JP3403285B2 - 穴内表面の加熱方法 - Google Patents
穴内表面の加熱方法Info
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
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Description
材に設けられた水冷穴などの、底面を有する穴の内壁面
を、各種の熱処理等を施す目的で誘導加熱する方法に関
する。
性あるいは鋳造品質を確保させるために複数の水冷穴が
設けられている場合が多く、この水冷穴は、一般的に
は、直径が10mm前後、深さが100〜数100mm程度の底面を
有する穴である。
ック防止のために、通常、金型全体に焼入れ−焼戻しが
施される。しかし、特開平6−315753号公報に開
示されているように、過大な熱応力がかかりやすい水冷
穴については、割れを回避するために、穴の内周面及び
底面に軟化熱処理を施して靭性を確保することが望まし
いが、上記軟化処理によって肝心の型彫面の特性が損わ
れてはならないので、表層部を集中的に急速加熱できる
誘導加熱法が好適な加熱手段となる。
熱処理が焼入れである場合にも、加熱後に所期の急冷を
行って焼入れ効果を確保するために、あるいは歪を小さ
くするために、表層部中心の加熱が望ましい場合が多
く、よって、誘導加熱法が好適手段となる。
歪除去など各種熱処理のための加熱温度は概ね600〜120
0℃の範囲にあり、多くの場合は±50℃の精度が望まれ
るので、誘導加熱法によって表層部を急熱する場合にも
上記精度を指向しなければならない。
急速加熱は、前記公報に図を以て表示されているよう
に、細長い螺旋状に巻回したコイル(ソレノイドコイ
ル)を穴内に挿入し、これに交流を通電することによっ
て行うことができる。しかし、穴の内周面に比べて底面
が加熱されにくい傾向にあるため、内周面の加熱効率を
抑え気味とする必要があることから、全体として加熱時
間が長くなり、延いては加熱深さも大き目となってい
た。即ち、作業能率あるいは熱処理仕様に限界があっ
た。
な従来技術に鑑み、上記穴内表面の誘導加熱において、
加熱の効率を減ずることなく均一に加熱できる方法を提
供することを、その課題とするものである。
属部材に設けられた底面を有する穴の内周面及び底面を
誘導加熱する方法であって、複数のヘアピン状コイルを
前記穴内に該穴の中心線を軸として方位切換可能に配置
し、前記コイルへの通電を、該コイルを配置した当初の
方位を含めて、方位を切り換えるごとに行うことによ
り、穴の内周面の各部と底面とを均等に昇温させること
を特徴とするものである。
いたのは、前記穴の底面に内周面と同オ−ダ−の渦電流
を生じさせるためである。また、コイルの数を複数にし
たのは、特に穴の内周面に関して、円周方向の多方位に
渦電流を生じさせて加熱を均等化させるためであって、
数が多いほどより均等化される。しかし、寸法上の制約
あるいは電磁的な取合の問題により、コイルの設計・製
作が複雑になるので、穴の径が特に大きくなければ、コ
イルは通常2つでよい。
流発生方位、即ち、コイルの電線に近くて磁力線が及ぶ
方位以外の方位が伝熱によって昇温する迄には大なり小
なり時間を要し、この間に生じる深部への伝熱によっ
て、表層部中心の加熱を行うという指向から外れてく
る。よって、本発明においては、前記コイルを穴内で方
位を切り換えるごとに誘導加熱を行って、加熱条件を円
周方向に平均化するものである。本発明においては、2
体以上のヘアピン状コイルを用いるので、上記渦電流は
円周方向の少なくとも4方位に生じる。よって、上記方
位切り換えの角度は、90°以下でよいことになる。な
お、上記方位切換えを一方向に一回だけ行うか、あるい
は往復的に行うかといった動作モ−ドは、状況に応じて
適宜に選定すればよい。
向するものであるから、前記複数のコイルには、当然な
がら均等な電流を供給することが望ましい。即ち、コイ
ルへの通電は、電流の均一化の点で、通常は、複数のコ
イルを直列接続して行うのがよい。
性に関しては、特に制約はないが、極性の設定によって
前記渦電流発生方位の現れ方が多少変ってくるので、そ
れに応じて前記方位切り換えの角度を設定すればよい。
たとえば、2体のコイルを、そのU字面を向き合わせて
前記穴内に配置した場合については、図3に示すよう
に、2つのコイルへの通電を互に逆の極性で行うと、渦
電流が生じて加熱される部位9が4方対称的になるの
で、45°の方位切り換えを行えばよく、また、図4に示
すように、2つのコイルへの通電を同じ極性にて行った
場合には、加熱される部位が左右対称になるので、90°
の方位切り換えを行えばよい。
ら、必要に応じてトランス等の整合器を経由してコイル
に至る通電経路中の適宜部分の配線を可撓性材料によっ
て行うことにより、金型等の部材の方を回転させずに実
施できるが、上記手段を限定するものではない。
温を均等化できるので、あとは、穴の内周面と底面の昇
温が均等化されるように、ヘアピン状コイルの先端部と
穴の底面との間隔を調整すればよい。これにより、穴内
表面の各部及び底面を均等に昇温させることができる。
図に拠り説明する。図1は、本発明方法を実施する態様
を概念的に示す平面図、図2は図1のA−A断面図、図
3及び図4は2体のヘアピン状コイルを用いて実施する
例のコイルの配置と極性設定を示す平面図、図5及び図
6は夫々図3及び図4の構成と対応したコイルの接続態
様を示す図、図7及び図8は本発明の別例のコイルの配
置と極性設定を示す図である。
設けられた穴、3は穴の内周面、4は底面であり、又、
5及び、5′はヘアピン状コイル、6,7あるいは
6′,7′はコイルの平行部分である。
ル5,5′は外径3mm程度の銅パイプを曲げ加工して作
るとよい。2つのコイルを直列接続して、これに通電を
行うようにすれば、両コイルに均等な電流を流すことが
できる。この際、接続の仕方は、U字面が向き合うよう
に並べた2つのコイルの極性を互に逆にする図5の接続
と、2つのコイルの極性を同じにする図6の接続の2通
りにできるが、いずれの場合も、接続部の渡り8は、図
に示したように、コイルとひと続きにするのがよい。こ
れにより2つのコイルは一体化され、取扱いが容易にな
る。
体用いる場合の配置と極性設定の例を図7及び図8に示
す。このような構成は、直径の大きい穴2に対して有用
となるものである。図7,図8において51,51′はヘア
ピン状コイルである。
で、あるいはコイル間で、コイルの平行部分6,7、
6′,7′が相異なる極性(図5,6における矢印の方
向が異なる)で接近する状況が生じる。このような状況
においては、電路により生じる磁力線が相互に打消され
ないよう、常法に従って、極性の異なる平行部分の間に
磁気集束用のコア材(図示せず)を配して所期の誘導加
熱効果が得られるようにする。また、裸のコイルが穴内
表面に接して短絡が起らないよう、上記コイルとコアか
らなる系の外周をガラスクロスで覆装するなどの手段に
よって絶縁を施すものとする。
波数は、系の寸法や取合関係によっても異なるが、本発
明のように表層部中心の急速加熱を指向する場合には、
加熱深さと効率の兼ね合いから、10〜100KHzが好適であ
る。但し、限定はされない。この範囲の周波数によって
直径10mm×深さ100mm前後の穴内の加熱を行う場合で、1
0〜20KW程度の電力により、所期の急速加熱を行うこと
ができる。
えは、次のようにする。たとえば、300秒間の温度保持
を履歴させればよいという仕様の加熱を、図4のコイル
構成によりコイルを方位切り換えるごとに行う場合に
は、当初のコイル方位で100秒間温度保持する加熱を行
い、次いで、コイルの方位を90°切り換えて同様の加熱
を行う操作を3回繰返せば、円周方向の全方位に所定条
件での加熱を施せる。
しくない場合には、図3のコイル構成での加熱を、当初
のコイル方位と45°ずらした方位とで逐次実施すればよ
い。
を同時に所定の温度範囲に到達させたい場合、あるい
は、温度保持を分のオ−ダで行いたい場合などには、図
4のコイル構成により、当初方位と90°方位とに反復切
り換えるごとに加熱を行って、全体を所定温度範囲に急
速昇温させればよい。上記反復切り換えの回数は加熱時
間と加熱の均等化との兼合いで適宜選定すればよいが、
2〜5回が実用的である。
る穴の内表面を誘導加熱するに際して、ヘアピン状コイ
ルを穴内に複数個配して、これを方位切り換えるごとに
誘導加熱する構成により、底面を含めた穴内表面各部を
均等に急速加熱する操作を高能率で実施できる。
させながら行って、加熱条件を円周方向に均等化させる
ことは、従来、屡々行われていたが、この方法を、本発
明のように、ダイス等の部材に設けた穴の内周面の加熱
に適用することは、部材の把持手段,回転のスペ−ス・
パワ−・芯出し精度などの諸点から実質上不可能であ
り、一方、上記方法とは逆に、コイルの方を回転させな
がら加熱する方法は、誘導加熱に必要な大電流をスリッ
プリングを介して流さなければならないので、これま
た、実質的に不可能である。
り換えするという、コイルへの通電経路の可撓性の範囲
で、穴内表面の均等加熱を実現できるので、穴内表面に
各種熱処理を施すという多くの要請に対応でき、従っ
て、産業界に資するところ大なるものがある。なお、上
述の実施の形態並びに実施例は、熱処理のための加熱に
ついてのものであるが、本発明加熱方法は、そのような
熱処理以外に例えば合成樹脂の焼付けのための加熱な
ど、他の目的の加熱に適用できること勿論である。
平面図。
示す図。
示す図。
Claims (3)
- 【請求項1】 金属部材に設けられた底面を有する穴の
内周面及び底面を誘導加熱する方法であって、複数のヘ
アピン状コイルを前記穴内に該穴の中心線を軸として方
位切換可能に配置し、前記コイルへの通電を、該コイル
を配置した当初の方位を含めて、方位を切り換えるごと
に行うことにより、穴の内周面の各部と底面とを均等に
昇温させることを特徴とする穴内表面の加熱方法。 - 【請求項2】 2体のヘアピン状コイルをそのU字面を
向き合わせて穴内に配置し、コイルの通電極性を2つの
コイルに関して互に逆にするとともに、前記方位切り換
えの角度を45°とする請求項1に記載の穴内表面の加熱
方法。 - 【請求項3】 2体のヘアピン状コイルをそのU字面を
向き合わせて穴内に配置し、コイルの通電極性を2つの
コイルに関して同じにするとともに、前記方位切り換え
の角度を90°とする請求項1に記載の穴内表面の加熱方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32989295A JP3403285B2 (ja) | 1995-11-24 | 1995-11-24 | 穴内表面の加熱方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32989295A JP3403285B2 (ja) | 1995-11-24 | 1995-11-24 | 穴内表面の加熱方法 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001390887A Division JP3779611B2 (ja) | 2001-12-25 | 2001-12-25 | 穴内表面の加熱方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09143550A JPH09143550A (ja) | 1997-06-03 |
JP3403285B2 true JP3403285B2 (ja) | 2003-05-06 |
Family
ID=18226426
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32989295A Expired - Fee Related JP3403285B2 (ja) | 1995-11-24 | 1995-11-24 | 穴内表面の加熱方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3403285B2 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6315307B2 (ja) * | 2013-12-27 | 2018-04-25 | 住友電工焼結合金株式会社 | 小穴内面の高周波焼入れ方法 |
-
1995
- 1995-11-24 JP JP32989295A patent/JP3403285B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH09143550A (ja) | 1997-06-03 |
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