JP2016009590A - 加熱方法及び加熱装置並びにプレス成形品の作製方法 - Google Patents

Abstract

【課題】板状ワークを所望の温度分布に容易に加熱することができる加熱方法及び加熱装置を提供する。
【解決手段】ワークＷ１の第１加熱領域を第１方向に横断する長さを有する電極対１３を第１方向に沿ってワークＷ１に配置し、電極対１３の間に電流を流しながら、電極対１３のうち一方の電極１１を第１加熱領域において一定速度で第１方向と交差する第２方向に沿って移動させて、第１加熱領域を通電加熱し、電極対１３の間に流れる電流を調整することにより、第１加熱領域を仮想的に区分してなり、第２方向に沿って並ぶ複数の区分領域Ａ_１，Ａ_２，・・・Ａ_ｎ毎の加熱温度を調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、板状ワークを通電加熱する加熱方法及び加熱装置、並びにプレス成形品の作製方法に関する。

鋼材からなるワークの熱処理としては間接加熱と直接加熱とがあり、間接加熱には炉加熱などがある。一方、直接加熱には、ワークに渦電流を流すことで加熱する、いわゆる誘導加熱や、ワークに直接電流を流すことによって加熱する、いわゆる通電加熱などがある。

特許文献１に記載された加熱方法は、長手方向に沿って厚みや幅が変化する、いわゆる異形断面の加熱領域を有する板状ワークを通電加熱するものである。ワークの加熱領域がワークの長手方向に沿って並ぶ複数の短冊状の領域に区分され、区分領域毎に電極対が設けられ、各電極対に電流が流される。

特許文献２に記載された加熱方法もまた、いわゆる異形断面の加熱領域を有する板状ワークを通電加熱するものである。例えば、長手方向の一端側から他端側に向けて幅が単調に減少するワークの加熱領域において相対的に幅広の一端側に電極対が配置され、電極対の間に一定の電流が流されながら一方の電極が長手方向に沿って移動され、ワークの幅の変化に基づいて電極の移動速度が調節される。

特許第３５８７５０１号公報 特開２０１３−１１４９４２号公報

特許文献１に記載された加熱方法では、一つの加熱領域に対して複数の電極対を要し、電極対毎に電流を調整しなければならず、加熱装置の構成が複雑なものとなる。これに対し、特許文献２に記載された加熱方法によれば、一つの電極対で加熱領域を加熱することができ、加熱装置の構成を簡潔にできる。

しかし、特許文献２に記載された加熱方法では、電極対の間に流れる電流が一定とされ、ワークの幅の変化に基づいて電極の移動速度が調節されている。この加熱方法によってワークの加熱領域を例えば均一な温度に加熱するには、移動される電極の速度制御の応答性を高める必要がある。しかし、電極の移動には電極の支持体の移動も伴い、比較的重量物を移動させることとなる。したがって、移動される電極の速度制御の応答性を確保するうえで、駆動源には相応の出力を要し、比較的高度な制御を要する。

本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、板状ワークを所望の温度分布に容易に加熱することができる加熱方法及び加熱装置を提供することを目的とする。

（１） ワークの第１加熱領域を第１方向に横断する長さを有する電極対を前記第１方向に沿ってワークに配置し、前記電極対の間に電流を流しながら、前記電極対のうち少なくとも一方の電極を前記第１加熱領域において一定速度で前記第１方向と交差する第２方向に沿って移動させて前記第１加熱領域を通電加熱し、前記電極対の間に流れる電流を調整することにより、前記第１加熱領域を仮想的に区分してなり、前記第２方向に沿って並ぶ複数の区分領域毎の加熱温度を調整する加熱方法。
（２） ワークの第１加熱領域を第１方向に横断するように配置される電極対と、前記電極対に電流を供給する給電部と、前記電極対のうち少なくとも一方の電極を前記第１加熱領域において一定速度で前記第１方向と交差する第２方向に沿って移動させる移動機構と、前記電極対の間に流れる電流を調整することにより、前記第１加熱領域を仮想的に区分してなり、前記第２方向に沿って並ぶ複数の区分領域毎の加熱温度を調整する制御部と、を備える加熱装置。

本発明によれば、板状ワークを所望の温度分布に容易に加熱することができる加熱方法及び加熱装置を提供することができる。

本発明の実施形態を説明するための、板状ワーク及び加熱装置の一例の構成、並びに加熱方法を示す図である。 図１の加熱方法の変形例を示す図である。 本発明の実施形態を説明するための、板状ワーク及び加熱装置の他の例の構成、並びに加熱方法を示す図である。 図３の加熱方法において、ワークを所定の温度範囲に加熱する場合の電流調整のコンセプトを示す図である。 図３の加熱方法において、加熱開始からの経過時間と移動電極の位置との関係、移動電極の移動と電極対の間に流す電流との関係、並びに加熱終了時におけるワークの温度分布の一例を示す図である。 図３に示したワーク及び加熱装置並びに加熱方法の変形例を示す図である。 図３に示したワーク及び加熱装置並びに加熱方法の他の変形例を示す図である。 図３に示したワーク及び加熱装置並びに加熱方法の他の変形例を示す図である。 図３に示したワーク及び加熱装置並びに加熱方法の他の変形例を示す図である。 本発明の実施形態を説明するための、板状ワークの他の例の構成を示す図である。 図１０のワークを加熱する加熱装置の構成及び加熱方法を示す図である。 図１０のワークの加熱方法の参考例を示す図である。 本発明の実施形態を説明するための、板状ワーク及び加熱装置の他の例の構成、並びに加熱方法を示す図である。 図１３に示した板状ワーク及び加熱装置並びに加熱方法の変形例を示す図である。 図１３に示した板状ワーク及び加熱装置並びに加熱方法の他の変形例を示す図である。 図１３に示した板状ワーク及び加熱装置並びに加熱方法の他の変形例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明の実施形態を説明するための、板状ワーク及び加熱装置の一例の構成、並びに加熱方法を模式的に示す。

図１に示すワークＷ１は、全体が単一の加熱領域とされている。そして、ワークＷ１は、厚み及び幅が一定となっている。図示の例では、ワークＷ１は、一方の端部Ｌの中間点を通りワークＷ１の長手方向に沿って延びる軸線Ｘに関して略対象な長方形状に形成されている。

ワークＷ１を加熱する加熱装置１は、給電部１０と、電極１１，１２からなる電極対１３と、移動機構１４と、制御部１５と、を備えている。

給電部１０は、電極対１３に電流を供給する。給電部１０から電極対１３に供給される電流は制御部１５によって調整される。

電極対１３を構成する電極１１，１２は、ワークＷ１（加熱領域）を幅方向に横断する長さを有し、ワークＷ１の幅方向に沿って配置される。そして、図１に示す例では、電極１２は、ワークＷ１の一方の端部Ｒに配置され、その位置に固定され、電極１１は、ワークＷ１との接触を保ってワークＷ１の長手方向に沿って移動可能に、移動機構１４によって支持されている。以下、電極１１を移動電極といい、電極１２を固定電極という。

移動機構１４は、制御部１５の制御のもと、移動電極１１をワークＷ１の長手方向に沿って一定速度で移動させる。

ワークＷ１の加熱に際し、図１に示す例では、固定電極１２が配置されているワークＷ１の端部Ｒに移動電極１１が配置される。そして、電極対１３の間に電流が流され、その状態で、移動電極１１がワークＷ１の端部Ｒから端部Ｌに向けて一定速度で移動される。

移動電極１１の移動に伴い、移動電極１１と固定電極１２との間隔は次第に拡大される。そして、ワークＷ１において移動電極１１と固定電極１２との間に位置する区間に電流が流れ、加熱される。

移動電極１１が一定速度で移動される間、電極対１３の間に流れる電流を適宜調整する。これにより、ワークＷ１（加熱領域）を仮想的に区分してなり、移動電極１１の移動方向に沿って並ぶ複数の区分領域（Ａ_１，Ａ_２，・・・Ａ_ｎ）毎の加熱温度を調整することが可能となる。

移動電極１１の移動方向に断面積が一定であるワークＷ１においては、基本的には、図１（ｅ）に示すように、移動電極１１の移動方向に一致するワークＷ１の端部Ｒから端部Ｌに向けて温度上昇量が次第に小さくなる温度分布が得られる。そして、電極対１３の間に流れる電流を調整することにより、例えばワークＷ１の温度上昇量を全体的に増減させ、またワークＷ１の両端部の温度差を拡縮させることができる。

図２は、図１の加熱方法の変形例を示す。

図２に示す例は、電極１１，１２毎に移動機構１４を設け、移動電極１１をワークＷ１の長手方向に沿ってワークＷ１の中央部から端部Ｌ側に向けて一定速度で移動させ、移動電極１２をワークＷ１の長手方向に沿ってワークＷ１の中央部から端部Ｒ側に向けて一定速度で移動させるようにしたものである。なお、移動電極１１，１２の各々の移動速度は、同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。

本例では、基本的には、図２（ｅ）に示すように、ワークＷ１の中央部から両端部Ｌ，Ｒの各々に向けて温度上昇量が次第に小さくなる温度分布が得られる。そして、電極対１３の間に流れる電流を調整することにより、例えばワークＷ１の温度上昇量を全体的に増減させ、またワークＷ１の中央部と両端部Ｌ，Ｒの各々との温度差を拡縮させることができる。

このように、ワークＷ１（加熱領域）をワークＷ１の幅方向に横断する長さを有する電極対１３をワークＷ１の幅方向に沿ってワークＷ１に配置し、電極対１３の間に電流を流しながら、移動電極１１（又は移動電極１１，１２）を一定速度でワークＷ１の長手方向に沿って移動させ、電極対１３の間に流れる電流を調整することにより、ワークＷ１を仮想的に区分してなり、移動電極１１（又は移動電極１１，１２）の移動方向に沿って並ぶ複数の区分領域毎の加熱温度を調整するができる。そこで、一つの電極対１３だけであってもワークＷ１を所定の温度分布に加熱することができ、加熱装置１の構成を簡潔にできる。

そして、電極対１３に流れる電流を一定として移動電極１１（又は移動電極１１，１２）の移動速度を制御する場合の速度制御に比べて、電極対１３に流れる電流の制御は応答性に優れ、制御が容易である。それにより、ワークＷ１を所定の温度分布に容易に加熱することができる。

以下に説明する例は、長手方向に沿って厚みや幅が変化した板状ワークを加熱するものである。

図３は、本発明の実施形態を説明するための、板状ワーク及び加熱装置の一例の構成、並びに加熱方法を模式的に示す。

図３に示すワークＷ２は、全体が単一の加熱領域とされている。そして、ワークＷ２は、厚みが一定であり、長手方向の一方の端部Ｒ側から他方の端部Ｌ側に向けて徐々に幅が狭くなっている。図示の例では、ワークＷ２は、端部Ｌの中間点を通りワークＷ２の長手方向に沿って延びる軸線Ｘに関して略対象な等脚台形状に形成されている。このように形成されたワークＷ２では、長手方向に沿う単位長さあたりの抵抗が、相対的に幅広の端部Ｒ側から相対的に幅狭の端部Ｌ側に向けて単調に増加している。

ワークＷ２を加熱する加熱装置は、図１に示した加熱装置１と同様に構成されており、給電部１０と、電極１１，１２からなる電極対１３と、移動機構１４と、制御部１５と、を備えている。

電極対１３を構成する電極１１，１２は、ワークＷ２（加熱領域）を幅方向に横断する長さを有し、ワークＷ２の幅方向に沿って配置される。そして、図２に示す例では、電極１２は、ワークＷ２の相対的に幅広の端部Ｒに配置され、その位置に固定されており、電極１１が、ワークＷ２との接触を保ってワークＷ２の長手方向に沿って移動可能に、移動機構１４によって支持されている。以下、電極１１を移動電極といい、電極１２を固定電極という。

移動機構１４は、制御部１５の制御のもと、移動電極１１をワークＷ２の長手方向に沿って一定速度で移動させる。

ワークＷ２の加熱に際し、図３に示す例では、固定電極１２が配置されているワークＷ２の端部Ｒに移動電極１１が配置される。そして、電極対１３の間に電流が流され、その状態で、移動電極１１がワークＷ２の端部Ｒから端部Ｌに向けて一定速度で移動される。

移動電極１１が一定速度で移動される間、電極対１３の間に流れる電流を適宜調整する。これにより、ワークＷ２（加熱領域）を仮想的に区分してなり、移動電極１１の移動方向に沿って並ぶ複数の区分領域（Ａ_１，Ａ_２，・・・Ａ_ｎ）毎の加熱温度を調整することが可能となる。

特に、移動電極１１の移動方向に沿う単位長さあたりの抵抗が移動電極１１の移動方向に単調に増加しているワークＷ２では、実質的に均一な温度と同視し得る所定の温度範囲にワークＷ２を加熱することが可能である。

図４は、ワークＷ２を所定の温度範囲に加熱する場合の電流調整のコンセプトを示す。

図３（ｃ）に示すように、ワークの全長をｎ個の長さΔｌの仮想区分領域に分割して考える。第ｉ区分領域のΔｌを移動電極が通過する時の通電電流をＩ_ｉ、通電時間をｔ_ｉ（ｓｅｃ）とすると、第ｉ区分領域の昇温θ_ｉは、移動電極がこの区分領域を通過以後加熱されるので、次式で与えられる。

ただし、ρ_ｅは抵抗率（Ω・ｍ）、ρは密度（ｋｇ／ｍ^３）、ｃは比熱（Ｊ／ｋｇ・℃）、Ａ_ｉは第ｉ区分領域の断面積（ｍ^２）。

各区分領域の温度がθ_１＝θ_２＝・・・＝θ_ｎと一定になるためには、次式が満たされるように各区分領域での通電電流Ｉ_ｉ及び通電時間ｔ_ｉ（電極移動速度Ｖ_ｉ）を決めればよく、速度一定であればｔ_ｉ＝一定であるのでＩ_ｉだけを定めればよい。

固定電極１２がワークＷ２の端部Ｒに固定され、移動電極１１がワークＷ２の端部Ｒから端部Ｌに向けて一定速度で移動される場合に、ワークＷ２において移動電極１１と固定電極１２との間に挟まれる通電区間は、移動電極１１の移動方向に沿う単位長さあたりの抵抗が相対的に小さい端部Ｒ側から次第に拡大される。したがって、区分領域（Ａ_１，Ａ_２，・・・Ａ_ｎ）の各々における通電時間は異なり、端部Ｒ側の区分領域ほど通電時間が長くなる。

そして、端部Ｒ側の区分領域及び端部Ｌ側の区分領域に同じ電流を同じ時間流した場合に、移動電極１１の移動方向に沿う単位長さあたりの抵抗が相対的に小さい（断面積が相対的に大きい）端部Ｒ側の区分領域ほど生じる熱量が少ない。

そこで、区分領域の各々における通電時間との関係で、ワークＷ２の形状や寸法から得られる区分領域の各々の抵抗の変化、つまりは移動電極１１の移動方向に沿ったワークＷ２の単位長さあたりの抵抗の変化に基づき、電極対１３の間に流れる電流を調整することにより、区分領域の各々に生じる熱量を略等しくし、実質的に均一な温度と同視し得る所定の温度範囲にワークＷ２を加熱することができる。

図５は、図３の加熱方法において、加熱開始からの経過時間と移動電極１１の位置との関係、移動電極１１の移動と電極対１３の間に流す電流との関係、並びに加熱終了時におけるワークＷ２の温度分布の一例を示す。なお、図５において、移動電極１１の位置は、加熱開始時における移動電極１１の初期位置（ワークＷ２の端部Ｒ）を原点とし、原点からの距離で示されている。

図５に示す例では、移動電極１１がワークＷ２の端部Ｒから端部Ｌに向けて一定速度で移動される間、電極対１３の間に流れる電流は次第に小さくなるように調整されている。ワークＷ２の端部Ｌを所定の温度範囲に加熱するため、移動電極１１が端部Ｌに達した後の一定時間、移動電極１１は端部Ｌに保持され、その間、移動電極１１が端部Ｌに達した時点での電流が電極対１３の間に流されている。かかる電流調整により、ワークＷ２は、実質的に均一な温度と同視し得る所定の温度範囲に加熱される。

図６から図９は、図３に示したワーク及び加熱装置並びに加熱方法の変形例を示す。

図６に示す例では、電極１１及び電極１２を移動機構１４によって支持し、移動電極１１，１２をワークＷ２の長手方向に沿って一定速度で一定の間隔を保って移動させるようにしたものである。

移動電極１１，１２が一定速度で一定の間隔を保って移動されることにより、区分領域（Ａ_１，Ａ_２，・・・Ａ_ｎ）の各々における通電時間は略等しくなる。しかし、ワークＷ２の端部Ｒ側の区分領域及び端部Ｌ側の区分領域に同じ電流を同じ時間流した場合に、移動電極１１，１２の移動方向に沿う単位長さあたりの抵抗が相対的に小さい端部Ｒ側の区分領域ほど生じる熱量が少ない点は図３に示した加熱方法と共通する。

したがって、ワークＷ２の形状や寸法から得られる区分領域（Ａ_１，Ａ_２，・・・Ａ_ｎ）の各々の抵抗の変化、つまりは移動電極１１，１２の移動方向に沿う単位長さあたりの抵抗の変化に基づき、電極対１３の間に流れる電流を調整することにより、区分領域の各々に生じる熱量を略等しくし、実質的に均一な温度と同視し得る所定の温度範囲にワークＷ２を加熱することができる。

図７に示すワークＷ３は、厚みが一定であり、長手方向の中央部から一方の端部Ｌ側及び他方の端部Ｒ側に向けて徐々に幅が狭くなっており、中央部を境に略対称となっている。このように形成されたワークＷ３では、長手方向の中央部を境にワークＷ３を端部Ｌ側の加熱領域と、端部Ｒ側の加熱領域とに区分した場合に、加熱領域毎の長手方向に沿う単位長さあたりの抵抗の変化は、相対的に幅広の中央部側から相対的に幅狭の端部Ｌないし端部Ｒ側に向けて単調に増加している。

ワークＷ３を所定の温度範囲に加熱するには、電極１１，１２毎に移動機構１４を設け、電極対１３の間に電流を流しながら、一方の移動電極１１をワークＷ３の長手方向に沿ってワークＷ３の中央部から端部Ｌ側に向け、他方の移動電極１２をワークＷ３の長手方向に沿ってワークＷ３の中央部から端部Ｒ側に向けて互いに同じ一定速度で移動させればよい。

ワークＷ３の端部Ｌ側の加熱領域における通電区間は、端部Ｌ側の加熱領域において移動される移動電極１１の移動方向に沿う単位長さあたりの抵抗が相対的に小さいワークＷ３の中央部側から次第に拡大される。また、ワークＷ３の端部Ｒ側の加熱領域における通電区間は、端部Ｒ側の加熱領域において移動される移動電極１２の移動方向に沿う単位長さあたりの抵抗が相対的に小さいワークＷ３の中央部側から次第に拡大される。

そこで、ワークＷ３の形状や寸法から得られる区分領域の各々の抵抗の変化、つまりは移動電極１１，１２の移動方向に沿ったワークＷ３の単位長さあたりの抵抗の変化に基づき、電極対１３の間に流れる電流を調整することにより、区分領域の各々に生じる熱量を略等しくし、実質的に均一な温度と同視し得る所定の温度範囲にワークＷ３を加熱することができる。

図８に示すワークＷ４は、厚みが一定であり、長手方向の中央部から一方の端部Ｌ側及び他方の端部Ｒ側に向けて徐々に幅が広くなっており、中央部を境に略対称となっている。このように形成されたワークＷ４では、長手方向の中央部を境にワークＷ４を端部Ｌ側の加熱領域と、端部Ｒ側の加熱領域とに区分した場合に、加熱領域毎の長手方向に沿う単位長さあたりの抵抗の変化は、相対的に幅広の端部Ｌないし端部Ｒ側から相対的に幅狭の中央部に向けて単調に増加している。

ワークＷ４を所定の温度範囲に加熱するには、ワークＷ４の端部Ｌ側の加熱領域、及び端部Ｒ側の加熱領域に電極対１３及び移動機構１４をそれぞれ設け、端部Ｌ側の加熱領域において、固定電極１２を端部Ｌに配置し、移動電極１１をワークＷ４の長手方向に沿って端部Ｌから中央部に向けて一定速度で移動させ、また、端部Ｒ側の加熱領域において、固定電極１２を端部Ｒに配置し、移動電極１１をワークＷ４の長手方向に沿って端部Ｒから中央部に向けて一定速度で移動させればよい。

ワークＷ４の端部Ｌ側の加熱領域における通電区間は、端部Ｌ側の加熱領域において移動される移動電極１１の移動方向に沿う単位長さあたりの抵抗が相対的に小さい端部Ｌ側から次第に拡大される。また、ワークＷ４の端部Ｒ側の加熱領域における通電区間は、端部Ｒ側の加熱領域において移動される移動電極１１の移動方向に沿う単位長さあたりの抵抗が相対的に小さい端部Ｒ側から次第に拡大される。

そこで、ワークＷ４の形状や寸法から得られる区分領域の各々の抵抗の変化、つまりは移動電極１１の移動方向に沿ったワークＷ４の単位長さあたりの抵抗の変化に基づき、各電極対１３の間に流れる電流を調整することにより、区分領域の各々に生じる熱量を略等しくし、実質的に均一な温度と同視し得る所定の温度範囲にワークＷ４を加熱することができる。

なお、各電極対１３の移動電極１１の間に挟まれるワークＷ４の中央部は、図８（ｅ）及び図８（ｆ）に示すように、各電極対１３の移動電極１１がワークＷ４の中央部に達した後、それらの移動電極１１をワークＷ４から取り外し、各電極対１３の固定電極１２の間に電流を流すことによって通電加熱すればよい。

ここまで、ワークの厚みが一定であるものとして、ワークの長手方向に沿う単位長さあたりの抵抗の変化が幅の変化によってもたらされるものとして説明したが、抵抗の変化は、厚みの変化、又は厚み及び幅の変化によってもたらされてもよい。

図９に示すワークＷ５は、幅が一定であり、長手方向の一方の端部Ｒ側から他方の端部Ｌ側に向けて徐々に厚みが小さくなっている。このように形成されたワークＷ５では、長手方向に沿う単位長さあたりの抵抗が、相対的に肉厚の端部Ｒ側から相対的に肉薄の端部Ｌ側に向けて単調に増加している。

ワークＷ５を所定の温度範囲に加熱するには、固定電極１２を端部Ｒに配置し、移動電極１１をワークＷ５の長手方向に沿って端部Ｒから端部Ｌに向けて一定速度で移動させればよい。

ワークＷ５における通電区間は、移動電極１１の移動方向に沿う単位長さあたりの抵抗が相対的に小さい端部Ｒ側から次第に拡大される。

そこで、ワークＷ５の形状や寸法から得られる区分領域の各々の抵抗の変化、つまりは移動電極１１の移動方向に沿ったワークＷ５の単位長さあたりの抵抗の変化に基づき、電極対１３の間に流れる電流を調整することにより、区分領域の各々に生じる熱量を略等しくし、実質的に均一な温度と同視し得る所定の温度範囲にワークＷ５を加熱することができる。

図１０は、本発明の実施形態を説明するための、板状ワークの一例の構成を示し、図１１は、図１０のワークを加熱する加熱装置の構成及び加熱方法を示す。

図１０に示すワークＷ６は、その一部が加熱領域Ａとされている。加熱領域Ａは、厚みが一定であり、長手方向の一方の端部Ｌ側から他方の端部Ｒ側に向けて徐々に幅が狭くなっている。

そして、加熱領域Ａは、一方の端部Ｌの中間点を通りワークＷ６の長手方向に沿って延びる軸線Ｘに関して非対称に形成されており、一方の端部Ｌに対して他方の端部Ｒが軸線Ｘと直交する方向に偏奇している。そのため、相対的に幅広の端部Ｌを軸線Ｘに沿って掃引してなる掃引領域Ｓ１を仮定した場合に、加熱領域Ａには掃引領域Ｓ１から外れる領域Ｅが存在する。これに対し、端部Ｌを両端部Ｌ，Ｒの中間点同士を結ぶ中心線Ｙに沿って掃引してなる掃引領域Ｓ２を仮定した場合に、加熱領域Ａは、全体が掃引領域Ｓ２に包含される。

ワークＷ６を加熱する加熱装置は、図１に示した加熱装置１と同様に構成されており、給電部１０と、電極１１，１２からなる電極対１３と、図示しない移動機構及び制御部と、を備えている。

ただし、本例では、電極対１３を構成する電極１１，１２が、中心線Ｙと直交する方向に加熱領域Ａを横断する長さを有し、中心線Ｙと直交する方向に沿ってワークＷ６に配置される。そして、図１１に示す例では、電極１２は、ワークＷ６の相対的に幅広の端部Ｌに配置され、その位置に固定されており、電極１１は、ワークＷ６との接触を保って中心線Ｙに沿って移動可能に、移動機構によって支持されている。以下、電極１１を移動電極といい、電極１２を固定電極という。

移動機構は、制御部１５の制御のもと、移動電極１１を中心線Ｙに沿って一定速度で移動させる。

ワークＷ６の加熱に際し、固定電極１２が配置されているワークＷ６の端部Ｌに移動電極１１が配置される。そして、電極対１３の間に電流が流され、その状態で、移動電極１１がワークＷ６の端部Ｌから端部Ｒに向けて一定速度で移動される。

ここで、電極対１３に流れる電流は、移動電極１１と固定電極１２との間に挟まれるワークＷ６の通電区間において典型的には最短経路を流れる傾向にある。したがって、移動電極１１及び固定電極１２が、図１２に示すように軸線Ｘと直交する方向に沿って配置された場合に、加熱領域Ａにおいて掃引領域Ｓ１から外れる領域Ｅには電流が流れ難くなる。

これに対し、移動電極１１及び固定電極１２が中心線Ｙと直交する方向に沿って配置されている場合に、加熱領域Ａの全体が掃引領域Ｓ２に包含されることから、ワークＷ６の通電区間には略均一に電流が流れる。それにより、ワークＷ６を所期の温度分布に加熱することができる。

以下に説明する例は、板状ワークに第１加熱領域と第２加熱領域とを設け、第１加熱領域と第２加熱領域とを互いに異なる温度範囲に加熱するようにしたものである。

図１３は、本発明の実施形態を説明するための、板状ワーク及び加熱装置の他の例の構成、並びに加熱方法を示す。

図１３に示すワークＷ７は、厚みが一定であり、長手方向の一方の端部Ｒ側から他方の端部Ｌ側に向けて徐々に幅が狭くなっている。そして、ワークＷ７は、相対的に幅狭の端部Ｌ側に設けられた第１加熱領域Ａと、相対的に幅広の端部Ｒ側に設けられた端部第２加熱領域Ｂとを有しており、第２加熱領域Ｂは、長手方向に第１加熱領域Ａと隣り合って第１加熱領域Ａと一体に設けられている。第１加熱領域Ａの素材と第２加熱領域Ｂの素材とは異なっており、両者は溶接されて一体化されている。

本例では、第１加熱領域Ａのみ加熱され、第２加熱領域Ｂは非加熱とされる。このようなワークＷ７は、例えば衝撃吸収部材に用いられ、第１加熱領域Ａは加熱されることによって硬度が高められるのに対し、第２加熱領域Ｂは非加熱とされることで衝撃等によって変形し易いよう軟質に保たれる。

ワークＷ７を加熱する加熱装置は、図１に示した加熱装置１と同様に構成されており、給電部１０と、電極１１，１２からなる電極対１３と、移動機構１４と、制御部１５と、を備えている。

電極対１３を構成する電極１１，１２は、ワークＷ７の第１加熱領域Ａを幅方向に横断する長さを有し、ワークＷ７の幅方向に沿って配置される。そして、図１３に示す例では、電極１２は、第１加熱領域Ａにおいて相対的に幅広の端部、即ち第１加熱領域Ａと第２加熱領域との接合部Ｃ側の端部に配置され、その位置に固定されており、電極１１は、ワークＷ７との接触を保って第１加熱領域ＡにおいてワークＷ７の長手方向に沿って移動可能に、移動機構１４によって支持されている。以下、電極１１を移動電極といい、電極１２を固定電極という。

移動機構１４は、制御部１５の制御のもと、移動電極１１をワークＷ７の長手方向に沿って一定速度で移動させる。

ワークＷ７の加熱に際し、図１３に示す例では、固定電極１２が配置されている第１加熱領域Ａの接合部Ｃ側の端部に移動電極１１が配置される。そして、電極対１３の間に電流が流され、その状態で、移動電極１１が第１加熱領域Ａの接合部Ｃ側とは反対側の端部Ｌに向けて一定速度で移動される。

移動電極１１が一定速度で移動される間、電極対１３の間に流れる電流を適宜調整する。これにより、第１加熱領域Ａを仮想的に区分してなり、移動電極１１の移動方向に沿って並ぶ複数の区分領域毎の加熱温度を調整することが可能となる。

特に、移動電極１１の移動方向に沿う単位長さあたりの抵抗が移動電極１１の移動方向に単調に増加している第１加熱領域Ａでは、図３に示した加熱方法と同様に、実質的に均一な温度と同視し得る所定の温度範囲に第１加熱領域Ａを加熱することが可能である。

図１４から図１６は、図１３に示した板状ワーク及び加熱装置並びに加熱方法の変形例を示す。

図１４に示す例は、ワークＷ７の第１加熱領域Ａを熱間加工温度Ｔ_１に加熱し、第２加熱領域Ｂを第１加熱領域Ａの加熱温度Ｔ_１よりも低い温間加工温度Ｔ_２に加熱するようにしたものである。

第２加熱領域Ｂを加熱するには、電極１２にも移動機構１４を設け、ワークＷ７との接触を保って第２加熱領域ＢにおいてワークＷ７の長手方向に沿って移動可能に電極１２を支持し、移動電極１２を第２加熱領域Ｂの接合部Ｃ側の端部から反対側の端部Ｒに向けて一定速度で移動させればよい。その際、第１加熱領域Ａにおいて移動される移動電極１１が端部Ｌに到達する以前に、第２加熱領域Ｂにおいて移動される移動電極１２が端部Ｒに到達するように、移動電極１２を移動させる。移動電極１１，１２のそれぞれの移動開始時間及び移動終了時間については第１加熱領域Ａ及び第２加熱領域Ｂの左右方向の寸法や各加熱領域の加熱温度に応じて適宜設定すればよい。

なお、図１４に示した例では、加熱開始時において、移動電極１１，１２のいずれもが第１加熱領域Ａに配置されており、接合部Ｃは、第２加熱領域Ｂと同じ温間加工温度Ｔ_２に加熱される。これに対し、図１５に示すように、加熱開始時において、移動電極１１を第１加熱領域Ａに、移動電極１２を第２加熱領域Ｂに配置するようにして、接合部Ｃを第１加熱領域Ａと同じ熱間加工温度Ｔ_１に加熱するようにしてもよい。

図１６に示すワークＷ８は、第１加熱領域Ａの厚みと第２加熱領域Ｂの厚みに差がある点で図１４に示したワークＷ７と異なっている。第１加熱領域Ａと第２加熱領域Ｂとの接合部Ｃには、両加熱領域Ａ，Ｂの厚みの差により傾斜が生じており、溶接により凹凸が生じている場合もある。このような場合には、接合部Ｃには直接通電しないことが好ましい。電極を接合部Ｃ上でスライドさせた際にスパークが生じる虞があるためである。

ワークＷ８の加熱に際し、まず第１加熱領域Ａが加熱され、移動電極１１及び固定電極１２が第１加熱領域Ａの接合部Ｃ側の端部に配置される。そして、電極対１３の間に電流が流され、その状態で、移動電極１１が第１加熱領域Ａの接合部Ｃ側とは反対側の端部Ｌに向けて一定速度で移動される。

移動電極１１が一定速度で移動される間、電極対１３の間に流れる電流を適宜調整する。これにより、第１加熱領域Ａを仮想的に区分してなり、移動電極１１の移動方向に沿って並ぶ複数の区分領域毎の加熱温度を調整することが可能となる。

次いで第２加熱領域Ｂが加熱され、移動電極１１及び固定電極１２が第２加熱領域Ｂの接合部Ｃ側とは反対側の端部Ｒに配置される。そして、電極対１３の間に電流が流され、その状態で、移動電極１１が第２加熱領域Ｂの接合部Ｃ側の端部に向けて一定速度で移動される。

移動電極１１が一定速度で移動される間、電極対１３の間に流れる電流を適宜調整する。これにより、第２加熱領域Ｂを仮想的に区分してなり、移動電極１１の移動方向に沿って並ぶ複数の区分領域毎の加熱温度を調整することが可能となる。

特に、第１加熱領域Ａ及び第２加熱領域Ｂの各々は、移動電極１１の移動方向に沿う単位長さあたりの抵抗が移動電極１１の移動方向に単調に増加している。よって、図３に示した加熱方法と同様に、実質的に均一な温度と同視し得る所定の温度範囲に第１加熱領域Ａ及び第２加熱領域Ｂを加熱することが可能である。

接合部Ｃは、両側の第１加熱領域Ａ及び第２加熱領域Ｂから伝達される熱によって加熱される。

以上説明した加熱方法は、例えば加熱後の急冷による焼入処理に用いることもでき、また、加熱後の高温状態でプレス型により加圧してホットプレス成形を行う、プレス成形品の作製方法に用いることもできる。上述した加熱方法によれば、加熱ための設備が簡素な構成でよく、加熱ための設備をプレス装置に近接配置したり、一体に組み込むことができる。そのため、板状ワークを加熱後に短時間でプレス成形することができ、加熱された板状ワークの温度低下を抑制してエネルギーロスを削減し、また板状ワークの表面の酸化を防止して高品質なプレス成形品を作製することが可能である。

１ 加熱装置
１０ 給電部
１１ 電極
１２ 電極
１３ 電極対
１４ 移動機構
１５ 制御部
Ｗ１ ワーク

Claims (7)

1. ワークの第１加熱領域を第１方向に横断する長さを有する電極対を前記第１方向に沿ってワークに配置し、
   前記電極対の間に電流を流しながら、前記電極対のうち少なくとも一方の電極を前記第１加熱領域において一定速度で前記第１方向と交差する第２方向に沿って移動させて、前記第１加熱領域を通電加熱し、
   前記電極対の間に流れる電流を調整することにより、前記第１加熱領域を仮想的に区分してなり、前記第２方向に沿って並ぶ複数の区分領域毎の加熱温度を調整する加熱方法。
2. 請求項１記載の加熱方法であって、
   前記第１加熱領域は、前記第２方向に沿う単位長さあたりの抵抗が前記第２方向に沿って変化しているものであり、
   前記抵抗の変化に基づいて前記電極対の間に流れる電流を調整する加熱方法。
3. 請求項２記載の加熱方法であって、
   前記第１加熱領域は、前記抵抗が前記第２方向に単調に増加しているものであり、
   前記電極対のうち一方の電極を前記第２方向に移動させて前記第１加熱領域における通電区間を前記第１加熱領域において前記抵抗が相対的に小さい端部側から次第に拡大させ、
   前記電極対の間に流れる電流を調整することにより、前記第１加熱領域を所定の温度範囲に通電加熱する加熱方法。
4. 請求項１から３のいずれか一項記載の加熱方法であって、
   前記第２方向は、前記第１加熱領域の前記第２方向の両端部の中間点同士を結ぶ中心線に沿う方向であり、
   前記第１方向は前記中心線に直交する方向である加熱方法。
5. 請求項１から４のいずれか一項記載の加熱方法であって、
   前記ワークは、前記第２方向に前記第１加熱領域と隣り合って前記第１加熱領域と一体に設けられた第２加熱領域を有し、前記第２加熱領域は前記第１加熱領域に溶接されているものであり、
   前記電極対のうち一方の第２電極を前記第１加熱領域と前記第２加熱領域との接合部に配置し、他方の第１電極を前記第１加熱領域において前記第２方向に沿って移動させて前記第１加熱領域を通電加熱し、
   前記第１加熱領域と前記第２加熱領域とを互いに異なる温度範囲に加熱する加熱方法。
6. ワークの第１加熱領域を第１方向に横断するように配置される電極対と、
   前記電極対に電流を供給する給電部と、
   前記電極対のうち少なくとも一方の電極を前記第１加熱領域において一定速度で前記第１方向と交差する第２方向に沿って移動させる移動機構と、
   前記電極対の間に流れる電流を調整することにより、前記第１加熱領域を仮想的に区分してなり、前記第２方向に沿って並ぶ複数の区分領域毎の加熱温度を調整する制御部と、を備える加熱装置。
7. 請求項１から５のいずれか一項記載の加熱方法を用いて板状ワークを加熱し、プレス型により加圧してホットプレス成形を行う、プレス成形品の作製方法。

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