. Auf diese Weise wird langfristig eine gleichbleibende Qualität der Kühlflüssigkeit ohne ein Risiko für die Entstehung von Wasserstein, Ablagerungen oder anderen Unreinheiten. Das Konzept dieses Systems ist für eine Verringerung der Stellfläche und eine langfristige Zuverlässigkeit ausgelegt.