JP2006289425A - 熱間プレス成形方法およびその装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 加熱された金属板を被加工材としてプレスし、プレス加工の開始直後から被加工材を冷却して成形する金属板の熱間プレス成形装置および方法において、被加工材の加熱装置として、誘導加熱、通電加熱または輻射加熱による一次加熱手段と、輻射伝熱による二次加熱手段とを有し、誘導加熱、通電加熱または輻射加熱の一次加熱の後に、輻射伝熱による二次加熱を行う。
【選択図】 図3
Description
しかしながら、前記文献記載の技術では、比較的単純な形状の金属板にはその効果を発揮するものの、高精度で均一な温度分布を形成することは出来なかった。また、より複雑な形状をした金属板の場合には、取り付ける電極数の増加や複雑な電流制御をすることによって理論的には実現不可能ではないが、工業的かつ経済的には複雑な形状をした金属板を均一に加熱することはできなかった。
(a)金属板を高精度に均一温度にするためには、輻射伝熱による手段が最も有効であるが、金属板の加熱には時間を要すること。
(b)熱間プレス成形装置の生産性を向上する、すなわち、金属板の昇温時間(タクトタイム)を短くするためには、1次加熱を行った後に、2次加熱を行うことが有効であること。
(c)輻射伝熱は金属板表面の状態により熱吸収率が変化し、1次加熱で金属板表面の酸化または合金化を進めることで、輻射による2次加熱に要する時間を短縮できること。
(d)比較的急速な加熱ができる通電加熱または誘導加熱で1次加熱を行った後、輻射伝熱による手段によって2次加熱を行うことで、金属板の昇温時間をより短縮できること。
(1)加熱された金属板を被加工材としてプレスし、プレス加工の開始直後から被加工材を冷却して成形する金属板の熱間プレス成形装置において、被加工材の加熱装置として、誘導加熱、通電加熱または輻射加熱による1次加熱手段と、輻射伝熱による2次加熱手段とを有することを特徴とする金属板の熱間プレス成形装置。
(2)前記輻射伝熱による2次加熱手段が、電気ヒーター、ラジアントチューブバーナー、近赤外線ランプのいずれか1つまたは2つ以上の組み合わせであることを特徴とする前記(1)に記載の金属板の熱間プレス成形装置。
(4)前記搬送装置が、ウォーキングビーム、プッシャー&スライダー、ベルトコンベア、チェーンコンベア、プレスのトランスファーアームのいずれか1つまたは2つ以上の組み合わせであり、輻射伝熱による2次加熱手段が、搬送経路の一部または全体を加熱するように搬送装置に固定されていることを特徴とする前記(3)に記載の金属板の熱間プレス成形装置。
(6)前記輻射伝熱による2次加熱手段の加熱領域を待機中の金型間に設置可能であることを特徴とする前記(3)または(5)に記載の金属板の熱間プレス成形装置。
(8)前記1次加熱による被加工材の加熱速度が10℃/秒以上でかつ、2次加熱直後の被加工材の温度偏差が100℃以内であることを特徴とする前記(7)に記載の金属板の熱間プレス成形方法。
(9)前記1次加熱において、金属板表面の10%以上の面積で、金属板表面若しくはメッキ表面を酸化させるか、またはメッキと鋼板を合金化させることを特徴とする前記(7)または(8)に記載の金属板の熱間プレス成形方法。
(10)前記輻射伝熱による2次加熱を、1次加熱手段の後から待機中の熱間プレス成形金型間までの搬送中に行うことを特徴とする前記(7)〜(9)のいずれか1項に記載の金属板の熱間プレス成形方法。
本発明の(2)には、電気ヒーター、ラジアントチューブバーナー、近赤外線加熱ランプ等を用いることで、前述の2次加熱手段である輻射伝熱をより効率よく行える効果がある。
本発明の(3)には、熱間プレス成形金型までの搬送装置に輻射伝熱よる2次加熱手段を設けることで、装置をコンパクトにできる効果がある。
本発明の(4)には、搬送装置としてウォーキングビーム、プッシャー&スライダー機構、ベルトコンベア、チェーンコンベアのいずれか1つまたは2つ以上の組み合わせを用いることで、搬送途中に設けた輻射伝熱による固定した2次加熱領域に金属板を高速かつ確実に搬送し通過できる効果がある。
本発明の(5)には、搬送装置として、フォーク、吸着パッド、クランプ、箱形コンベア、プレスのトランスファーアームのいずれか1つまたは2つ以上の組み合わせを用いることで、被加熱対象物とともに移動する輻射伝熱による2次加熱領域を安価に設けることができる効果がある。
本発明の(6)には、待機中の金型の間に輻射伝熱による2次加熱領域を設けることでよりコンパクトな熱間プレス成形装置とすることができる効果がある。
本発明の(7)〜(10)には(1)〜(6)の装置を扱う方法であり、それぞれの効果を実現させる。
2次加熱を開始する直前、すなわち、1次加熱が終了した時点においては、前述のように温度偏差があってもかまわないが、輻射による2次加熱で均熱化をより短時間で行うために、1次加熱終了時点の鋼板表面で金属板表面あるいはメッキ表面の酸化またはメッキと鋼板が合金化した面積が10%以上にするような温度偏差にさせておくことにより、当該部位の輻射入熱に対する熱吸収率を上げ、その後、鋼板内の熱伝導を介し、2次加熱における入熱を効率よく行うことができる。
図1にブランク形状の例を示す。ブランク形状は、製品の形状に合わせて異なることは頻繁であり、矩形でない場合も多い。
なお、前記1次加熱手段から熱間プレス成形金型7までの搬送装置としては、連続加熱炉15内のベルト13に限定されるものではなく、例えば、ウォーキングビーム、プッシャー&スライダー、ベルトコンベア、チェーンコンベア、プレスのトランスファーアームのいずれか1つまたは2つ以上の組み合わせを用いることができ、また、当該搬送装置に輻射伝熱による2次加熱手段を配置するとともに、搬送経路の一部または全体を加熱するように搬送装置に2次加熱手段を固定することにより、搬送しながらにして金属板1を所定の熱間成形温度まで均一かつ高精度に加熱することができる。すなわち、搬送途中に設けた輻射伝熱による固定した2次加熱領域に金属板1を高速かつ確実に搬送し通過することができる。
なお、前記1次加熱手段から熱間プレス成形金型7までの搬送装置としては、図5(a)、(b)に示す搬送ロボット20に限定されるものではなく、例えば、フォーク、吸着パッド、クランプ、箱型コンベア、プレスのトランスファーアームのいずれか1つまたは2つ以上の組み合わせを用いることができ、また、当該搬送装置に輻射伝熱による2次加熱手段を配置することにより、輻射伝熱による2次加熱手段の加熱領域が被加工材たる金属板1とともに移動することになるので、搬送しながらにして金属板1を所定の熱間成形温度まで均一かつ高精度に加熱することができる。また、被加熱対象物とともに移動する輻射伝熱による2次加熱領域を安価に設けることができる。
3 通電加熱用電源 4 輻射加熱機
5 発熱体 6 プレス本体
7 金型 8 誘導加熱コイル
9 誘導加熱電源 10 テーブル
11 ローラー 12 プッシャーシリンダー
13 ベルト 14 ベルト駆動ロール
15 連続加熱炉 16 シュート
17 ストッパー 18 輻射加熱器
19 アームユニット 20 搬送ロボット本体
21 上フォーク 22 下フォーク
23 ストッパ− 24 スイングアーム
25 台座 26 アームユニット
27 上クランプ 28 下クランプ
Claims (10)
- 加熱された金属板を被加工材としてプレスし、プレス加工の開始直後から被加工材を冷却して成形する金属板の熱間プレス成形装置において、被加工材の加熱装置として、誘導加熱、通電加熱または輻射加熱による1次加熱手段と、輻射伝熱による2次加熱手段とを有することを特徴とする金属板の熱間プレス成形装置。
- 前記輻射伝熱による2次加熱手段が、電気ヒーター、ラジアントチューブバーナー、近赤外線ランプのいずれか1つまたは2つ以上の組み合わせであることを特徴とする請求項1に記載の金属板の熱間プレス成形装置。
- 前記1次加熱手段から熱間プレス成形金型までの搬送装置に、輻射伝熱による2次加熱手段が配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の金属板の熱間プレス成形装置。
- 前記搬送装置が、ウォーキングビーム、プッシャー&スライダー、ベルトコンベア、チェーンコンベア、プレスのトランスファーアームのいずれか1つまたは2つ以上の組み合わせであり、輻射伝熱による2次加熱手段が、搬送経路の一部または全体を加熱するように搬送装置に固定されていることを特徴とする請求項3に記載の金属板の熱間プレス成形装置。
- 前記搬送装置が、フォーク、吸着パッド、クランプ、箱型コンベア、プレスのトランスファーアームのいずれか1つまたは2つ以上の組み合わせであり、輻射伝熱による2次加熱手段の加熱領域が、被加工材とともに移動することを特徴とする請求項3に記載の金属板の熱間プレス成形装置。
- 前記輻射伝熱による2次加熱手段の加熱領域を待機中の金型間に設置可能であることを特徴とする請求項3または5に記載の金属板の熱間プレス成形装置。
- 金属板を被加工材とした金属板の熱間プレス成形における加熱方法において、誘導加熱、通電加熱または輻射加熱の1次加熱の後に、輻射伝熱による2次加熱を行うことを特徴とする金属板の熱間プレス成形方法。
- 前記1次加熱による被加工材の加熱速度が10℃/秒以上でかつ、2次加熱直後の被加工材の温度偏差が100℃以内であることを特徴とする請求項7に記載の金属板の熱間プレス成形方法。
- 前記1次加熱において、金属板表面の10%以上の面積で、金属板表面若しくはメッキ表面を酸化させるか、またはメッキと鋼板を合金化させることを特徴とする請求項7または8に記載の金属板の熱間プレス成形方法。
- 前記輻射伝熱による2次加熱を、1次加熱手段の後から待機中の熱間プレス成形金型間までの搬送中に行うことを特徴とする請求項7〜9のいずれか1項に記載の金属板の熱間プレス成形方法。
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