JP2594332B2 - ダイスの誘導加熱装置 - Google Patents

ダイスの誘導加熱装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はアルミニウム合金又は銅合金等を熱間押出
し成形するための金型すなわちダイス及びこのダイスを
収納するリング状のダイスホルダを同時に又は個別に誘
導加熱する加熱装置に関する。
〔従来の技術〕 ダイスは単体では搬送に不便であるので一般にはリン
グ状のダイスホルダに収納して搬送され、このダイスホ
ルダはダイスを収納した状態で押出機にセットするため
にも用いられる。常温のダイスで押出し成形すると高温
の押出し金属材料が冷却されて表面層が硬化するので、
押出し材料が冷却されないようにするためにダイスを押
出機にセットする前に400℃前後の温度になるように予
熱する。そして予熱されたダイスの保温のために前記ダ
イスホルダも所望の温度になるように予熱する。
この様な目的でダイスおよびダイスホルダの予熱に際
しては、これらを同時に短時間に加熱してダイス交換に
要する時間を短縮できることが望ましいので雰囲気炉に
よる加熱に代り誘導加熱が採用される。ダイスをダイス
ホルダに収納した状態でダイス加熱コイルの中心部に挿
入し、低周波数の交流電流を通ずることによりダイス加
熱コイルが作る交番磁界の電磁誘導作用により加熱する
と、ダイスホルダが磁性材料で作られている場合は表皮
効果によって主としてダイスホルダが加熱されダイスを
均一に加熱するために投入電力を制限して加熱すると例
えば数十分加熱する必要があり、かつダイスホルダの温
度は必要以上の高温となることを免れなかった。ダイス
をダイスホルダに収納した状態でダイスのみが誘導加熱
されるようにするためにはダイスホルダを不銹鋼等の非
磁性材料で作ればよいが、不銹鋼製等のダイスホルダは
著しく高価となり実用的でない。
そこで出願人はダイスとダイスホルダとを個別にかつ
平行に加熱する技術として特開昭55-80293号を開示して
いる。これを第8図に基いて説明すると、比較的安価な
鉄等の磁性材料で作られ直立した状態のリング状のダイ
スホルダ1に収納して搬入された金属熱間押出し用ダイ
ス2は、中央部で分割された左右に開閉可能に構成され
たダイス加熱コイル3の中心部に、分割部3aの直下から
先端部に非磁性材料で作られたダイス受け4を備えた昇
降軸5を駆動装置6により上昇させることによりダイス
ホルダ1から押出されて、挿入される。加熱コイル3の
直下にはダイスホルダ1を加熱するためのホルダ加熱コ
イル7が設けられ、ダイス2をダイス加熱コイル3の中
心部に挿入されるとき、同時にまたはその前にダイスホ
ルダ1が、昇降装置9により昇降されるホルダ受台8に
載せられて、この加熱コイル7の中に挿入される。この
ようにしてダイス2とダイスホルダ1とが各別に加熱コ
イル3および7の中で同時に誘導加熱される。ダイス2
を均一に加熱するために加熱中のみ昇降軸5により回転
させる。ホルダ受台8はホルダ1を支持すると同時にダ
イス2の昇降を行なう昇降装置を支持している。
〔発明が解決しようとする課題〕
前記文献に紹介した技術によれば、雰囲気炉によるよ
うな雰囲気ガスによる酸化の恐れと時間が長いというこ
とがなく、ダイスホルダに高価な不銹鋼を使うこともな
く、ダイスとダイスホルダとをそれぞれの最適温度に個
別に平行して加熱できる。
しかしダイスとダイスホルダとの一体加熱では表皮効
果でダイスが加熱しにくくなるのをさけるため加熱装置
の中に分解と組立との機構を組み込むのでダイス用にコ
イル3を左右に各1個ダイスホルダ用にコイル7を1
個、計3個必要とし、分解・組立の不具合も発生しやす
い。それでもなおダイス2の表皮効果による不均一加熱
をさけるためダイス2を昇降軸5で回転させなければな
らないという問題点がある。この表皮効果も先に説明し
たものと同一であって、磁性体であるダイス2のコイル
内周に近い側に磁束が集中する結果、ダイス2の円筒面
のうちコイルに近い部分の温度が高くなりそれを防ぐた
めダイス2を昇降軸5で回転させるのである。そのほか
コイル3がダイス2にできる密接するためコイル3を軸
方向から見て角形に近い形状にしなければならず、ダイ
ス2の軸方向高さの高いものはコイルに当って使用でき
ず、予めコイルを大きくしておくとダイスの軸方向高さ
の低いものには磁束の貫通が少く加熱能率が悪いという
問題点がある。
この発明は、このような点に鑑みてなされ、ダイスの
加熱効率を向上させるダイスの誘導加熱装置を提供する
ことを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明は、このような目的を達成するために、リン
グ状のダイスホルダにダイスを収納してダイス及びダイ
スホルダを誘導加熱する際、ダイス及びダイスホルダの
内少なくとも一方の両端面に軸心を合わせて一対の平形
うず巻状コイルを対向させるダイスの誘導加熱装置にお
いて、前記コイルの外径をダイスの外径より小さく形成
したことを特徴とする。
〔作用〕
コイルの内径をダイスの外径より小さく形成すると、
磁束の大部分はダイスに集中し、ダイスホルダを横切ら
ないので、ダイスの温度がダイスホルダの温度より高く
なり、電力がダイスを加熱する効率が向上する。
〔実施例〕
第1図はこの発明の概念を示す斜視図、第2図は第1
図の縦断面図である。ダイスホルダ1及びこれに収納さ
れたダイス2はその軸方向の両端面に軸心を合せて設置
された一対の平形うず巻状のコイル11a及び11bとにより
誘導加熱される。一対の両コイル11a及び11bは一方側か
ら例えば上側から見て中心から外周に向いいずれも右巻
に巻回されている。そして電源12から矢印iの電流が流
れるときには第2図に示すような電流により上端面に13
c,13d、下端面に13e,13fの磁束が発生しダイス2の両端
面を表皮効果により加熱する。第2図のものを軸方向に
見れば磁束13c,13d,13e及び13fは放射状に半径方向を通
る。従って一対の平形うず巻状のコイルの各一は公知の
技術による端面加熱を生じるものであって、例えば電気
書院発行「工業電気加熱ハンドブック」第1版第1刷の
頁281に外面加熱、内面加熱とともに紹介されている端
面加熱と基本的には同一である。しかしこの発明におい
ては直径の割に高さの低いダイス及びダイスホルダに適
用され、しかも両端面に端面加熱用の平形うず巻状のコ
イル11a及び11bが設けられる。なお各コイルは一方側か
ら見て中央から外周に向いいずれも右巻に巻回されてい
ると説明したが各コイルが各コイルの外端面側から見て
同方向に巻回したものはコイルの製作上同一のコイルを
使用できる。いずれにせよこの発明のコイルは軸方向に
相対寸法を変えることができるので、コイルを開離した
状態で被加熱体を装着し、コイルを被熱体に密着してか
ら電源を投入して加熱することができ、その結果装着が
容易で加熱効率が良く、異る寸法の被加熱体に適用でき
る。また被加熱体は図示のようにダイス2をダイスホル
ダ1に収納したまゝでもよいし、ダイス2及びダイス1
を各個別に加熱することもできる。その際コイルの直径
がダイス2の直径より大きくても端面加熱の作用による
誘導加熱は有効に行なわれる。
前記の発明の概念の説明に続き、この発明に用いるコ
イルの2つの実施例とその磁束分布及び発生熱量分布を
より具体的に説明する。
第3図はこの発明のコイルの実施例を示す平面図、第
4図は異る実施例を示す平面図、第5図は第3図のコイ
ルの磁束分布図、第6図は第4図のコイルの磁束分布
図、第7図は第3図及び第4図のコイルを使用した時の
発生熱量分布図である。
第3図のコイル11cは中心部から外周部まで等しいピ
ッチで巻回された等分巻になっていて、同一半径上から
2つの端子14が取り出され、放射状の絶縁材15で支持さ
れる。第4図のコイル11dは中心部が密着するように密
に巻回され、外周部は粗に巻回された粗密巻になってい
て、第3図と同様に端子14が取り出され絶縁材15で支持
される。
第5図と第6図はそれぞれ前記等分巻コイルと粗密巻
コイルとの磁束分布を参考に示すが、両者とも磁束がダ
イス2とダイスホルダ1の両端面に表皮効果で集中して
いる。第7図では両者の発生熱量分布の顕著な差が見ら
れる。第7図において、両者の上端面の半径方向に調べ
た発生熱量を見ると、粗密巻のピーク値P1は等分巻の
ピーク値P0よりはるかに中心に寄っていて、中心部の
熱は斜線部分だけ大きい。第4図に示すように粗密巻の
中心部近くのコイルのピッチが密であるからである。な
お、最も中心近くではコイルが曲げにくいこともあって
コイルがないので発生熱量も零になり、外周面近くのダ
イス2とダイスホルダ1との結合面では隙間が約1mmあ
って分布曲線は谷状になり、外周面ではピークP0,P1
別な最大値を示す。外周面を軸方向に調べた発生熱量を
等分巻のものについてのみ図示したが、粗密巻のものも
ほぼ同一傾向にあり図示を省略した。押し出し機にダイ
スをセットするときに高温の押し出し金属材料とほぼ同
一の温度まで予熱しておくという目的から見て、押し出
しの型が形成されているダイス2の中心部近くが図面の
斜線で示すように粗密巻でははるかに発生熱量が大きい
ということは有利なことである。
第9図はこの発明の誘導加熱装置の実施例の斜視図、
第10図は第9図の断面図、第11図は第9図のものの加熱
温度分布図である。
これらの図面において、平形うず巻状の加熱用のコイ
ル11e,11fと引出導体21e,21f,22e,22f、端子14e,14f、
鉄心23e,23f、絶縁充填材24e,24f、樹脂製のコイル支持
体25e,25f、断熱板26e,26fで構成するコイルユニット20
e,20fはダイス2a,2b端面に対向して2組から成り、矢印
の如くダイス端面に押し当てた後、端子14e間及び14f間
に交流電源を印加することによって、ダイス2a,2bを誘
導加熱する。なおこの実施例では押出し型部2cを持つダ
イスは2a,2bの2段となってダイスホルダ1に収納さ
れ、型部2cの形状を変えて押出しを容易にする。
さてこの実施例の要点は、図示するようにコイルの外
径Dcをダイス2a,2bの外径Ddより小さくする。
更に次の要点はコイル11e,11fの外周と背面に絶縁性
充填材24e,24fを介して、例えばフェライトコアのよう
な磁性材の鉄心23e,23fによって包囲する。
このようにすることによりダイス2a,2bの端面中央部
が高磁束密度状態となる。加熱実験の結果は図の如く中
央部程うず電流損が大きくなって、加熱温度はダイスの
軸芯部が最高値となり、外側程温度が低くなっているこ
とがわかった。
〔発明の効果〕
コイルの外径をダイスの外径より小さく形成すると、
磁束がダイスに集中し、その結果ダイスの温度がダイス
ホルダの温度より高くなり、電力がダイスを加熱する効
率が向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の概念を示す斜視図、第2図は第1図
の縦断面図、第3図はこの発明のコイルの実施例を示す
平面図、第4図は異る実施例を示す平面図、第5図は第
3図のコイルの磁束分布図、第6図は第4図のコイルの
磁束分布図、第7図は第3図及び第4図のコイルを使用
した時の発生熱量分布図であり、第8図は従来の技術を
示す構成図、であり、第9図はこの発明の誘導加熱装置
の実施例の斜視図、第10図は第9図の断面図、第11図は
第9図のものの加熱温度分布図である。 1……ダイスホルダ、2,2a,2b……ダイス、3,7,11a,11
b,11c,11d,11e,11f……コイル、13c,13d,13e,13f……磁
束。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−122086(JP,A) 特開 昭60−89(JP,A) 実開 昭51−41749(JP,U)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】リング状のダイスホルダにダイスを収納し
    てダイス及びダイスホルダを誘導加熱する際、ダイス及
    びダイスホルダの内少なくとも一方の両端面に軸心を合
    わせて一対の平形うず巻状コイルを対向させるダイスの
    誘導加熱装置において、前記コイルの外径をダイスの外
    径より小さく形成したことを特徴とするダイスの誘導加
    熱装置。
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JP62-219854 1987-09-02
JP63-106181 1988-04-28
JP10618188 1988-04-28
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