JP5692126B2 - Electric heating device and electric heating method - Google Patents
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本発明は、通電加熱装置及び通電加熱方法に関する。 The present invention relates to an electric heating device and an electric heating method.
特許文献1には、プレス加工に関して、高強度にする部位にブロックヒータを押し当てて部分的に加熱する第一加熱工程と、一対の電極ブロックを用いてワークの長手方向両端部を挟み込み、電極ブロック間に通電することによってワーク全体を加熱し、高強度にする部位のみを焼入れ温度以上に加熱する第二加熱工程とを含むワークの加熱工程が開示されている。加熱工程によって加熱されるワークは、プレス金型によって所望の形状にプレス成形されるとともに、高強度となる部位には焼入れが施される。
高温に加熱されるワークは、熱膨張に起因する変形(波打ち、うねり等)が生じることが知られている。そのような変形が電極との接触部位に生じた場合、電極とワークの接触状況が均一でなくなり、電極とワークとの間の抵抗値に変動が生じて加熱むらが生じることがある。
本発明は、ワークの熱膨張による変形を考慮して、通電加熱時に電極とワークが均一な面圧で接触するようにし、通電加熱による加熱むらを抑制する技術を提供する。
It is known that a workpiece heated to a high temperature undergoes deformation (such as undulation and swell) due to thermal expansion. When such deformation occurs in the contact portion with the electrode, the contact state between the electrode and the workpiece is not uniform, and the resistance value between the electrode and the workpiece may vary, resulting in uneven heating.
In consideration of deformation due to thermal expansion of a workpiece, the present invention provides a technique for suppressing uneven heating due to current heating by causing the electrode and the workpiece to contact with each other at a uniform surface pressure during current heating.
本発明の通電加熱装置は、ワークの両端部に配置される電極と、前記電極と対向するように配置される電極押さえとを具備し、前記電極と電極押さえによってワークの両端部を挟持し、前記電極間に通電することによって加熱する通電加熱装置であって、前記電極及び電極押さえの前記ワークとの接触面は、前記電極側に向けて膨らむ湾曲形状に形成される。 The current heating device of the present invention comprises electrodes disposed at both ends of the workpiece, and electrode holders disposed so as to face the electrodes, and sandwiches both ends of the workpiece by the electrodes and electrode holders, In the energization heating apparatus that heats by energizing between the electrodes, the contact surface of the electrode and the electrode presser with the work is formed in a curved shape that swells toward the electrode.
前記通電加熱装置は、前記ワークの前記電極及び電極押さえによって変形される湾曲形状と同一形状を有し、前記ワークの通電方向中央部を厚み方向両側から支持するワーク押さえをさらに具備することが好ましい。 It is preferable that the energization heating device further includes a work presser having the same shape as the curved shape deformed by the electrode and the electrode presser of the work, and supporting a central portion in the current supply direction of the work from both sides in the thickness direction. .
本発明の通電加熱装置の好ましい一実施形態において、前記ワークは、予め前記電極及び電極押さえの湾曲形状に応じた形状に加工される。 In a preferred embodiment of the electric heating device of the present invention, the workpiece is processed in advance into a shape corresponding to the curved shape of the electrode and electrode presser.
本発明の通電加熱方法は、ワークの両端部に配置される電極と、前記電極と対向するように配置される電極押さえとを用いて、前記電極と電極押さえによってワークの両端部を挟持し、前記電極間に通電することによって加熱する通電加熱方法であって、前記電極及び電極押さえの前記ワークとの接触面は、前記電極側に向けて膨らむ湾曲形状に形成され、前記ワークを電極及び電極押さえの湾曲形状に沿って変形させた状態で通電加熱する。 The current heating method of the present invention uses the electrodes disposed at both ends of the work and the electrode retainers disposed so as to face the electrodes, and sandwiches both ends of the work by the electrodes and the electrode retainers. An electric heating method for heating by energizing between the electrodes, wherein the contact surface of the electrode and the electrode retainer with the workpiece is formed in a curved shape that swells toward the electrode side, and the workpiece is connected to the electrode and the electrode. Electric current is heated in a state of being deformed along the curved shape of the presser.
前記通電加熱方法では、前記ワークの前記電極及び電極押さえによって変形される湾曲形状と同一形状のワーク押さえを用いて、前記ワークへの通電加熱中に、前記ワークの通電方向中央部を厚み方向両側から支持することが好ましい。 In the energization heating method, the energization direction center of the work is disposed on both sides in the thickness direction during energization heating of the work using the work presser having the same shape as the curved shape deformed by the electrode and the electrode presser of the work. It is preferable to support from.
本発明の通電加熱方法の好ましい一実施形態において、前記ワークは、予め前記電極及び電極押さえの湾曲形状に応じた形状に加工される。 In a preferred embodiment of the current heating method of the present invention, the workpiece is processed in advance into a shape corresponding to the curved shape of the electrode and electrode presser.
本発明によれば、通電加熱時のワークの熱膨張方向を考慮した電極形状によって、通電加熱中のワークと電極との接触状況を均一にし、加熱むらを低減できる。 According to the present invention, the contact state between the workpiece and the electrode during energization heating can be made uniform and the heating unevenness can be reduced by the electrode shape considering the direction of thermal expansion of the workpiece during energization heating.
図1に示すように、通電加熱装置1は、ワーク2の両端部を挟持して通電することにより加熱する。ワーク2は、焼入れ可能な鋼材によって構成される矩形平板である。
通電加熱装置1は、一対の電極10と、ワーク2を挟んで電極10と対向するように配置される電極押さえ20とを具備する。電極10及び電極押さえ20はそれぞれワーク2の端部に配置される。電極10と電極押さえ20によってワーク2の両端部を厚み方向から挟み込んで支持する。電極10には、適宜の電源装置が接続され、ワーク2を挟持した状態で電極10間に電流を流すことによって、ワーク2にジュール熱を発生させて加熱する。
通電加熱装置1によって焼入れ温度以上に加熱されるワーク2は、プレス成形装置に移送されて所望の製品形状にプレス成形される。この際、プレス成形装置内でワーク2を所定時間保持することによって、ワーク2に焼入れが施される。
As shown in FIG. 1, the
The
The
図1及び図2に示すように、電極10及び電極押さえ20のワーク2の押さえ面、つまりワーク2との接触面は、電極10側に向けて膨らむ湾曲形状に形成される。言い換えれば、電極10のワーク接触面は、ワーク2の通電方向と直交する方向の中央部が窪んだ凹形状に湾曲し、電極押さえ20のワーク接触面は、ワーク2の通電方向と直交する方向の中央部が突出した凸形状に湾曲するように形成されている。
このように、電極10と電極押さえ20が湾曲状に形成されていることにより、ワーク2は、電極10側に膨らんだ湾曲形状に沿って変形した状態で挟持される。このとき、電極10と電極押さえ20によってワーク2の両端部を挟持することにより、ワーク2全体が同じように湾曲した形状で保持される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the pressing surface of the
Thus, since the
ワーク2は、通電加熱によって高温(焼入れ温度以上)に加熱される。このため、通電加熱中のワーク2には熱膨張が生じて変形する。
図2に示すように、電極10と電極押さえ20とに挟持される部位において、ワーク2は湾曲形状の径方向(湾曲形状のR中心からの放射方向であり、図中に矢印で示す方向)に膨張し、円周方向に沿って変形する。このとき、電極10及び電極押さえ20の押さえ面が電極10側に湾曲していることによって、ワーク2の膨張方向に電極10のワーク接触面が存在することとなり、ワーク2と電極10とが均一に密着した状態が保持される。
The
As shown in FIG. 2, the
以上のように、電極10及び電極押さえ20は、電極10側に湾曲する形状を有することにより、ワーク2の熱膨張の方向を電極10側に規制することができる。これにより、ワーク2の加熱による膨張が生じてもワーク2と電極10の密着度合いに変化がなくなり、均一な面圧が維持される。従って、ワーク2と電極10との間の抵抗値に変動がなく、通電加熱装置1を用いてワーク2を均一に通電加熱することが可能となり、ワーク2内の温度むらを低減できる。
As described above, the
また、ワーク2を挟持する電極10と電極押さえ20との両方を電極としても良い。
例えば、ワーク2の厚みが大きい場合は、厚み方向の両側から通電することにより、効率的な通電加熱が可能となる。
Further, both the
For example, when the thickness of the
図3に示すように、通電加熱装置1は、ワーク押さえ30をさらに具備する。ワーク押さえ30は、ワーク2を厚み方向両側から挟持する一対の薄板である。ワーク押さえ30におけるワーク2との接触面は、電極10及び電極押さえ20の湾曲形状と同一の湾曲形状に形成され、少なくともワーク2との接触部が断熱性材料によって構成される。ワーク押さえ30は、電極10間の中央部に配置されている、つまりワーク2の通電方向中央部に配置される。
ワーク押さえ30は、通電加熱装置1による通電加熱中にワーク2の中央部を支持する。これにより、材料全体の熱膨張によるたわみを物理的に抑制でき、ワーク2の厚み方向への変形を抑制できる。
As shown in FIG. 3, the
The work presser 30 supports the central portion of the
ワーク2は、通電加熱装置1によって挟持される際に、電極10及び電極押さえ20によって湾曲形状を付与する実施形態について示したが、図4に示すように、通電加熱装置1に投入されるワーク2に、予め電極10及び電極押さえ20の湾曲形状に応じた形状に加工しておくことも可能である。
この場合、必ずしも同一の湾曲R(湾曲半径)を有した湾曲形状を付与する必要はなく、電極10及び電極押さえ20の湾曲Rよりも大きいR(半径)、つまり緩やかな湾曲形状を予めワーク2に付与し、電極10と電極押さえ20のクランプによる変形の予備加工的な位置付けとしても良い。
例えば、通電方向の長さが大きい、又は、厚みが大きい等、大型のワーク2を用いる場合は、予め電極10及び電極押さえ20の形状に沿った湾曲状に形成しておくことによって、電極10と電極押さえ20の挟み込みによる変形量が少なくなり、自然なクランプが可能となる。
The
In this case, it is not always necessary to provide a curved shape having the same curvature R (curvature radius), and an R (radius) larger than the curvature R of the
For example, when using a
電極10、電極押さえ20、ワーク押さえ30の湾曲の大きさ、つまりワーク2の湾曲形状については、後工程のプレス成形装置によるプレス工程に影響を与えない範囲であれば良い。特に、前記プレス工程に影響を与えない範囲では、湾曲Rが小さい方が好ましく、ワーク2の変形形状が無理のない傾斜となるため、面圧むらが小さくなる。
例えば、ワーク2の幅を300[mm]とした場合は、R=300[mm]の湾曲形状を付与することが好ましく、ワーク2の幅と同程度の湾曲Rを付けることが好ましい。
About the magnitude | size of the curve of the
For example, when the width of the
1:通電加熱装置、2:ワーク、10:電極、20:電極押さえ、30:ワーク押さえ 1: Electric heating device, 2: Work, 10: Electrode, 20: Electrode holding, 30: Work holding
Claims (6)
前記電極及び電極押さえの前記ワークとの接触面は、前記電極側に向けて膨らむ湾曲形状に形成されることを特徴とする通電加熱装置。 An electrode disposed at both ends of the workpiece, and an electrode holder disposed so as to face the electrode; by sandwiching both ends of the workpiece by the electrode and the electrode holder and energizing between the electrodes; An electric heating device for heating,
A contact heating surface of the electrode and the electrode retainer with the work is formed in a curved shape that swells toward the electrode side.
前記電極及び電極押さえの前記ワークとの接触面は、前記電極側に向けて膨らむ湾曲形状に形成され、前記ワークを電極及び電極押さえの湾曲形状に沿って変形させた状態で通電加熱することを特徴とする通電加熱方法。 By using the electrodes arranged at both ends of the workpiece and the electrode holders arranged so as to face the electrodes, the both ends of the workpiece are clamped by the electrodes and the electrode holders, and energized between the electrodes An electric heating method for heating,
The contact surface of the electrode and the electrode holder with the work is formed in a curved shape that swells toward the electrode, and the work is heated while being deformed along the curved shape of the electrode and the electrode holder. A characteristic heating method.
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