JP5569219B2 - 通電加熱方法 - Google Patents

Description

本発明は、ブランクに通電することにより、当該ブランクを加熱する通電加熱方法に関する。

従来、鋼板等により構成される板状のブランクを所定の温度（オーステナイト組織が現れる温度）以上に加熱し、冷却した金型により前記ブランクに対してプレス加工を行うと同時に、焼入れを施すホットプレス加工が広く知られている（例えば、特許文献１参照）。当該ホットプレス加工においては、成形前のブランクを加熱することで、ブランクの成形性を向上させている。

上記のホットプレス加工に用いられるブランクとしては、矩形状のもの以外に、製品形状に応じて、穴あき型、Ｈ型、及びＴ型等の異形状のものがある。このような非矩形の異形状のブランクに通電加熱する技術の一例として、特許文献２に、ブランクの対向する両端部に複数対の電極を設け、通電制御することによって均一な加熱を図る技術が開示されている。

しかしながら、プレス加工時の位置決め等のために設けられた穴部（所謂、展開穴）を有する穴あき型のブランクを特許文献２に記載の技術によって通電加熱した場合には、展開穴の近傍の等電位線に乱れが生じ、その等電位線の間隔が狭小化した領域に過電流が流れるため、展開穴の近傍においてブランクが不均一に加熱されるおそれがある。

例えば、図５には、展開穴を有する穴あき型のブランクを長手方向（図５における左右方向）に沿って通電した場合の等電位線を示しているが、このように通電した場合には電流が展開穴を避けて、その周囲を通るため、展開穴の上下部分（図５における上下部分）で等電位線の間隔が狭くなる。
そのため、図６に示す温度分布のように、展開穴の上下部分が所望の温度よりも高温となってブランクが不均一に加熱されることとなる。
このように、穴あき型のブランクを通電加熱することは困難であった。

一方で、穴あき型のブランクを均一に加熱する方法として、加熱炉にて長時間の加熱を行う方法が考えられるが、加熱炉にかかる設備費、及び使用するエネルギー等の観点から好ましくない。

特開２００８−８７００１号公報 特開２００２−２４８５２５号公報

本発明は、穴あき型のブランクに対して適用可能な通電加熱方法を提供することを課題とする。

本発明の通電加熱方法は、ブランクに通電することにより、当該ブランクを加熱する通電加熱方法であって、前記ブランクは、その表裏面を貫通する穴部を有し、前記穴部を塞ぐ閉塞部材を前記ブランクに取り付け、前記閉塞部材をブランクに取り付けた状態で、前記ブランクに通電し、前記閉塞部材の電気伝導率を前記ブランクの電気伝導率以上とし、前記閉塞部材に接地部材を電気的に接続し、前記接地部材を前記ブランクにおける穴部が設けられた部分と等電位となる位置に取り付ける。

本発明の通電加熱方法は、ブランクに通電することにより、当該ブランクを加熱する通電加熱方法であって、前記ブランクは、その表裏面を貫通する穴部を有し、前記穴部を塞ぐ閉塞部材を前記ブランクに取り付け、前記閉塞部材をブランクに取り付けた状態で、前記ブランクに通電し、前記閉塞部材の熱伝導率を前記ブランクの熱伝導率以上とし、前記閉塞部材に接地部材を電気的に接続し、前記接地部材を前記ブランクにおける穴部が設けられた部分と等電位となる位置に取り付ける。

本発明の通電加熱方法において、前記閉塞部材は、円錐状に形成されることが好ましい。

本発明によれば、穴あき型のブランクを通電加熱することができる。

本発明に係る穴あき型のブランクを示す模式図。 本発明に係る通電加熱方法の態様を示す模式図。 本発明に係る通電加熱方法における穴あき型のブランクの等電位線を示す図。 本発明に係る通電加熱方法における穴あき型のブランクの温度分布を示す図。 従来の通電加熱方法における穴あき型のブランクの等電位線を示す図。 従来の通電加熱方法における穴あき型のブランクの温度分布を示す図。

以下では、図１〜図４を参照して、本発明に係る通電加熱方法の一実施形態である通電加熱工程Ｓ１について説明する。
通電加熱工程Ｓ１は、ブランク１を通電により加熱する工程である。通電加熱工程Ｓ１の後工程として、ブランク１をプレス加工する工程、ブランク１に焼入れを施す工程等が行われる。
なお、説明の便宜上、図１における矢印Ｘの指す方向をブランク１の幅方向とし、矢印Ｙの指す方向をブランク１の奥行方向とし、矢印Ｚの指す方向をブランク１の厚み方向として以下の説明を行う。

ブランク１は、通電加熱工程Ｓ１における加熱対象であり、鋼材等の導電性を有する素材により構成されている。
図１に示すように、ブランク１は、その幅方向を長手方向とする矩形状の平板部材である。ブランク１は、その中央部に展開穴２を有する穴あき型のブランクである。

展開穴２は、ブランク１の厚み方向に沿ってブランク１の表裏面を貫通するように設けられた穴部であり、ブランク１の厚み方向から見て真円状に形成されている。展開穴２は、プレス加工時の位置決め等のために利用される。

図２に示すように、通電加熱工程Ｓ１においては、電極１０・１０、及びピン２０等を用いてブランク１に通電し、加熱する。

電極１０・１０は、ブランク１に通電する際に使用される電極部材であり、一方の電極１０をプラス電極、他方の電極１０をマイナス電極とした二つ一組で用いられる。電極１０・１０は、ブランク１の幅方向両端部における奥行方向全域を厚み方向から挟持するように設けられている。電極１０・１０は、所望の電流を供給可能な電源装置に接続されており、当該電源装置が作動することによってブランク１に幅方向に沿って電流を付与する。

ピン２０は、ブランク１の展開穴２を塞ぐ閉塞部材であり、円錐状に形成されている。ピン２０は、その底面（円状の面）の直径が展開穴２の内径よりも大きく設定されており、先端から展開穴２に通すことによって展開穴２を塞いだ状態でブランク１に取り付けられる。ピン２０は、ブランク１に取り付けられた状態では、その外周面が展開穴２の内周縁部に当接している。なお、ピン２０は、設置面との間に所定の絶縁部材を介在させる等して固定される。

ピン２０は、アルミニウム、又は銅等の電気伝導率が比較的高く、かつ熱伝導率が比較的高い素材により構成されている。詳細には、ピン２０は、ブランク１の電気伝導率以上の電気伝導率を有し、かつブランク１の熱伝導率以上の熱伝導率を有する素材により構成されている。つまり、ブランク１の素材に合わせて、ピン２０の素材が選択される。

また、ピン２０は、クランプ２１と電気的に接続されている。
クランプ２１は、導電性を有する素材により構成された部材であり、ブランク１を厚み方向から挟持するように取り付けられる。クランプ２１は、ブランク１が電極１０・１０によって通電された際に、ブランク１における展開穴２が設けられた部分と等電位となる位置（例えば、図３における点Ｃ参照）に取り付けられて、接地部材として機能する。このため、クランプ２１と電気的に接続されたピン２０は、ブランク１における展開穴２が設けられた部分と等電位となる。つまり、ピン２０は、クランプ２１と接続されることにより、ブランク１における展開穴２が設けられた部分の電位と同じ電位に接地されることとなる。
なお、本実施形態におけるクランプ２１は、ブランク１を厚み方向から挟持するクランプ部材としたが、これに限定するものではなく、ブランク１における展開穴２が設けられた部分とピン２０とを等電位とすることができればよい。

前述のように、ピン２０の電気伝導率は、ブランク１の電気伝導率以上である。そのため、ピン２０を展開穴２に取り付けた状態で、電極１０・１０によってブランク１に通電すると、電流がピン２０を通ることとなる。したがって、ブランク１に設けられた展開穴２の影響を抑制し、展開穴にピンを設けない従来の通電加熱工程のように、電流が展開穴を避けるように流れて、展開穴の近傍における不均一な加熱（図５及び図６参照）を防止できる。
更に、ピン２０は、ブランク１における展開穴２が設けられた部分と等電位となっている。これにより、ピン２０が取り付けられた展開穴２の近傍における電流の乱れを抑制することができる。

図３に示すように、ブランク１の幅方向に沿った展開穴２の近傍（図３における展開穴２の左右部分であって、以下、単に「展開穴２の左右部分」と記す）における等電位線の間隔が狭く、電流がピン２０を通っていることが確認できる。

また、この時、展開穴２の左右部分における等電位線の間隔が狭いため、当該部分が他の部分よりも加熱されると考えられる。
しかしながら、前述のように、ピン２０の熱伝導率は、ブランク１の熱伝導率以上である。そのため、展開穴２の左右部分の熱がピン２０へと逃げることとなる。したがって、ブランク１における展開穴２の近傍での不均一な加熱を防止することができる。

図４に示すように、展開穴２の左右部分は、他の部分と比べて若干温度が高いものの、展開穴にピンを設けない従来の通電加熱工程（図６参照）と比較して、展開穴２の近傍で過加熱が発生していないことが確認できる。

以上のように、通電加熱工程Ｓ１においては、ブランク１に形成された展開穴２を塞ぐようにピン２０を取り付けた状態で、電極１０・１０によってブランク１に対して通電を行う。
ピン２０の電気伝導率は、ブランク１の電気伝導率以上であるため、ブランク１に付与された電流がピン２０を通ることとなる。したがって、ブランク１に設けられた展開穴２の影響を抑制し、展開穴にピンを設けない従来の通電加熱工程のように、電流が展開穴を避けるように流れて、展開穴の近傍における不均一な加熱（図５及び図６参照）を防止できる。これにより、展開穴２を有する穴あき型のブランク１を通電加熱することができる。

また、通電加熱工程Ｓ１においては、ブランク１における展開穴２が設けられた部分と等電位となる位置にクランプ２１が取り付けられている。そのため、ブランク１における展開穴２が設けられた部分とピン２０とが等電位となっている。したがって、ブランク１におけるピン２０が取り付けられた展開穴２の近傍における電流の乱れを抑制することができる。

また、ピン２０の熱伝導率は、ブランク１の熱伝導率以上であるため、ブランク１における展開穴２の近傍に生じた熱がピン２０へと逃げることとなる。したがって、ブランク１における展開穴２の近傍での不均一な加熱を防止することができる。

また、ピン２０は、円錐状に形成されている。これにより、展開穴２の内径の大小に関わらず、展開穴２を塞ぐように取り付けることができる。

更には、通電加熱工程Ｓ１によれば、焼入れ後にブランクに展開穴等を設けることがなくなるため、ブランクの遅れ破壊を抑制することができる。

なお、本実施形態においては、円錐状のピン２０を適用したが、これに限定するものではなく、展開穴２を塞ぐことができれば、円柱状、又は球状等、形状は問わない。
ただし、展開穴２の内径に関わらずに取り付け可能な汎用性、及び設置の容易性等を考慮すれば、ピン２０は円錐状であることが好ましい。

また、本実施形態における展開穴２は、ブランク１の厚み方向から見て真円状に形成されているが、これに限定するものではない。例えば、展開穴をブランクの厚み方向から見て楕円状に形成し、当該展開穴にその楕円形状に対応する形状のピンを取り付けることも可能である。

また、本実施形態においては、一つの展開穴２が設けられたブランク１に対して通電加熱を行ったが、複数の展開穴が設けられたブランクに対しても、当該展開穴と同数のピンを用いることで通電加熱を行うことが可能である。

また、本実施形態においては、ブランク１の電気伝導率以上の電気伝導率を有し、かつブランク１の熱伝導率以上の熱伝導率を有する素材からなるピン２０を適用したが、これに限定するものではない。
一般的に、電気伝導率が比較的高い物質は、熱伝導率も比較的高い。しかしながら、導電性を有さないものの、熱伝導率が比較的高いセラミックスが知られている。そのため、導電性を有さないが、ブランク１の熱伝導率以上の熱伝導率を有するセラミックスからなるピン２０を適用することで、ブランク１における展開穴２の近傍に生じた熱がピン２０へと逃げることとなって、ブランク１における展開穴２の近傍での不均一な加熱を防止することができる。

１ ブランク
２ 展開穴
１０ 電極
２０ ピン
２１ クランプ

Claims (3)

1. ブランクに通電することにより、当該ブランクを加熱する通電加熱方法であって、
   前記ブランクは、その表裏面を貫通する穴部を有し、
   前記穴部を塞ぐ閉塞部材を前記ブランクに取り付け、
   前記閉塞部材をブランクに取り付けた状態で、前記ブランクに通電し、
   前記閉塞部材の電気伝導率を前記ブランクの電気伝導率以上とし、
   前記閉塞部材に接地部材を電気的に接続し、
   前記接地部材を前記ブランクにおける穴部が設けられた部分と等電位となる位置に取り付ける、
   通電加熱方法。
2. ブランクに通電することにより、当該ブランクを加熱する通電加熱方法であって、
   前記ブランクは、その表裏面を貫通する穴部を有し、
   前記穴部を塞ぐ閉塞部材を前記ブランクに取り付け、
   前記閉塞部材をブランクに取り付けた状態で、前記ブランクに通電し、
   前記閉塞部材の熱伝導率を前記ブランクの熱伝導率以上とし、
   前記閉塞部材に接地部材を電気的に接続し、
   前記接地部材を前記ブランクにおける穴部が設けられた部分と等電位となる位置に取り付ける、
   通電加熱方法。
3. 前記閉塞部材は、円錐状に形成される請求項１または請求項２に記載の通電加熱方法。

Images