CN107760834A - 加热装置以及加热方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种加热装置以及加热方法,所述加热装置对含有金属的工件进行加热，所述加热装置包括：第1加热器，所述第1加热器对工件中的第1部位进行加热；以及第2加热器，所述第2加热器对工件中的不同于所述第1部位的第2部位进行加热，所述第1加热器为通过对工件进行通电而使工件升温的电极部，所述第2加热器为显示比所述电极部高的电阻值并通过通电而发热的电阻体，所述第1加热器和所述第2加热器是一体的。与通过1个加热器对工件整体进行加热并使之升温的情况相比,本发明的加热装置能够使工件整体均匀升温。

Description

加热装置以及加热方法

本申请是申请号为201380017098.5的原申请的分案申请。该原申请的申请日为2013年3月13日，该原申请的发明名称为“加热装置以及加热方法”。

相关申请的交叉引用

原申请要求2012年3月28日在日本专利局提交的日本发明专利申请第2012-74250号的优先权,所述日本发明专利申请的全部内容通过引用而并入本文。

技术领域

本发明涉及一种用于对工件进行“淬火”或“回火”等热处理的加热装置以及其加热方法。

背景技术

例如,在专利文献1所记载的钢的加热方法中,通过对作为加热对象的工件进行直接通电的直接通电加热方式,或者使感应电流产生于工件中的感应加热方式而对工件进行加热。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开第2003-73737号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是,在直接通电加热方式中,因为电极夹持部等配置有通电电极的部位与通电电极间等相比,实际上流动的电流值(电流密度)小,所以发热量小,难以使工件整体升温至热处理温度。

感应加热方式通过使感应电流产生于工件中而使工件发热。因为感应加热方式难以使得感应电流的电流密度均匀分布于工件整体,所以难以使工件整体升温至热处理温度。

对此,如果采用大气炉等由被加热的气氛对工件进行加热的加热方式,则可使工件整体暴露于高温气氛中。与直接通电方式以及感应加热方式相比，通过使工件整体暴露于高温气氛中能够使工件整体均匀升温至热处理温度。

但是,因为在采用大气炉等的加热方式中,与直接通电方式以及感应加热方式相比使工件升温至热处理温度所需要的时间长,所以在生产性等方面存在困难。

本发明的1个方面在于希望提供一种使工件整体快速升温的加热装置。

解决问题的技术方案

本发明为对含有金属的工件进行加热的加热装置,所述加热装置的特征在于，包括：第1加热器，所述第1加热器对工件中的第1部位进行加热；以及第2加热器，所述第2加热器对工件中的不同于所述第1部位的第2部位进行加热，所述第1加热器为通过对工件进行通电而使工件升温的电极部，所述第2加热器为显示比所述电极部高的电阻值并通过通电而发热的电阻体，所述第1加热器和所述第2加热器是一体的。

由此,在本发明中,在第1加热部中,由多个加热器、即由第1加热器以及第2加热器进行分担而对工件进行加热,因此,例如,与通过1个加热器对工件整体进行加热并使之升温的情况相比,能够使工件整体均匀升温。

此外,发明还提供一种加热方法，其为对含有金属的工件进行加热的加热方法，所述加热方法的特征在于，包括：第1加热工序，所述第1加热工序将工件加热升温至规定温度；以及第2加热工序，所述第2加热工序在被加热的气氛中或者在真空中，对被搬入所述第2加热工序的、通过所述第1加热工序升温了的工件进行加热，在所述第1加热工序中，通过第1加热器对工件中的第1部位进行加热，并且，通过第2加热器对工件中不同于所述第1部位的第2部位进行加热，所述第1加热器为通过对工件进行通电而使工件升温的电极部，所述第2加热器为显示比所述电极部高的电阻值并通过通电而发热的电阻体，所述第1加热器和所述第2加热器是一体的。

由于第2加热部在被加热的气氛中或者在真空中对工件进行加热,所以与大气炉等一样地,能够使工件整体均匀升温。在该情况下,由于在通过第2加热部进行加热之前,通过第1加热部对工件进行预备加热,所以能够使工件快速升温。因此,在本发明中,能够使工件整体快速升温。

以下,参照附图对本发明的实施方式的一例进行说明。

附图说明

图1是本发明的实施方式的加热装置1的概念图。

图2是本发明的第1实施方式的第1加热器3A的概念图。

图3A是本发明的第2实施方式的第1加热器3A的概念图,图3B是本发明的第2实施方式的通电电极3C的概念图。

附图标记的说明

1…加热装置

3…第1加热部

3A…第1加热器

3B…第2加热器

3C…通电电极

3D…电阻体

3E…电极部

5…第2加热部

H1…通电加热区域

H2…非通电加热区域

具体实施方式

以下所说明的“发明的实施方式”表示实施方式的一例。即,权利要求书中所记载的发明特定事项等不限于下述实施方式所示出的具体方法或结构等。

而且,本实施方式为将本发明的加热装置以及加热方法应用于用以对车辆用稳定器(以下,称为工件。)进行热处理的加热装置中的实施方式。

附带说明一下,车辆用稳定器为连结左右的悬架装置的金属制的扭杆。此外,热处理指淬火、回火或者消除应力退火等。

(第1实施方式)

1.加热装置的构成

图1是表示对作为加热对象的工件W进行热处理的加热装置1的概要的图。在图1中,工件W的传送方向用箭头d表示。

第1加热部3执行将工件W加热升温至规定温度的第1加热工序。第2加热部5执行对通过第1加热部3升温了的工件W进行加热的第2加热工序。

如图2所示,第1加热部3构成为具有第1加热器3A以及第2加热器3B。第1加热器3A为通过对工件W进行通电而使该工件W升温的通电加热器。该第1加热器3A对工件W中的相当于一对通电电极3C之间的部位(以下,称为通电加热区域(在各图中以“H1”表示)。)进行加热。

第2加热器3B为通过使感应电流产生于工件W中而使工件升温的感应加热器。该第2加热器3B对工件W中的不同于通电加热区域的部位(以下,称为非通电加热区域(在各图中以“H2”表示)。)进行加热。

此外,虽然不能明确地区别通电加热区域和非通电加热区域,但是,大致上能够以通电电极3C为界对通电加热区域和非通电加热区域进行区别。因此,在本实施方式中,从各通电电极3C直至工件W的端部的区域为非通电加热区域。

附带说明一下,第1加热器3A所进行的加热以及第2加热器3B所进行的加热可以如图2所示分为2个工序执行,但是,本发明不限于此,第1加热器3A所进行的加热和第2加热器3B所进行的加热也可以同时执行。

此外,当第1加热器3A所进行的加热以及第2加热器3B所进行的加热分为2个工序执行时,可以先执行任意1个。在本实施方式中,在执行第2加热器3B所进行的加热之前,先执行第1加热器3A所进行的加热。

第2加热部5在被加热的气氛中或者在真空中对通过第1加热部3升温了的工件W进行加热。而且,在本实施方式中,作为第2加热部5，采用电热炉等大气炉。而且,在气氛中进行加热时,优选通过氮气等惰性气体的气氛来进行加热。

而且,在第1加热部3中,使工件W升温至热处理温度(例如,500℃)或者升温至该热处理温度以下的规定温度(例如,490℃)。在第2加热部5中,对通过第1加热部3升温了的工件W进行加热,使其升温至热处理温度。之后,使工件W的温度在热处理温度下保持预先设定的规定时间。

而且,之后,通过空冷或者水冷等冷却方法对结束了在第2加热部5中的加热处理的工件W进行冷却,从而结束对工件W的热处理。

2.加热装置以及加热方法的特征

在本实施方式中,在第1加热部3中,使用多个加热器,即使用第1加热器3A以及第2加热器3B通过分担而对工件W进行加热。因此,例如与通过1个加热器对工件W整体进行加热并使其升温时相比,能够使工件W整体均匀升温。

此外,由于第2加热部5在被加热的气氛中或者在真空中对工件W进行加热并保持,因此,与大气炉等一样地,能够在使工件W整体均匀升温的状态下,保持工件W的温度。

此时,因为在通过第2加热部5进行加热之前,通过第1加热部3对工件W进行预备加热,所以能够在使工件W快速升温之后,通过第2加热部5对工件W进行加热并保持。因此,在本实施方式中,能够使工件W整体快速升温。

此外,因为通过使工件W整体快速升温,能够大幅度地缩短将工件W升温至热处理温度所需要的时间,所以能够实现加热装置1的小型化、运作费用的降低、以及生产周期的短缩。

此外,在本实施方式中,由于作为第1加热器3A使用通电加热器,所以不会过大地受到工件W形状的影响,而仅通过对通电电极3C进行通电,便能够容易地在短时间内使通电加热区域整体升温。

但是,假如仅由第1加热器3A、即仅由通电加热器构成第1加热部3,则会因为在非通电加热区域中几乎不会流动有电流,而存在“不能对非通电加热区域进行加热”的问题。

此外,假如仅由第2加热器3B、即由感应加热器构成第1加热部3,则难以使感应电流的电流密度均匀分布于工件W整体。因此,产生于工件W内部和表面的感应电流的电流密度不同,从而存在“难以使工件W整体均匀升温且保持”的问题。

而且,为了通过感应加热器使工件W整体均匀升温,需要采用下列加热方法：(a)对线圈施加低频率的电流,(b)通过较长的升温时间对工件W进行缓慢地升温和加热,或者(c)变更频率、输出功率以及通电时间等条件多阶段地使工件进行升温等。因此,不能使工件W整体快速升温。

对此,在本实施方式中,对于工件W中的通电加热区域,通过对第1加热器3A、即对通电加热器进行通电,能够容易地使通电加热区域整体在短时间内均匀升温。

另一方面,非通电加热区域为从通电电极3C直至工件W的端部的区域。因为与通电加热区域相比该非通电加热区域为非常小的区域,所以在非通电加热区域中感应加热器所产生的电流密度差的影响小。因此,即使是感应加热器,若在非通电加热区域中,则不会对工件W整体的升温产生大的影响,从而能够使该区域的内部及表面均匀升温。

如上所述,在本实施方式的加热装置1中,通过感应加热器来弥补通电加热器的缺点,从而能够使工件W整体快速升温并进行保持。

(第2实施方式)

在第1实施方式中,第1加热器3A与第2加热器3B是分体的,但是,在本实施方式中,第1加热器3A和第2加热器3B是一体的。

即,在本实施方式中,如图3A所示,由通过通电而发热的电阻体3D来构成第2加热器3B,并且,通电电极3C的电极部3E和电阻体3D是一体的。而且,在本实施方式中,当对一体化的电极部3E和电阻体3D进行统称时,将其称为通电电极3C。

电极部3E为用于对工件W、即对通电加热区域进行通电的电极,该电极部3E相当于第1实施方式中的通电电极3C。电阻体3D具有比电极部3E高的电阻值,并通过被通电而发热。

由此,通电加热区域发热并升温,并且因电阻体3D发热通电电极3C也升温,所以通过升温的通电电极3C，非通电加热区域也被加热并升温。因此,仅通过对通电电极3C进行通电,便能够对通电加热区域以及非通电加热区域、即对工件W整体进行加热并使之升温。

而且,电极部3E含有例如Cu系材料(包含Cu合金。)等电阻值低的材料。另一方面,电阻体3D含有例如具有与Fe系材料等类似的电阻特性的材料。

附带说明一下,当工件W为弹簧钢时,电阻体3D也可以含有具有与弹簧钢相同的电阻值的Fe系材料。而且,对于线径细的工件W,当想要使通电电极3C变大时等,电阻体3D也可以含有电阻值大于Fe系材料的不锈钢或因科镍合金(注册商标)等。

此外,如图3B所示,电极部3E以夹着电阻体3D的方式设置在电阻体3D的两侧。而且,如图3A所示,一对通电电极3C配置为如下状态:电极部3E以夹持工件W的方式与工件W接触。而且,在电极部3E中的、与工件W接触的部位形成有沿着工件W的表面形状弯曲的接触面。由此,通过使电极部3E和工件W的接触面积增大,来降低在接触部产生的接触电阻。

另一方面,电阻体3D位于设置在通电电极3C的一对电极部3E之间、即与电极部3E中的、不与工件W接触的一侧相连接,从而不与工件W直接接触。而且,对于电极部3E以及电阻体3D,即本实施方式的通电电极3C的通电条件如下所示。

即,在本实施方式中,以使下式成立而进行通电。

α×RW/(mW×CpW)≦RE/(mE×CpE)

在上式中,工件W的电阻值为RW,工件W的质量为mW,工件W的比热为CpW,电阻体3D的电阻值为RE,电阻体3D的质量为mE,电阻体3D的比热为CpE,根据通电开始时的电阻体3D的温度而确定的系数为α。

附带说明一下,当加热装置1连续运行时(电阻体3D的温度高时),本实施方式的系数α为例如0.7～0.8,当加热装置1开始运行时或者间歇运行时(电阻体3D的温度低时),本实施方式的系数α为例如1。

(其他实施方式)

在上述实施方式中,第2加热器3B由感应加热器或者电阻体构成,但是,本发明不限于此。第2加热器也可以是,例如：火焰加热；通过由反射镜对光进行聚光而对工件W进行加热的聚焦炉；通过使加热了的固体颗粒流动而使固体颗粒与工件W相接触从而对工件W进行加热的流化床加热炉；向工件W喷吹被加热的气体的加热手段；或者使用红外线、等离子体、硝石或过热蒸气等的加热手段等。

此外,在上述实施方式中,第1加热器3A由通电加热器构成,但是,本发明不限于此。第1加热器3A也可以是,例如,上述加热手段的任一种。

此外,在上述实施方式中,将稳定器作为工件W对本发明进行了说明。但是,本发明的适用对象不限于稳定器，也可以将线圈弹簧、扭杆、板弹簧等其他的金属制品作为加热对象。

此外,本发明并不限于上述实施方式,在不脱离权利要求书中所记载的本发明主旨的范围内可以以各种形式实施。

而且,对于不需要在非通电区域进行热处理的工件W,也可以采用废除第2加热器3B的第1加热部3。附带说明一下,“不需要在非通电区域进行热处理的工件W”是指,例如,(a)制品的规格上,不需要进行热处理的工件W,(b)热处理后,切断除去非通电区域的工件W等。

Claims (4)

1.一种加热装置，其为对含有金属的工件进行加热的加热装置，所述加热装置的特征在于，包括：

第1加热器，所述第1加热器对工件中的第1部位进行加热；以及

第2加热器，所述第2加热器对工件中的不同于所述第1部位的第2部位进行加热，

所述第1加热器为通过对工件进行通电而使工件升温的电极部，

所述第2加热器为显示比所述电极部高的电阻值并通过通电而发热的电阻体，

所述第1加热器和所述第2加热器是一体的。

2.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，

所述第1部位为工件中相当于所述电极部的通电电极间的部位，

所述第2部位为工件中除了相当于所述通电电极间的部位之外的部位。

3.一种加热方法，其为对含有金属的工件进行加热的加热方法，所述加热方法的特征在于，包括：

第1加热工序，所述第1加热工序将工件加热升温至规定温度；以及

第2加热工序，所述第2加热工序在被加热的气氛中或者在真空中，对被搬入所述第2加热工序的、通过所述第1加热工序升温了的工件进行加热，

在所述第1加热工序中，通过第1加热器对工件中的第1部位进行加热，并且，通过第2加热器对工件中不同于所述第1部位的第2部位进行加热，

所述第1加热器为通过对工件进行通电而使工件升温的电极部，

所述第2加热器为显示比所述电极部高的电阻值并通过通电而发热的电阻体，

所述第1加热器和所述第2加热器是一体的。

4.根据权利要求3所述的加热方法，其特征在于，

所述第1部位为工件中相当于所述电极部的通电电极间的部位，

所述第2部位为工件中除了相当于所述通电电极间的部位之外的部位。