CN202679687U

CN202679687U - 一种使用电磁感应加热待加工材料的设备

Info

Publication number: CN202679687U
Application number: CN 201220211558
Authority: CN
Inventors: 李维旺
Original assignee: TIANJIN RONGZHIBAO TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: ANHUI KELISITE NEW MATERIAL CO., LTD.
Priority date: 2012-05-12
Filing date: 2012-05-12
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2022-05-12

Abstract

本实用新型涉及一种使用电磁感应加热待加工材料的设备，该设备包括：两个相对于彼此可移动的模壳，所述两个模壳由导电材料制成并包括模制区；感应装置，用于产生包围所述模壳的磁场，该感应装置包括多组导电线圈，每组导电线圈分为两个可分离的部分，每一可分离的部分固定连接到模壳之一，上述两个可分离的部分通过至少一个电接触器电连接；在除所述模制区之外的区域，所述两个模壳中的至少一个的设置为：在面对该感应装置的面上涂覆有防止所述磁场透入所述模壳的由非磁性材料制成的屏蔽层；所述磁场在每个模壳的所述模制区的表面处感生电流，因此使加热局部化于所述模制区和所述待加工材料之间的界面处。

Description

一种使用电磁感应加热待加工材料的设备

技术领域

本实用新型涉及一种使用电磁感应加热的设备，尤其用于加工或模制热塑性或热固性材料。

背景技术

[0002] 为了实现塑料部件或复合材料部件的模制，现有技术的感应加热法具有加热大部分模壳的缺点。

发明内容

本实用新型提供一种使用电磁感应加热加工材料的设备，其将电磁感应加热限制于表面，以使加热局部化于模具/材料界面处，由此限制能量消耗并因此提高了设备的能量效率。因为模具体积的很小部分进行了感应加热，所以随着加热时间和冷却时间的减少还提高了生产率。

本实用新型的目的还在于降低设备的成本。

本实用新型由此涉及一种使用电磁感应加热待加工材料的设备，该设备包括：两个相对于彼此可移动的模壳(10、20)，所述两个模壳由导电材料制成并包括设计成与所述待加工材料接触的模制区(12、22)；以及感应装置(30)，所述感应装置用于产生包围所述模壳的磁场，该感应装置30包括多组导电线圈，每组导电线圈分为两个可分离的部分（32、34），每一可分离的部分固定连接到模壳之一，并能够随各自的模壳移动，上述两个可分离的部分(33、34)通过至少一个电接触器(36)电连接，所述电接触器能够在加工期间在一个模壳(10、20)相对另一个模壳移动的过程中维持接触；在除所述模制区(12、22)之外的区域，所述两个模壳(10、20)中的至少一个的设置为：在面对该感应装置的面上涂覆有防止所述磁场透入所述模壳(10、20)的由非磁性材料制成的屏蔽层(14、24)；在模制阶段期间所述模壳彼此电绝缘，使得所述两个模壳的相对面限定空气间隙(42)，所述磁场在所述空气间隙中流动并在每个模壳(10、20)的所述模制区(12、22)的表面处感生电流，因此使加热局部化于所述模制区和所述待加工材料之间的界面处。

根据一个实施方案，两个模壳涂覆有屏蔽层。

根据一个实施方案，模壳包含磁性化合物，其优选具有高的相对磁导率和电阻率，例如基于镍的钢、基于铬的钢和/或基于钛的钢。

根据一个实施方案，屏蔽层还覆盖两个模壳的两个相互面对的面的至少一个的不构成模制区的部分。

根据一个实施方案，屏蔽层包含低电阻率的非磁性材料，例如铜或铝。

附图说明

通过参照附图的非限制性的实施例，从下面的描述会显示出本实用新型的其它特征和优点。

图1显示根据本实用新型的设备；

图2显示在材料加工过程中的图1的设备；

图3A和3B显示用于如图1所示设备的感应装置的两种不同的布置，这些图对应于沿图2的剖线3-3的图。

具体实施方式

如图1和2所示的模制设备包括两个相对于彼此移动的模壳10和20。所述模壳10、20由磁性材料制成，其一部分分别构成模壳10的模制区12和模壳20的模制区22。模制区12、22位于模壳的两个相对的面上。

与电流发生器并联或串联电连接的感应装置30的网络位于模壳的周围。该感应装置包括多组导电线圈，每组导电线圈分为两个可分离的部分（32、34），每一可分离的部分固定连接到模壳之一，并能够随各自的模壳移动，上述两个可分离的部分(33、34)通过至少一个电接触器(36)电连接，所述电接触器能够在加工期间在一个模壳(10、20)相对另一个模壳移动的过程中维持接触。

在除模制区12、22之外的区域，每个模壳10、20的一部分外表面衬有屏蔽层14、24。在该实施例中，所述屏蔽层覆盖模壳的设置为面对感应装置30的外表面和两个模壳的相对的面的一部分。然而，模壳不面对感应装置的外表面(即与图1的平面平行的面)不必涂覆屏蔽层，这是因为所产生的磁场对这些面的影响非常有限。

图1显示模制前彼此隔开一定距离的两个模壳，图2与图1类似并且显示在模制操作期间的两个模壳。

如图2所示，在材料40的加工过程中，该材料夹紧在两个模壳的模制区12、22之间并保持在压力下。然后该材料在这两个模壳10、20之间提供电绝缘。通过该电绝缘，由两个模壳的相对表面限定的空间构成能够使磁场在该空间中环流的空气间隙42。

当包括导电线圈30的感应装置通过交变电流Ii时，所述感应装置产生包围模壳10、20的磁场。

如此产生的磁场跨越模壳并在空气间隙中即在模壳之间环流。

磁场在与电流Ii的方向相反的方向感生电流，并且空气间隙的存在使得能够产生在两个模壳的每一个的表面上流动的感生电流Ic1和Ic2。

屏蔽层防止磁场到达除模制区之外的模壳。因此这些感生电流Ic1和Ic2主要在模制区的表面上具有热作用，从而所述模制区的表面是通过感应装置的作用而被加热的主要区域。由于所述屏蔽是非磁性的，所以其几乎没有被感应加热。

由于空气间隙42的存在具有使磁通量在其内集中的作用，所以本实用新型的设备是尤其有效的，由此进一步增强磁场在模制区处的作用，并且因此将感应能量提供于模制区的表面。

因此，根据本实用新型的一个设备具有直接在模制区/材料界面处而不是模壳的厚度内来局部加热模制区的优点。这相当于明显节省了能量。这类的设备还具有简单和制造成本低廉的优点。

因为空气间隙42(图3a和3b)使由感应装置提供的能量“均匀分布”，所以空气间隙还具有限制感应装置的几何形状和/或分布对所产生加热的影响的作用。因此，均匀地分布在模具长度上的感应线圈30′₁～30′₄(图3b)实际上具有与分布在较短长度上的相同数量的感应线圈30₁～30₄(图3a)相同的效果。该布置使得可以随意地选择感应线圈的分布。

用于形成屏蔽的非磁性材料优选具有低电阻率，以限制能量损失。所述材料例如为铜或铝。

用于模壳的磁性材料是磁性化合物，其可以具有高于铜的居里(Curie)温度以及电阻率，例如基于镍的钢合金、基于铬的钢合金和/或基于钛的钢合金。因为模壳的高电阻率能够更有效地感应加热，所以其是优点。然而，必须注意到构成模壳的材料的磁导率也影响感应加热的效率。实际上，如果我们参考上式，则高的相对磁导率导致较低的磁场穿透深度，因此相同量的能量分布在更有限的区域上，其结果是更强地加热。

当材料具有居里点时，在接近于该居里点的温度下模壳的材料失去其磁性，并且感应加热急剧减小，由此能够将加热温度调节到居里点附近。

如图1和2所示的设备具有冷却系统，以能够高速率地通过加热制造或加工部件，在两个加工操作之间进行所述冷却。为此，在每个模壳中，提供能够使冷却液体在模制表面12、22附近流动的通道18、28的网络。第一因为所述金属模壳是高度导热的、第二因为所述通道可以设置得尽可能靠近模制区12、22，所以如此得到的冷却进行得非常好。

在模制复合材料的情况下，在加热和成形循环后，利用冷却使复合材料以其限定的形式凝固。

与已知的系统不同，本实用新型的装置将磁场作用和热效应集中在模制区附近。结果，由于使加热更局部化，所以在冷却过程中散逸的热能更少，因此冷却过程更快。由此，降低了设备的循环时间，因此显著地提高了生产率。

由于感应装置由固定连接到模具上的两个可分离的部分32、34构成，所以两个模壳易于分离。这能够在模制之后快速地取出部件40，因此有助于以高的速率制造。在材料加工期间，通过电接触器36确保感应装置网络的两个部分32、34之间的电连续性。该接触器允许感应装置网络的两个部分32、34相对移动，这是因为材料的加工通常在恒定压力下进行，但这导致材料厚度的减小，由此导致两个模壳10、20之间的距离减小。

因此，应用该设备进行生产主要包括四个步骤：

-将待加工部件的一种或更多种材料置于设备的下模壳上，

-加热两个模制区，并对所述两个模制区之间的材料施加压力给定的时间，

-对所述模壳进行冷却，以冷却所述部件；

-升高上模壳并弹出/移出所述部件。

此上述各步骤广泛地受益于通过根据本实用新型的设备提供的优点，尤其是在生产率方面：对模制区的局部加热使循环时间最小化。

通过增加或除去屏蔽层的部分易于调整加热区，这提供大的灵活性：根据第一次测试期间得到的结果，容易改变设备。

最后，因为屏蔽层14、24不需要任何复杂或昂贵的制造，所以经济地制造设备。

Claims

1.一种使用电磁感应加热待加工材料的设备，该设备包括：

-两个相对于彼此可移动的模壳(10、20)，所述两个模壳由导电材料制成并包括设计成与所述待加工材料接触的模制区(12、22)，其特征是，该设备还包括：

-感应装置(30)，所述感应装置用于产生包围所述模壳的磁场，该感应装置（30）包括多组导电线圈，每组导电线圈分为两个可分离的部分（32、34），每一可分离的部分固定连接到模壳之一，并能够随各自的模壳移动，上述两个可分离的部分(32、34)通过至少一个电接触器(36)电连接，所述电接触器能够在加工期间在一个模壳(10、20)相对另一个模壳移动的过程中维持接触，

在除所述模制区(12、22)之外的区域，所述两个模壳(10、20)中的至少一个的设置为：在面对该感应装置的面上涂覆有防止所述磁场透入所述模壳(10、20)的由非磁性材料制成的屏蔽层(14、24)，

在模制阶段期间所述模壳彼此电绝缘，使得所述两个模壳的相对面限定空气间隙(42)，所述磁场在所述空气间隙中流动并在每个模壳(10、20)的所述模制区(12、22)的表面处感生电流，因此使加热局部化于所述模制区和所述待加工材料之间的界面处。

2.根据权利要求1所述的使用电磁感应加热待加工材料的设备，其特征是，所述两个模壳(10、20)涂覆有屏蔽层(14、24)。

3.根据权利要求1或2所述的使用电磁感应加热待加工材料的设备，其特征是，所述屏蔽层(14、24)还覆盖所述两个模壳的两个相对面中至少一个的不构成模制区的部分。