JP2015094025A

JP2015094025A - 加熱方法

Info

Publication number: JP2015094025A
Application number: JP2013235888A
Authority: JP
Inventors: 浩司大武; Koji Otake; 茂樹沖野; Shigeki Okino
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2013-11-14
Filing date: 2013-11-14
Publication date: 2015-05-18

Abstract

【課題】板状のワーク全体を加熱すると共に、当該ワークに所望の温度分布を付与することができる方法であって、かつ加熱時のヒータの急激な冷却を回避することで当該ヒータの長期使用及びワークの量産性を確保可能な加熱方法を提供する。【解決手段】本発明に係る加熱方法は、板状のワークＷ全体を加熱しつつ、ワークＷ中に、相対的に高温となる領域Ｗ１と相対的に低温となる領域Ｗ２１，Ｗ２２とを付与するための加熱方法であって、ワークＷ全体を非接触式ヒータ１２で加熱する第１加熱工程と、第１加熱工程で加熱したワークＷの一部に接触式ヒータ２２を接触させて加熱することで、接触加熱した領域を相対的に高温となる領域Ｗ１にする第２加熱工程とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、加熱方法に関し、特にプレス成形用鋼板などの板状のワークに所定の温度分布を与えるための加熱方法に関する。

例えば自動車部品の加工方法の一つに、ダイクエンチなどの熱間プレス成形がある。この成形方法は、鋼材などの板状のワークを所定の温度にまで加熱した後、プレス型内に投入して、型締めすることにより当該ワークを所定形状に成形すると共に、型締め状態を所定時間維持することで、ワークに焼入れなどの熱処理（主に冷却を伴った熱処理）を施すものである。

ところで、プレス成形すべきワークには、強度を高める部分と、強度を高めずにおく部分とを共存させるべき類のものがある。通常のプレス型投入前の加熱工程では、雰囲気加熱式の加熱炉を用いるのが一般的であるが、このタイプの加熱炉では、炉内に投入したワーク全体を均一に加熱することになる。そのため、ワーク全体として加熱しつつ、部分焼入れ等のために対応する一部の領域のみを残部に比べて高温に加熱することはできない。

ここで、例えば特許文献１には、鋼材のうち高強度にする部分をブロック型ヒータで挟持して、当該挟持した領域を加熱し、然る後、鋼材の全体を通電電極で通電することで加熱して、高強度にする部分のみを焼入れ可能な温度にまで加熱する手段が提案されている。

特開２００９−９５８６９号公報

そこで、上記特許文献１に記載の如き接触式の加熱手段を用いて、例えばワークのうち相対的に高温に加熱したい領域に接触させるヒータと、相対的に低温に加熱したい領域に接触させるヒータとを別個に設け、各々のヒータを対応する領域に接触させて所定の温度にまで加熱すれば、ワーク全体を加熱しつつ所望の温度分布をワークに付与することができるようにも思われる。

しかしながら、実際にこの加熱方式を量産品に採用するとなると、次のような問題が生じる。すなわち、量産工程においては、多数のワークに対して連続的に上述した加熱処理を施す必要があるため、新たなワークが加熱装置に供給された時点において、ワークと接触するヒータは既に高温状態にある。そのため、ヒータに比べて相当に低温（通常は常温又はこれに近い温度）のワークが新たに投入されてヒータと接触した際、ワークとヒータとの熱交換により、ワークが加熱されると共に、ヒータが冷却されることになる。これでは、次のワークを加熱するために、ヒータが所定の温度にまで回復（上昇）するのを待つ必要があり、生産効率の低下を招く、との問題が生じる。

また、この種のヒータは、発熱体をセラミックのような耐熱性に優れた構造材（耐熱材）で覆うものが一般的であるが、上述のように、ヒータとの温度差が大きいワークをヒータに接触させることで、ヒータのカバーをなす耐熱材がヒートショックを生じ、最悪の場合、破損に至る、との問題が生じる。

以上の事情に鑑み、本発明により解決すべき課題は、板状のワーク全体を加熱すると共に、当該ワークに所望の温度分布を付与することができる方法であって、かつ加熱時のヒータの急激な冷却を回避することで当該ヒータの長期使用及びワークの量産性を確保可能な加熱方法を提供することにある。

前記課題の解決は、本発明に係る加熱方法によって達成される。すなわち、この方法は、板状のワーク全体を加熱しつつ、ワーク中に、相対的に高温となる領域と相対的に低温となる領域とを付与するための加熱方法であって、ワーク全体を非接触式ヒータで加熱する第１加熱工程と、第１加熱工程で加熱したワークの一部に接触式ヒータを接触させて加熱することで、接触加熱した領域を相対的に高温となる領域にする第２加熱工程とを備える点をもって特徴付けられる。

このように、本発明では、板状のワーク全体を加熱した後、当該加熱状態のワークに接触式ヒータを接触させて加熱するようにしたので、接触時におけるワークと接触式ヒータとの温度差は小さい。よって、当該ヒータとワークとの熱交換に伴うヒータの冷却を緩和して、ヒータの再使用（温度回復）に要する時間を短縮することができる。また、ワークとの温度差が小さいので、ヒートショックを可及的に防止して、この接触式ヒータを長期にわたって使用することが可能となる。もちろん、全体加熱には非接触式ヒータを用いるようにしたので、ワークとの熱交換による急激な冷却を回避して、量産使用することができる。また、ワーク全体を予め加熱しておくので、熱間プレス成形の際、焼入れ等の熱処理を施さずにおく領域（相対的に低温となる領域）についてもプレス成形後のスプリングバックを回避でき、高品質なプレス成形品を得ることができる。

以上のように、本発明によれば、板状のワーク全体を加熱すると共に、当該ワークに所望の温度分布を付与することができる。また、この際、ヒータの急激な冷却を回避することにより、当該ヒータを長期にわたって使用可能とし、かつ量産性を確保することができる。

本発明の一実施形態に係る加熱方法を説明するための概念図である。図１に示す第２加熱装置の平面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る加熱方法を図面に基づき説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る加熱方法の概要を説明するための図である。図１に示すように、この加熱方法は、板状のワークＷ全体を非接触式ヒータ１２で加熱する第１加熱工程と、第１加熱工程で加熱したワークＷの一部に接触式ヒータ２２を接触させて加熱することで、接触加熱した領域を相対的に高温となる領域Ｗ１（図２を参照）にする第２加熱工程とを備える。以下、各工程の詳細を説明する。

第１加熱工程で用いる第１加熱装置１０は、炉室１１と、炉室１１内に配設され、炉室１１内に収容されたワークＷと所定の距離を介した位置に配設される非接触式ヒータ１２と、ワークＷを連続的に炉室１１内に搬入し、かつ搬出可能とする搬送手段１３とを有する。本実施形態では、搬送手段１３としてローラコンベアが用いられ（図１）、このローラコンベア上にパレット１４を介して複数のワークＷが載置される。そして、これらパレット１４を互いに搬送方向で当接した状態で所定の方向（図１でいえば右側）に向けて搬送することで、パレット１４上に載置したワークＷが炉室１１内に投入される。非接触式ヒータ１２は、例えば炉室１１の天部１１ａ下面に取付けられており、図示しない制御部により炉室１１内の空間（雰囲気）を所定の温度に加熱可能に制御される。これにより、炉室１１内に投入されたワークＷ全体が第１の所定温度（例えばＡｃ１点以下の温度でかつ後工程でのプレス成形によるスプリングバックを考慮しなくて済む温度）にまで加熱される。

このようにして第１加熱工程における加熱処理が完了したワークＷは順次、次工程となる第２加熱工程へと搬送される。ここで、第２加熱工程で用いる第２加熱装置２０は、第１加熱工程で加熱処理が施されたワークＷを載置する載置台２１と、載置台２１上に設けられ、載置台２１上に載置されたワークＷの所定領域に接触可能な接触式ヒータ２２とを有する。ここで、接触式ヒータ２２は、図示しない制御部により所定の温度に加熱可能に制御される。この場合、例えば図２に示すように、ワークＷのうち相対的に高温にしたい領域Ｗ１に接触式ヒータ２２が接触するよう、ワークＷの載置位置を定める（位置決め治具等を用いる）のがよい。これにより、予め第１加熱装置１０で所定温度（例えばＡｃ１点以下の温度）にまで加熱された状態のワークＷ中、接触式ヒータ２２と接触して加熱された領域がさらに、第１の所定温度よりも高温となる第２の所定温度（例えばＡｃ３点以上の温度）にまで加熱される。その結果、ワークＷのうち接触式ヒータ２２と接触して加熱された領域が、相対的に高温となる領域Ｗ１となり、この領域Ｗ１の両側に位置する領域、すなわち接触式ヒータ２２と接触していない領域が、相対的に低温となる領域Ｗ２１，Ｗ２２となる。ここでは、例えばワークＷ中央の相対的に高温となる領域Ｗ１が焼入れ可能な温度（Ａｃ３点以上の温度）にまで加熱されると共に、領域Ｗ１とその両側で隣り合う相対的に低温となる領域Ｗ２１，Ｗ２２がそれぞれ焼入れされずに済む温度（Ａｃ１点以下でかつ後工程でのプレス成形によるスプリングバックを考慮しなくて済む温度）に維持される。

以上のようにしてワークＷに対する所定の加熱処理が完了したら、このワークＷを第２加熱装置２０から取出して、次工程となる熱間プレス成形工程へと搬送する。そして、当該工程において設置された熱間プレス成形装置（図示は省略）のプレス型内に加熱状態のワークＷを投入し、型締めを行うことで、ワークＷが所定の形状（例えば図２の左右方向に沿った何れの位置における断面形状もハット形状となるよう）に成形されると共に、ワークＷのうち相対的に高温となる領域Ｗ１に対して急冷による焼入れ処理が施され、当該領域Ｗ１の高強度化が図られる。

このように、本発明に係る加熱方法によれば、板状のワークＷ全体を加熱した後、加熱状態のワークＷに接触式ヒータ２２を接触させて加熱するようにしたので、接触時におけるワークＷと接触式ヒータ２２との温度差は小さい。よって、ワークＷとの熱交換に伴う接触式ヒータ２２の冷却を緩和して、このヒータ２２の再使用（温度回復）に要する時間を短縮することができる。また、ワークＷとの温度差が小さいので、ヒートショックを可及的に防止して、この接触式ヒータ２２を長期にわたって使用することが可能となる。もちろん、全体加熱には非接触式ヒータ１２を用いるようにしたので、ワークＷとの熱交換による急激な冷却を確実に回避して、量産使用することができる。また、ワークＷ全体を予め加熱しておくので、熱間プレス成形の際、焼入れ等の熱処理を施さずにおく領域（相対的に低温となる領域Ｗ２１，Ｗ２２）についてもプレス成形後のスプリングバックを回避でき、高品質なプレス成形品を得ることができる。

以上、本発明の一実施形態について述べたが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において、上記以外の構成を採ることも可能である。

例えば、上記実施形態では、第１加熱工程で使用する非接触式のヒータ１２として、雰囲気加熱用の加熱手段を採用した場合を例示したが、もちろんこれ以外の種類の加熱手段、例えば可視光や赤外線、マイクロ波などの電磁波による輻射熱を付与するタイプの加熱手段を採用することも可能である。

また、上記実施形態では、第２加熱工程で使用する第２加熱装置２０として、１個の接触式ヒータ２２をワークＷの相対的に高温となる領域Ｗ１に接触させて使用する形態のものを例示したが、これ以外の形態をとることも可能である。例えば、１個のワークＷ中に、相対的に高温となる領域Ｗ１が２箇所以上存在する場合（形成したい場合）、各領域に対応する形状の接触部を有する接触式ヒータを、対応する２箇所以上に配設するようにしてもよい。また、例えば相対的に高温となる領域Ｗ１だけでなく、その両側に位置する相対的に低温となる領域Ｗ２１，Ｗ２２に接触させるための接触式ヒータをさらに設けるようにしてもよい。この場合、低温用の接触式ヒータは、さらなる高温加熱のためではなく、第１加熱工程で加熱した状態（温度）を維持するために用いられるものであってもよい。

また、上記実施形態では、１台の第２加熱装置２０で１個のワークＷに対して熱処理を施す場合を例示したが、２個以上のワークＷに対して同時に熱処理可能な形態（接触式ヒータ２２が２個以上配設された形態）としてもよい。あるいは、図１に示す形態の第２加熱装置２０を２台以上設置して、２個以上のワークＷに対して熱処理を施すようにしてもよい。

また、以上の説明では、ワークＷに熱間プレス成形を施す際の加熱処理（加熱方法）に本発明を適用した場合を例示したが、これ以外の用途に係る加熱処理（加熱方法）に対しても本発明を適用できることはもちろんである。

１０第１加熱装置
１１炉室
１２非接触式ヒータ
１３搬送手段
２０第２加熱装置
２２接触式ヒータ
Ｗワーク
Ｗ１相対的に高温となる領域
Ｗ２１，Ｗ２２相対的に低温となる領域

Claims

板状のワーク全体を加熱しつつ、前記ワーク中に、相対的に高温となる領域と相対的に低温となる領域とを付与するための加熱方法であって、
前記ワーク全体を非接触式ヒータで加熱する第１加熱工程と、
前記第１加熱工程で加熱したワークの一部に接触式ヒータを接触させて加熱することで、該接触加熱した領域を前記相対的に高温となる領域にする第２加熱工程とを備える加熱方法。