JP6424537B2 - Electric heating device for plated metal plate for hot stamping - Google Patents
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Description
本発明は、ホットスタンプ用めっき金属板、たとえば、自動車用部品のめっき鋼板を通電加熱する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for current heating a plated metal plate for hot stamping, for example, a plated steel plate of an automobile part.
高強度の金属板(たとえば、鋼板)を所望の形状に成形する方法の一つとして、ホットスタンプ法がある。ホットスタンプ法では、たとえば、金属板が鋼板である場合、鋼板をオーステナイト化温度(またはA3変態点)以上に加熱した状態でプレス成形する。金属板の加熱は、現在、炉を用いて行われることが多いが、より短時間で金属板を所望の温度に加熱し得る方法として、通電加熱が注目されている。 One method of forming a high strength metal plate (for example, a steel plate) into a desired shape is the hot stamping method. In the hot stamping method, for example, when the metal plate is a steel plate, the steel plate is press-formed in a heated state at austenitizing temperature (or A3 transformation point) or more. At present, heating of metal plates is often carried out using a furnace, but as a method capable of heating metal plates to a desired temperature in a shorter time, electric heating is noted.
表面に低融点金属がめっきされた金属板、たとえば、Alがめっきされた鋼板を、通電加熱すると、めっき金属が、特定の方向に移動することが知られている。具体的には、めっき金属の一部が、金属板の面内方向、かつ、金属板を流れる電流の方向に直交する方向に移動し、その結果、めっき層に薄い部分と厚い部分とが生じる。このようにめっき金属が移動する現象を、以下、「めっき層の寄り」ともいう。 It is known that, when a metal plate having a low melting point metal plated on its surface, for example, a steel plate plated with Al, is heated electrically, the plated metal moves in a specific direction. Specifically, a part of the plated metal moves in the in-plane direction of the metal plate and in the direction orthogonal to the direction of the current flowing through the metal plate, resulting in a thin portion and a thick portion in the plated layer . The phenomenon in which the plating metal moves in this manner is hereinafter also referred to as "the side of the plating layer".
めっき層の寄りが生じると、成形品の外観が損なわれ、また、めっき層厚が薄い部分では耐食性が低下する。めっき層の寄りは、加熱によりめっき層の融液が生じ、この融液に流れる電流によるローレンツ力が作用することにより生ずるものと考えられている。 When the plating layer is shifted, the appearance of the molded product is impaired, and the corrosion resistance is lowered in the portion where the plating layer thickness is thin. The plating layer is considered to be generated by the generation of a melt of the plating layer by heating and the action of Lorentz force by the current flowing through the melt.
このようなめっき層の寄りを防止するため、種々の方法が提案されている。特許文献1では、めっき鋼鈑の電流が流れる方向に延びる側縁に対して絶縁間隙を挟んで延びる側縁を有する補助通電板を、めっき鋼鈑と同一平面内に並べ、めっき鋼鈑および補助通電板に同位相の電流を通電する装置が提案されている。この装置では、補助通電板に流れる電流によるローレンツ力で、金属板に流れる電流によるローレンツ力の少なくとも一部が打ち消される。
Various methods have been proposed to prevent such displacement of the plating layer. In
また、特許文献2では、めっき鋼板の表面に直交する壁面を有する強磁性の磁束誘導体を、めっき鋼板の電流が流れる方向に延びる側面に沿って配置する装置が提案されている。めっき鋼板の側面と磁束誘導体の壁面との間には、絶縁間隙が設けられる。この装置では、磁束誘導体で金属板に流れる直流電流による磁界を制御することにより、ローレンツ力の少なくとも一部が打ち消される。
Moreover, in
特許文献3には、ホットスタンプ用めっき金属板と同一形状の金属導体と、ホットスタンプ用めっき金属板とを、位置を揃えて平行に配置し、ホットスタンプ用めっき金属板と金属導体とを電気的に接続して通電することが提案されている。
In
図1Aに、特許文献3に開示された通電加熱装置での、めっき金属板と金属導体との電気的接続態様の一例を示し、図1Bに、その通電回路を示す。図1Aおよび図1Bに示す態様は、特許文献3に開示された各種の態様の中では、めっき層の寄りを抑制する効果を最も大きくすることができると考えられる。
FIG. 1A shows an example of an electrical connection mode between a plated metal plate and a metal conductor in the electric heating device disclosed in
この通電加熱装置は、金属導体4A、4Bを備えている。金属導体4Aと金属導体4Bとは、互いに同じ形状(平面形状は、ホットスタンプ用素材1と同じ)を有し、互いに同じ材料からなる。したがって、金属導体4Aと金属導体4Bとは、同じ電気抵抗を有する。
This energization heating device includes
ホットスタンプ用素材(めっき金属板)1と金属導体4A、4Bとは、位置を揃えて配置されている。金属導体4A、4Bは、それぞれ、ホットスタンプ用素材1の表面と裏面とに、間隙をおいて対向されている。ホットスタンプ用素材1と金属導体4Aとの間隔L1は、ホットスタンプ用素材1と金属導体4Bとの間隔L2に等しい。ホットスタンプ用素材1の両端と金属導体4A、4Bの両端とには、給電部材2が電気的に接続されている。
The material for hot stamping (plated metal plate) 1 and the
ホットスタンプ用素材1の端部、および金属導体4A、4Bの端部には、給電部材2を介して、電源3が接続されている。電源3に対して、ホットスタンプ用素材1と金属導体4A、4Bとは直列に接続されており、金属導体4Aと金属導体4Bとは並列に接続されている。各金属導体4A、4Bに流れる電流の向きは、ホットスタンプ用素材1に流れる電流の向きと逆であり、各金属導体4A、4Bには、ホットスタンプ用素材1に流れる電流の1/2の電流が流れる。
A
しかし、特許文献1および2の方法では、めっき層の寄りを抑制する効果は十分ではなく、特に、めっき鋼板の幅が広い場合は、補助通電板、または磁束誘導体を配置することによる効果は限定的なものとなる。
However, in the methods of
特許文献3の装置を用いた場合は、金属板の幅が狭くなるほど、また、ホットスタンプ用素材と金属導体との間隔が大きくなるほど、ローレンツ力を抑制してめっき層の寄りを抑制する効果は低減する。
When the apparatus of
そこで、本発明の目的は、ホットスタンプ用めっき金属板、特に、ホットスタンプ用めっき鋼板の通電加熱装置であって、従来の通電加熱装置よりも、溶融しためっき層に作用するローレンツ力を小さくして、めっき層の寄りを低減することができる通電加熱装置を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is an electric heating apparatus for a plated metal plate for hot stamping, in particular, a plated steel sheet for hot stamp, which reduces Lorentz force acting on a molten plated layer compared to a conventional electric heating apparatus. It is an object of the present invention to provide an electric heating apparatus capable of reducing the deviation of the plating layer.
本発明は、下記通電加熱装置を要旨とする。
第1および第2端部を有するホットスタンプ用めっき金属板に通電して加熱する通電加熱装置であって、
前記めっき金属板と同じ平面形状を有し、前記めっき金属板の第1表面に対向されて前記めっき金属板に平行に配置される第1補助通電板であって、前記めっき金属板の前記第1および第2端部とそれぞれ位置を揃えて配置される第1および第2端部を有する第1補助通電板と、
前記めっき金属板と同じ平面形状を有し、前記めっき金属板の第2表面に対向されて前記めっき金属板に平行に配置される第2補助通電板であって、前記めっき金属板の前記第1および第2端部とそれぞれ位置を揃えて配置される第1および第2端部を有する第2補助通電板と、
前記めっき金属板の第1および第2端部、ならびに前記第1および第2補助通電板の各々の第1および第2端部に接続され、前記めっき金属板に電流を流すとともに、前記第1および第2補助通電板の各々に、前記めっき金属板に流れる電流の大きさの1/2より大きく前記めっき金属板に流れる電流と逆向きの電流を流すための電源装置とを備えた、ホットスタンプ用めっき金属板の通電加熱装置。
The present invention provides the following electric heating device as a gist.
An electroheating apparatus for heating a plated metal plate for a hot stamp having first and second ends by energization.
A first auxiliary current-carrying plate having the same planar shape as the plated metal plate and facing a first surface of the plated metal plate and disposed in parallel to the plated metal plate, A first auxiliary current-carrying plate having first and second ends disposed in alignment with the first and second ends, respectively;
A second auxiliary current-carrying plate having the same planar shape as the plated metal plate and facing the second surface of the plated metal plate and disposed in parallel to the plated metal plate, wherein A second auxiliary current-carrying plate having first and second ends disposed in alignment with the first and second ends, respectively;
The first and second ends of the plated metal plate, and the first and second ends of each of the first and second auxiliary current-carrying plates are connected to pass a current to the plated metal plate, and And a power supply device for supplying a current in the opposite direction to the current flowing through the plated metal plate to each of the second auxiliary current conducting plates by more than 1/2 of the magnitude of the current flowing through the plated metal plate Electric heating device for plated metal plate for stamps.
本発明の通電加熱装置によれば、ホットスタンプ用めっき金属板に通電して加熱する際、従来の通電加熱装置を用いた場合に比して、溶融しためっき層が一方向に移動する現象(めっき層の寄り)を抑制することができる。その結果、ホットスタンプにより得られる成型品の表面性状を良好なものとすることができる。 According to the heating apparatus of the present invention, when heating and heating the plated metal plate for hot stamping, a phenomenon in which the molten plating layer moves in one direction as compared with the case where the conventional heating apparatus is used ( The plating layer can be suppressed). As a result, the surface properties of the molded article obtained by the hot stamping can be made favorable.
図1Aおよび図1Bを参照して、特許文献3の通電加熱装置を用いた場合は、金属導体4A、4Bの各々に流れる電流の大きさは、ホットスタンプ用素材1に流れる電流の大きさの1/2に固定される。本発明者らは、このような制約を取り除き、金属導体4A、4Bの各々に流れる電流の大きさを、ホットスタンプ用素材1に流れる電流の大きさの1/2より大きくすることを可能とすれば、ローレンツ力を抑制する効果が、より大きくなることを知見した。本発明は、このような知見に基づいて完成したものである。
With reference to FIGS. 1A and 1B, in the case of using the electric heating device of
本発明の通電加熱装置は、上述のように、第1および第2端部を有するホットスタンプ用めっき金属板に通電して加熱するためのものである。この通電加熱装置は、第1補助通電板と、第2補助通電板と、電源装置とを備えている。第1補助通電板は、めっき金属板と同じ平面形状を有し、めっき金属板の第1表面に対向されてめっき金属板に平行に配置される。第1補助通電板は、めっき金属板の第1および第2端部とそれぞれ位置を揃えて配置される第1および第2端部を有する。第2補助通電板は、めっき金属板と同じ平面形状を有し、めっき金属板の第2表面に対向されてめっき金属板に平行に配置される。第2補助通電板は、めっき金属板の第1および第2端部とそれぞれ位置を揃えて配置される第1および第2端部を有する。電源装置は、めっき金属板の第1および第2端部、ならびに第1および第2補助通電板の各々の第1および第2端部に接続され、めっき金属板に電流を流すとともに、第1および第2補助通電板の各々に、めっき金属板に流れる電流の大きさの1/2より大きくめっき金属板に流れる電流と逆向きの電流を流すための電源装置とを備えている。 The electric heating apparatus of the present invention, as described above, is for supplying current to and heating the plated metal plate for a hot stamp having the first and second ends. The energization heating device includes a first auxiliary energization plate, a second auxiliary energization plate, and a power supply. The first auxiliary conduction plate has the same planar shape as the plated metal plate, is opposed to the first surface of the plated metal plate, and is disposed parallel to the plated metal plate. The first auxiliary conduction plate has first and second ends disposed in alignment with the first and second ends of the plated metal plate, respectively. The second auxiliary current-carrying plate has the same planar shape as the plated metal plate, is opposed to the second surface of the plated metal plate, and is disposed parallel to the plated metal plate. The second auxiliary conduction plate has first and second ends which are disposed in alignment with the first and second ends of the plated metal plate, respectively. The power supply device is connected to the first and second ends of the plated metal plate, and the first and second ends of each of the first and second auxiliary current carrying plates, and supplies a current to the plated metal plate, and And each of the second auxiliary current-carrying plates is provided with a power supply device for flowing a current in the opposite direction to the current flowing in the plated metal plate by more than half of the magnitude of the current flowing in the plated metal plate.
めっき金属板において、0.1MN/m3以下のローレンツ力が作用する部分では、通常、溶融しためっき層の移動は生じない。本発明の通電加熱装置によれば、めっき金属板に流れる電流の大きさに対する、第1および第2補助通電板に流れる電流の大きさの比を適切なものとすることにより、めっき金属板の側部領域を除く広い領域について、その領域内の各部に作用するローレンツ力を0.1MN/m3以下にすることができる。この領域は、めっき金属板の幅方向に関して、たとえば、当該幅の90%の領域である。 In the portion where the Lorentz force of 0.1 MN / m 3 or less acts in the plated metal sheet, the movement of the molten plated layer does not generally occur. According to the electric heating apparatus of the present invention, the ratio of the magnitude of the current flowing through the first and second auxiliary conducting plates to the magnitude of the current flowing through the plated metal plate is made appropriate, For a wide area excluding the side area, the Lorentz force acting on each part in the area can be 0.1 MN / m 3 or less. This area is, for example, an area of 90% of the width in the width direction of the plated metal plate.
めっき金属板の側部(電流が流れる方向に直交する方向の縁部)は、めっき層の寄り等により品質が良好ではない場合は、トリミングにより除去することができる。本発明の通電加熱装置により、そのような除去する領域を少なくすることができる。 The side portions of the plated metal plate (the edge portions in the direction orthogonal to the direction in which the current flows) can be removed by trimming if the quality is not good due to displacement of the plating layer or the like. The electric heating device of the present invention can reduce the area to be removed.
以下、図面を参照して、本発明の通電加熱装置の実施形態について具体的に説明する。
図2Aは、本発明の第1の実施形態に係る通電加熱装置の構成を示す図である。
Hereinafter, with reference to drawings, an embodiment of an electric heating device of the present invention is concretely described.
FIG. 2A is a view showing the configuration of a current-carrying heating device according to the first embodiment of the present invention.
この通電加熱装置10は、めっき金属板11をホットスタンプ加工するに際して、めっき金属板11に通電して加熱するためのものである。通電加熱装置10は、第1および第2補助通電板12、13を備えている。第1補助通電板12は、めっき金属板11の第1表面(図2Aにおいて上面)に対向されてめっき金属板11に平行に配置される。第2補助通電板13は、めっき金属板11の第2表面(図2Aにおいて下面)に対向されてめっき金属板11に平行に配置される。
The
めっき金属板11は、たとえば、表面に低融点金属(Al、Zn、Sn等)がめっきされた鋼板であってもよい。これらの低融点金属は、ホットスタンプを行うに際しての加熱により、液相を生ずる。第1および第2補助通電板12、13は、熱伝導が大きい材料からなることが好ましく、たとえば、銅または銅合金からなる。
The plated
めっき金属板11ならびに第1および第2補助通電板12、13は、いずれも板状であり、これらを垂直に見て、第1および第2補助通電板12、13の各々は、めっき金属板11と、実質的に同じ平面形状(この実施形態では、矩形)および大きさを有する。
The plated
通電加熱装置10は、めっき金属板11ならびに第1および第2補助通電板12、13の各々の長手方向両端部にそれぞれ取り付けられる給電部材14を備えている。給電部材14は、導電性を有する。以下、めっき金属板11ならびに第1および第2補助通電板12、13のそれぞれについて、長手方向の同じ一方側(図2Aで右側)の端部を「第1端部」といい、他方側(図2Aで左側)の端部を「第2端部」という。
The
めっき金属板11の第1端部に取り付けられた給電部材14には、非磁性絶縁体を介して、第1補助通電板12の第1端部に取り付けられた給電部材14と、第2補助通電板13の第1端部に取り付けられた給電部材14とが重ねられる。また、めっき金属板11の第2端部に取り付けられた給電部材14には、非磁性絶縁体を介して、第1補助通電板12の第2端部に取り付けられた給電部材14と、第2補助通電板13の第2端部に取り付けられた給電部材14とが重ねられる。
The feeding
これにより、めっき金属板11の第1および第2端部に対して、それぞれ、第1補助通電板12の第1および第2端部が位置を揃えて配置されるとともに、第2補助通電板13の第1および第2端部が位置を揃えて配置される。また、めっき金属板11と第1補助通電板12との間隔は、めっき金属板11と第2補助通電板13との間隔に等しくなる。
As a result, the first and second ends of the first
通電加熱装置10は、給電部材14を介してめっき金属板11に直流電流を流すための第1電源15と、給電部材14を介して第1および第2補助通電板12、13の各々に直流電流を流すための第2電源16とを含む。
The
第2電源16は、第1および第2出力端子16a、16bを含む。第1出力端子16aは、第1補助通電板12の第1端部と、第2補助通電板13の第1端部とに接続されており、第2出力端子16bは、第1補助通電板12の第2端部と、第2補助通電板13の第2端部とに接続されている。すなわち、第1補助通電板12と第2補助通電板13とは、第2電源16に対して並列に接続されている。また、第1補助通電板12と第2補助通電板13とは、互いに実質的に同じ大きさの電気抵抗を有する。このため、第2電源16により第1および第2補助通電板12、13に電圧を印加すると、第1補助通電板12に流れる電流の大きさと第2補助通電板13に流れる電流の大きさとは、実質的に同じになる。第2電源16は、第1電源15によりめっき金属板11に流される電流と逆向きの電流を、第1および第2補助通電板12、13の各々に流す。
The
第1電源15の出力電圧は可変であり、これにより、めっき金属板11に流れる直流電流の大きさを調整することができる。同様に、第2電源16の出力電圧は可変であり、これにより、第1および第2補助通電板12、13に流れる直流電流の大きさを調整することができる。第1電源15により、めっき金属板11に第1および第2端部を介して流される電流の大きさをI1とすると、第2電源16は、大きさI2が1/2×I1より大きな電流を、第1および第2補助通電板12、13の各々に第1および第2端部を介して流すことができる。
The output voltage of the
めっき金属板11を通電加熱する際は、まず、めっき金属板11ならびに第1および第2補助通電板12、13が上述のように配置され、これらに対して、第1および第2電源15、16が上述のように接続された状態とする。第1および第2補助通電板12、13ならびにめっき金属板11の変形(たとえば、撓み)により、これらのうち隣接するものが接触しないように、第1および第2補助通電板12、13の各々は、めっき金属板11と、1mm以上の間隔をあけて配置されることが好ましい。
When the plated
そして、第1電源15により、めっき金属板11に直流電流I1を流すとともに、第2電源16により、第1および第2補助通電板12、13の各々に、直流電流I2を流す。第1および第2補助通電板12、13を流れる電流の向きは、めっき金属板11を流れる電流の向きと逆になるようにする。図2Aに、電流の向きの例を、矢印で示す。また、第1および第2補助通電板12、13の各々を流れる電流の大きさI2は、めっき金属板11を流れる電流の大きさI1の1/2より大きくなるようにする。
Then, while the direct current I 1 is caused to flow to the plated
第1および第2補助通電板12、13の各々を流れる電流の大きさI2を適切に選択することにより、I2=1/2×I1とした場合に比して、めっき金属板11に流れる電流によって生じる磁場によりめっき金属板11に生じるローレンツ力を、第1および第2補助通電板12、13に流れる電流によって生じる磁場により、低減することができる。これにより、めっき金属板11に通電加熱することにより、めっき層が溶融しても、その融液に作用するローレンツ力を抑制し、その融液の移動を抑制することができる。したがって、この通電加熱装置10を用いた通電加熱により、従来の通電加熱装置を用いた場合に比して、めっき層の寄りを抑制することができる。
By appropriately selecting the magnitude I 2 of the current flowing through each of the first and second auxiliary current-carrying
第1および第2補助通電板12、13は、めっき金属板11と同じ平面形状および大きさを有するので、めっき金属板11と第1および第2補助通電板12、13との間隔、および、この間隔に応じた第1および第2補助通電板12、13への通電量を、それぞれ適切に設定した場合、めっき層の寄りを抑制する効果は、めっき金属板11の幅が広い場合でも、めっき金属板11の大部分の領域に及ぶ。
Since the first and second auxiliary current-carrying
図2Bは、本発明の第1の実施形態の変形例に係る通電加熱装置の構成を示す図である。図2Bにおいて、図2Aに示す構成要素に対応する構成要素には、図2Aと同じ参照符号を付して説明を省略する。 FIG. 2B is a view showing the configuration of a current-carrying heating device according to a modification of the first embodiment of the present invention. In FIG. 2B, the components corresponding to the components shown in FIG. 2A are assigned the same reference numerals as in FIG. 2A and the description thereof is omitted.
この通電加熱装置20は、図2Aに示す通電加熱装置10の第1および第2電源15、16の代わりに、それぞれ、第1および第2電源25、26を備えている。第2電源26は、第1および第2出力端子26a、26bを含む。第1出力端子26aは、第1補助通電板12の第1端部と、第2補助通電板13の第1端部とに接続されており、第2出力端子26bは、第1補助通電板12の第2端部と、第2補助通電板13の第2端部とに接続されている。
The
第1および第2電源25、26は、いずれも、互いに同じ周波数の交流電圧を発生する。第1電源25により、めっき金属板11に交流電流を流すことができる。第2電源26は、第1電源25によってめっき金属板11に流される電流(大きさがI1)と同じ周波数を有し、大きさI2が1/2×I1より大きい交流電流を、第1および第2補助通電板12、13の各々に流すことが可能である。図2Bには、ある瞬間における電流の向きを矢印で示す。
The first and second power supplies 25 and 26 both generate alternating voltages having the same frequency as each other. An alternating current can be supplied to the plated
通電加熱装置20は、同期装置27を備えている。同期装置27は、めっき金属板11に流れる交流電流と第1および第2補助通電板12、13を流れる交流電流とを逆位相になるように同期させる。
The
同期装置27によって、このように同期を行うと、めっき金属板11を流れる電流の向きと、第1および第2補助通電板12、13の各々を流れる電流の向きとは、常に逆になるので、図2Aに示す実施形態の場合と同様に、めっき金属板11の通電加熱により生じる融液に作用するローレンツ力を抑制し、その融液の移動を抑制することができる。
Since the direction of the current flowing through the plated
図3Aは、本発明の第2の実施形態に係る通電加熱装置の構成を示す図である。図3Aにおいて、図2Aに示す構成要素に対応する構成要素には、図2Aと同じ参照符号を付して説明を省略する。 FIG. 3A is a view showing the configuration of a current-carrying heating device according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 3A, components corresponding to the components shown in FIG. 2A are assigned the same reference numerals as in FIG.
この通電加熱装置30は、1対の出力端子である第1および第2端子35a、35bを有する電源35と、第1および第2回路37、38とを備えている。電源35は、直流電圧を発生するものであってもよく、交流電圧を発生するものであってもよい。第1および第2回路37、38は、電源35に対して、めっき金属板11と、第1補助通電板12と、第2補助通電板13とを並列に接続する回路を形成する。
The
第1回路37は、電源35の第1出力端子35aと、めっき金属板11の第1端部、第1補助通電板12の第2端部、および第2補助通電板13の第2端部とを電気的に接続する。第1回路37は、電源35の第1出力端子35aとめっき金属板11の第1端部とを接続し第1分岐点P1が設けられた導電経路と、第1補助通電板12の第2端部と第2補助通電板13の第2端部とを接続し第2分岐点P2が設けられた導電経路と、第1分岐点P1と第2分岐点P2とを接続する導電経路とを含む。
The
第2回路38は、電源35の第2出力端子35bと、めっき金属板11の第2端部、第1補助通電板12の第1端部、および第2補助通電板13の第1端部とを電気的に接続する。第2回路38は、電源35の第2出力端子35bとめっき金属板11の第2端部とを接続し第3分岐点P3が設けられた導電経路と、第1補助通電板12の第1端部と第2補助通電板13の第1端部とを接続し第4分岐点P4が設けられた導電経路と、第3分岐点P3と第4分岐点P4とを接続する導電経路とを含む。
The
第1分岐点P1と第2分岐点P2との間の導電経路、および第3分岐点P3と第4分岐点P4との間の導電経路には、第1可変抵抗器R11、R12が、それぞれ介装されている。第1分岐点P1とめっき金属板11の第1端部との間の導電経路、および第3分岐点P3とめっき金属板11の第2端部との間の導電経路には、第2可変抵抗器R21、R22が、それぞれ介装されている。
In the conductive path between the first branch point P1 and the second branch point P2 and in the conductive path between the third branch point P3 and the fourth branch point P4, first variable resistors R11 and R12 are respectively provided. It is interspersed. A second variable path is provided for the conductive path between the first branch point P1 and the first end of the plated
第1可変抵抗器R11および第1可変抵抗器R12の少なくとも一方の抵抗値を大きくすると、第1および第2補助通電板12、13の各々に流れる電流の大きさI2が小さくなる。第2可変抵抗器R21および第2可変抵抗器R22の少なくとも一方の抵抗値を大きくすると、めっき金属板11に流れる電流の大きさI1が小さくなる。すなわち、第1可変抵抗器R11、R12および第2可変抵抗器R21、R22の抵抗値を調整(いずれかの可変抵抗器の抵抗値をゼロにする場合を含む。)することにより、これらの電流の大きさI1、I2を調整することができる。
Increasing the first variable resistor R11 and at least one of the resistance value of the first variable resistor R12, the magnitude I 2 of the current flowing in each of the first and second
この実施形態では、電源35が、直流電圧を発生するものである場合および交流電圧を発生するものである場合のいずれであっても、第1および第2補助通電板12、13の各々を流れる電流の向きは、常に、めっき金属板11を流れる電流の向きと逆になる。また、第1可変抵抗器R11、R12および第2可変抵抗器R21、R22それぞれの抵抗値を適切に調整することにより、第1および第2補助通電板12、13の各々を流れる電流の大きさI2が、めっき金属板11を流れる電流の大きさI1の1/2より大きくなるようにすることができる。
In this embodiment, the
したがって、この状態で、図2Aに示す実施形態の場合と同様に、めっき金属板11の通電加熱により生じる融液に作用するローレンツ力を抑制し、その融液の移動を抑制することができる。
Therefore, in this state, similarly to the embodiment shown in FIG. 2A, it is possible to suppress the Lorentz force acting on the melt generated by the electric heating of the plated
めっき金属板11の通電加熱により生じる融液に作用するローレンツ力は、たとえば、下記パラメータにより変化する。
(i) めっき金属板11と第1補助通電板12との間隔、およびめっき金属板11と第2補助通電板13との間隔
(ii) めっき金属板11、ならびに第1および第2補助通電板12、13それぞれの板厚
(iii) 第1および第2補助通電板12、13の材質
The Lorentz force which acts on the melt which arises by energization heating of plating
(i) The distance between the plated
(ii) Plate thicknesses of the plated
(iii) Materials of the first and second
このようなパラメータに応じて、融液全体についてローレンツ力が最小になるように、めっき金属板11に流れる電流の大きさI1、ならびに第1および第2補助通電板12、13に流れる電流の大きさI2を最適化することが好ましい。第1可変抵抗器R11、R12および第2可変抵抗器R21、R22それぞれの抵抗値を調整することにより、このような最適な電流の大きさI1、I2を実現することができる。
According to such parameters, the magnitude I 1 of the current flowing to the plated
第1回路37の第1可変抵抗器R11、および第2回路38の第1可変抵抗器R12の一方は、設けられていなくてもよい。この場合でも、第1回路37の第1可変抵抗器R11、または第2回路38の第1可変抵抗器R12により、第1および第2補助通電板12、13に流れる電流の大きさI2を調整することができる。同様に、第1回路37の第2可変抵抗器R21、および第2回路38の第2可変抵抗器R22の一方は、設けられていなくてもよい。この場合でも、第1回路37の第2可変抵抗器R21、または第2回路38の第2可変抵抗器R22により、めっき金属板11に流れる電流の大きさI1を調整することができる。
One of the first variable resistor R11 of the
さらに、第1および第2補助通電板12、13に適切な大きさI2の電流が流れる場合は、第1可変抵抗器R11、R12は設けられていなくてもよい。同様に、めっき金属板11に適切な大きさI1の電流が流れる場合は、第2可変抵抗器R21、R22は設けられていなくてもよい。さらに、第1および第2補助通電板12、13に適切な大きさI2の電流が流れ、かつめっき金属板11に適切な大きさI1の電流が流れる場合は、第1可変抵抗器R11、R12、および第2可変抵抗器R21、R22のいずれも設けられていなくてもよい。たとえば、第1および第2補助通電板12、13の抵抗値、ならびに、電源35の出力電圧が適切に選択されている場合、第1および第2補助通電板12、13に適切な大きさI2の電流が流れ、かつめっき金属板11に適切な大きさI1の電流が流れる状態を実現し得る。
Furthermore, if the current of the proper magnitude I 2 flows through the first and second
この実施形態において、めっき金属板11に流れる電流の大きさI1に対する、第1および第2補助通電板12、13の各々に流れる電流の大きさI2の比を変更する必要がない場合は、第1可変抵抗器R11、R12および第2可変抵抗器R21、R22の代わりに、いずれも、固定抵抗器を用いてもよい。
In this embodiment, when it is not necessary to change the ratio of the magnitude I 2 of the current flowing in each of the first and second auxiliary current carrying
図3Bは、本発明の第2の実施形態の変形例の構成を示す図である。図3Bにおいて、図3Aに示す構成要素に対応する構成要素には、図3Aと同じ参照符号を付して説明を省略する。 FIG. 3B is a diagram showing the configuration of a modification of the second embodiment of the present invention. In FIG. 3B, the components corresponding to the components shown in FIG. 3A are assigned the same reference numerals as in FIG. 3A and the description thereof is omitted.
この通電加熱装置30Aと図3Aに示す通電加熱装置30との差異として、通電加熱装置30Aには、可変抵抗器R12、R22は設けられておらず、第2回路38の導電経路には、第3分岐点P3と第4分岐点P4とが一致した分岐点である分岐点Pが設けられている。通電加熱装置30Aは、めっき金属板11に流れる電流の大きさI2を調整する手段として、1つの第1可変抵抗R1(図3Aの第1可変抵抗器R11に対応)を含み、第1および第2補助通電板12、13に流れる電流の大きさI1を調整する手段として、1つの第2可変抵抗R2(図3Aの第2可変抵抗器R21に対応)を含む。
As a difference between the heating device 30A and the
第1および第2可変抵抗器R1、R2それぞれの抵抗値を適切に調整することにより、第1および第2補助通電板12、13の各々を流れる電流の大きさI2が、めっき金属板11を流れる電流の大きさI1の1/2より大きくなるようにすることができる。したがって、この状態で、めっき金属板11の通電加熱により生じる融液に作用するローレンツ力を抑制し、その融液の移動を抑制することができる。
First and by the second variable resistor R1, R2 to appropriately adjust the resistance values, the magnitude I 2 of the current flowing through each of the first and second
本発明の通電加熱装置を用いた場合、および図1に示す特許文献3の通電加熱装置を用いた場合のそれぞれについて、通電加熱対象のめっき金属板の各部に生じるローレンツ力を、磁場解析(シミュレーション)により求めた。解析は、下記の条件に基づいて行った。
For each of the case of using the electric heating device of the present invention and the case of using the electric heating device of
めっき金属板のサイズは、以下の通りとした。
幅:200mm
厚さ:1.6mm
長さ:1000mm
The size of the plated metal plate was as follows.
Width: 200 mm
Thickness: 1.6 mm
Length: 1000 mm
第1および第2補助通電板は、互いに同じサイズのものとし、そのサイズは、下記の通りとした。
幅:200mm
厚さ:20mm
長さ:1000mm
The first and second auxiliary conducting plates had the same size as each other, and the sizes were as follows.
Width: 200 mm
Thickness: 20 mm
Length: 1000 mm
めっき金属板と第1補助通電板との間隔、およびめっき金属板と第2補助通電板との間隔は、いずれも、20mmとした。 The distance between the plated metal plate and the first auxiliary conduction plate, and the distance between the plated metal plate and the second auxiliary conduction plate were both 20 mm.
めっき金属板と、第1および第2補助通電板の各々とには、互いに逆向きの直流電流を流すものとした。めっき金属板に流す直流電流の大きさは、14300Aとした。したがって、図1に示す特許文献3の通電加熱装置を用いる場合は、第1および第2補助通電板に流す直流電流の大きさは、7150A(14300Aの1/2)とした。本発明の通電加熱装置を用いる場合は、第1および第2補助通電板に流す直流電流の大きさを、7150Aより大きい範囲で変更しながら、めっき金属板に生じるローレンツ力が最小になるときの直流電流の大きさを求めた。
In the plated metal plate and each of the first and second auxiliary current-carrying plates, direct currents in opposite directions are allowed to flow. The magnitude of the direct current applied to the plated metal plate was 14300A. Therefore, in the case of using the electric heating apparatus of
図4に、めっき金属板の幅方向に関して、めっき金属板の板幅中央から距離と、その位置で生じるローレンツ力の大きさとの関係を示す。めっき部に作用するローレンツ力はめっき金属板の板幅中央に関して板幅方向に対称であるため、図4では、板幅中央から板幅の半分の領域のみを図示している。図4において、ローレンツ力の値が負の数であることは、ローレンツ力がめっき金属板の幅方向中央側に向いていることを意味する。 FIG. 4 shows the relationship between the distance from the center of the plated metal plate width and the magnitude of the Lorentz force generated at that position in the width direction of the plated metal plate. Since the Lorentz force acting on the plating portion is symmetrical in the plate width direction with respect to the center of the plate width of the plated metal plate, FIG. 4 illustrates only a half area of the plate width from the center of the plate width. In FIG. 4, when the value of the Lorentz force is a negative number, it means that the Lorentz force is directed to the center side in the width direction of the plated metal plate.
特許文献3の通電加熱装置を用いた場合は、めっき金属板の中央から約40mmまでの位置では、ローレンツ力はほぼ0であったが、中央から40mmを超えて遠くなると、ローレンツ力の絶対値は次第に大きくなった。これに対して、本発明の通電加熱装置を用いた場合は、めっき金属板の中央から約90mmまでの位置で、ローレンツ力はほぼ0であり、中央から90mmを超えて遠くなると、ローレンツ力の絶対値は次第に大きくなった。
When the electric heating device of
めっき金属板の中央から、90mmの位置で比較するとローレンツ力は、本発明の通電加熱装置を用いた場合が約−0.1MN/m3であったのに対し、特許文献3の通電加熱装置を用いた場合は約−1MN/m3であった。
When compared at a position of 90 mm from the center of the plated metal plate, the Lorentz force was about -0.1 MN / m 3 when using the electric heating device of the present invention, whereas the electric heating device of
ローレンツ力の絶対値が0.1MN/m3以下であると、めっき層の寄りは実質的に生じない。このため、めっき層の寄りが生じた部分を、トリミングにより除去するとすれば、めっき金属板の幅方向片側につき、特許文献3の通電加熱装置を用いた場合は、めっき金属板の幅の約50%の領域を除去しなければならないのに対して、本発明の通電加熱装置を用いた場合は、めっき金属板の幅の10%の領域を除去すれば足りる。
When the absolute value of the Lorentz force is 0.1 MN / m 3 or less, displacement of the plating layer does not substantially occur. For this reason, if the portion where the deviation of the plating layer is generated is removed by trimming, about 50% of the width of the plated metal plate when using the electric heating device of
以上の結果は、上述のように、めっき金属板と第1および第2補助通電板との間隔が20mmの場合であるが、この間隔を、1mm、および40mmに変更して、同様の解析を行った。その結果、それぞれの間隔に対して適切な電流I1およびI2を設定すれば、めっき金属板と第1および第2補助通電板との間隔が20mmの場合と同様に、特許文献3の通電加熱装置を用いた場合に比して、本願発明の通電加熱装置を用いた場合で、ローレンツ力の大きさ(絶対値)は小さくなった。
The above results are for the case where the distance between the plated metal plate and the first and second auxiliary conducting plates is 20 mm as described above, but this distance is changed to 1 mm and 40 mm, and the same analysis is performed went. As a result, by setting the appropriate current I 1 and I 2 for each interval, similarly to the case where the interval between the plated metal plate and the first and second switch assisting plate is 20 mm, the energization of the
10、20、30、40:通電加熱装置、
11:ホットスタンプ用めっき金属板、 12:第1補助通電板、
13:第2補助通電板、 14:給電部材、 15、25:第1電源、
16、26:第2電源、 16a、26a:第1出力端子、
16b、26b:第2出力端子、 27:同期装置、 35:電源、
35a:第1出力端子、 35b:第2出力端子、
37、47:第1回路、 38、48:第2回路、 P:分岐点、
P1:第1分岐点、 P2:第2分岐点、 P3:第3分岐点、
P4:第4分岐点、 R1、R11、R12:第1可変抵抗器、
R2、R21、R22:第2可変抵抗器
10, 20, 30, 40: Electric heating device,
11: Plated metal plate for hot stamping, 12: 1st auxiliary conducting plate,
13: 2nd auxiliary electric conduction board, 14: Power supply member, 15, 25: 1st power supply,
16, 26: second power supply, 16a, 26a: first output terminal,
16b, 26b: second output terminal, 27: synchronizer, 35: power supply,
35a:
37, 47: first circuit, 38, 48: second circuit, P: branch point,
P1: first branch point, P2: second branch point, P3: third branch point,
P4: fourth branch point, R1, R11, R12: first variable resistor,
R2, R21, R22: second variable resistor
Claims (9)
前記めっき金属板と同じ平面形状を有し、前記めっき金属板の第1表面に対向されて前記めっき金属板に平行に配置される第1補助通電板であって、前記めっき金属板の前記第1および第2端部とそれぞれ位置を揃えて配置される第1および第2端部を有する第1補助通電板と、
前記めっき金属板と同じ平面形状を有し、前記めっき金属板の第2表面に対向されて前記めっき金属板に平行に配置される第2補助通電板であって、前記めっき金属板の前記第1および第2端部とそれぞれ位置を揃えて配置される第1および第2端部を有する第2補助通電板と、
前記めっき金属板の第1および第2端部、ならびに前記第1および第2補助通電板の各々の第1および第2端部に接続され、前記めっき金属板に電流を流すとともに、前記めっき金属板の幅方向に関して当該幅の少なくとも60%の領域において通電加熱により溶融しためっき層に作用するローレンツ力の絶対値が0.1MN/m 3 以下となるように、前記第1および第2補助通電板の各々に、前記めっき金属板に流れる電流の大きさの1/2より大きく前記めっき金属板に流れる電流と逆向きの電流を流すための電源装置とを備えた、ホットスタンプ用めっき金属板の通電加熱装置。 An electroheating apparatus for heating a plated metal plate for a hot stamp having first and second ends by energization.
A first auxiliary current-carrying plate having the same planar shape as the plated metal plate and facing a first surface of the plated metal plate and disposed in parallel to the plated metal plate, A first auxiliary current-carrying plate having first and second ends disposed in alignment with the first and second ends, respectively;
A second auxiliary current-carrying plate having the same planar shape as the plated metal plate and facing the second surface of the plated metal plate and disposed in parallel to the plated metal plate, wherein A second auxiliary current-carrying plate having first and second ends disposed in alignment with the first and second ends, respectively;
First and second end portions of the plated metal plate, and is connected to the first and second ends of each of said first and second switch assisting plate, with electric current to the plating metal plate, the plating metal The first and second auxiliary electrifications are performed such that the absolute value of the Lorentz force acting on the plating layer melted by electric heating in the area of at least 60% of the width in the width direction of the plate is 0.1 MN / m 3 or less. A plated metal plate for hot stamping, comprising: a power supply device for causing current to flow in the opposite direction to the current flowing to the plated metal plate by more than 1/2 of the magnitude of the current flowing to the plated metal plate on each of the plates Electric heating device.
前記電源装置は、
前記めっき金属板の第1および第2端部に接続され前記めっき金属板に直流電流を流す第1電源装置と、
前記第1および第2補助通電板の各々の第1および第2端部に接続され、前記第1電源装置によって前記めっき金属板に流される電流の大きさの1/2より大きい直流電流を、前記第1および第2補助通電板の各々に流す第2電源装置とを備え、
前記第2電源装置は、
第1および第2出力端子を備えた電源と、
前記電源の第1出力端子と、前記第1補助通電板の第1端部、および前記第2補助通電板の第1端部とを電気的に接続するとともに、前記電源の第2出力端子と、前記第1補助通電板の第2端部、および前記第2補助通電板の第2端部とを電気的に接続して、前記電源に対して、前記第1補助通電板と、前記第2補助通電板とを並列に接続する回路とを備えた、通電加熱装置。 The electric heating apparatus according to claim 1, wherein
The power supply device
A first power supply device connected to the first and second ends of the plated metal plate and flowing a direct current to the plated metal plate;
The direct current, which is connected to the first and second ends of each of the first and second auxiliary current carrying plates, and which is flowed to the plated metal plate by the first power supply device, is greater than half of the magnitude of the current, A second power supply to be flowed through each of the first and second auxiliary conduction plates;
The second power supply device is
A power supply comprising first and second output terminals;
A first output terminal of the power supply, a first end of the first auxiliary conduction plate, and a first end of the second auxiliary conduction plate are electrically connected, and a second output terminal of the power supply And electrically connecting a second end of the first auxiliary conduction plate and a second end of the second auxiliary conduction plate to the power supply, the first auxiliary conduction plate, and (2) A current-carrying heating device provided with a circuit for connecting in parallel the auxiliary current-carrying plate.
前記電源装置は、
前記めっき金属板の第1および第2端部に接続され前記めっき金属板に交流電流を流す第1電源装置と、
前記第1および第2補助通電板の各々の第1および第2端部に接続され、前記第1電源装置によって前記めっき金属板に流される電流の大きさの1/2より大きい交流電流を、前記第1および第2補助通電板の各々に流す第2電源装置と、
前記めっき金属板に流れる交流電流と前記第1および第2補助通電板を流れる交流電流とを逆位相になるように調整する同期装置とを備え、
前記第2電源装置は、
第1および第2出力端子を備えた電源と、
前記電源の第1出力端子と、前記第1補助通電板の第1端部、および前記第2補助通電板の第1端部とを電気的に接続するとともに、前記電源の第2出力端子と、前記第1補助通電板の第2端部、および前記第2補助通電板の第2端部とを電気的に接続して、前記電源に対して、前記第1補助通電板と、前記第2補助通電板とを並列に接続する回路とを備えた、通電加熱装置。 The electric heating apparatus according to claim 1, wherein
The power supply device
A first power supply device connected to the first and second ends of the plated metal plate to cause an alternating current to flow through the plated metal plate;
An alternating current, connected to the first and second ends of each of the first and second auxiliary current carrying plates, being greater than one half of the magnitude of the current flowed to the plated metal plate by the first power supply, A second power supply to be flowed to each of the first and second auxiliary conduction plates;
And a synchronizer for adjusting the alternating current flowing through the plated metal plate and the alternating current flowing through the first and second auxiliary conducting plates to be in reverse phase.
The second power supply device is
A power supply comprising first and second output terminals;
A first output terminal of the power supply, a first end of the first auxiliary conduction plate, and a first end of the second auxiliary conduction plate are electrically connected, and a second output terminal of the power supply And electrically connecting a second end of the first auxiliary conduction plate and a second end of the second auxiliary conduction plate to the power supply, the first auxiliary conduction plate, and (2) A current-carrying heating device provided with a circuit for connecting in parallel the auxiliary current-carrying plate.
前記電源装置が、
第1および第2出力端子を備えた電源と、
前記電源に対して、前記めっき金属板と、前記第1補助通電板と、前記第2補助通電板とを並列に接続する回路とを備え、
前記回路は、
前記電源の前記第1出力端子と、前記めっき金属板の第1端部とを接続し、第1分岐点が設けられた導電経路と、
前記第1補助通電板の第2端部と、前記第2補助通電板の第2端部とを接続し、第2分岐点が設けられた導電経路と、
前記第1分岐点と、前記第2分岐点とを接続する導電経路と、
前記電源の前記第2出力端子と、前記めっき金属板の第2端部とを接続し、第3分岐点が設けられた導電経路と、
前記第1補助通電板の第1端部と、前記第2補助通電板の第1端部とを接続し、第4分岐点が設けられた導電経路と、
前記第3分岐点と、前記第4分岐点とを接続する導電経路と、
を含む、通電加熱装置。 The electric heating apparatus according to claim 1, wherein
The power supply device
A power supply comprising first and second output terminals;
The power supply includes a circuit connecting the plated metal plate, the first auxiliary conduction plate, and the second auxiliary conduction plate in parallel.
The circuit is
A conductive path connecting the first output terminal of the power supply and the first end of the plated metal plate and provided with a first branch point;
A conductive path connecting a second end of the first auxiliary conduction plate and a second end of the second auxiliary conduction plate and provided with a second branch point;
A conductive path connecting the first branch point and the second branch point;
A conductive path connecting the second output terminal of the power supply and the second end of the plated metal plate and provided with a third branch point;
A conductive path connecting a first end of the first auxiliary conduction plate and a first end of the second auxiliary conduction plate and provided with a fourth branch point;
A conductive path connecting the third branch point and the fourth branch point;
Electrical heating device including.
前記回路が、前記第1分岐点と前記第2分岐点との間の導電経路、および前記第3分岐点と前記第4分岐点との間の導電経路の少なくとも一方に介装された第1抵抗器をさらに含む、通電加熱装置。 The electric heating apparatus according to claim 4, wherein
The circuit is interposed between at least one of a conductive path between the first branch point and the second branch point and a conductive path between the third branch point and the fourth branch point. A conductive heating device further comprising a resistor.
前記第1分岐点と前記めっき金属板の第1端部との間の導電経路、および前記第3分岐点と前記めっき金属板の第2端部との間の導電経路の少なくとも一方に介装された第2抵抗器をさらに含む、通電加熱装置。 The electric heating apparatus according to claim 4 or 5, wherein
Interposed in at least one of a conductive path between the first branch point and the first end of the plated metal plate, and a conductive path between the third branch point and the second end of the plated metal plate A conductive heating device, further comprising a second resistor.
前記めっき金属板が、ホットスタンプ用めっき鋼板である、通電加熱装置。 The electric heating apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein
A conductive heating device, wherein the plated metal plate is a plated steel plate for hot stamping.
前記第1および第2補助通電板が、銅または銅合金からなる、通電加熱装置。 The electric heating apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein
The current-carrying heating device, wherein the first and second auxiliary current-carrying plates are made of copper or copper alloy.
前記第1および第2補助通電板の各々と前記めっき金属板とが、1mm以上の間隔をあけて配置されるように構成された、通電加熱装置。 The electric heating apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein
An electric heating apparatus, wherein each of the first and second auxiliary current-carrying plates and the plated metal plate are disposed at an interval of 1 mm or more.
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