JP6679595B2 - METHOD OF CONDUCTIVE HEATING OF METAL SHEET, ELECTRODE AND HEATING DEVICE FOR THE SAME - Google Patents
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Description
本願発明は、金属シートの伝導加熱方法に関するものであって、金属シート又は金属シートの少なくとも1つの伝導的に加熱される領域の輪郭が長方形又は非長方形であり、伝導加熱を実行するために、接触領域を有する少なくとも1つの電極を金属シートと電気接触させ、伝導加熱を実行するための電流を接触領域を介して金属シートに供給する及び/又は金属シートから取り出す。また、本願発明は金属シートを伝導的に加熱する電極及び金属シートを伝導的に加熱する方法を実行する伝導加熱装置に関するものである。 The present invention relates to a conductive heating method for a metal sheet, wherein the metal sheet or at least one conductively heated region of the metal sheet has a rectangular or non-rectangular outline, and At least one electrode having a contact area is brought into electrical contact with the metal sheet and an electric current for carrying out conduction heating is supplied to and / or removed from the metal sheet via the contact area. The present invention also relates to an electrode for conductively heating a metal sheet and a conductive heating device for carrying out a method for conductively heating a metal sheet.
一般に、本願発明は金属加工の分野に関し、特に、金属シートから自動車部品やシャーシ部品等の金属シート部品を製造する分野に関するものである。金属シートからの成形品製造処理は、例えば連続製造ライン等の製造ラインにより実行される。この製造ラインは通常、プロセス上で関連する変形、縁取り、及び場合によって形状特性変更、被覆、加圧硬化等の更なる過程を実行する設備を含む。その多くは、非常に高い硬性、最高水準の硬性、又は超最高水準の硬性を持つ部品を製造することを意図している。 The present invention generally relates to the field of metal working, and more particularly to the field of manufacturing metal sheet parts such as automobile parts and chassis parts from metal sheets. The process for producing a molded product from a metal sheet is performed by a production line such as a continuous production line. This production line usually includes equipment for carrying out further processes such as process-related deformations, edging, and optionally shape modification, coating, pressure hardening. Many are intended to produce parts with very high, highest or very high hardness.
加圧硬化時、金属シートを約930℃まで加熱し、成形しながら冷却する。金属シートを冷却された加圧工具により加圧硬化する際に選択的に冷却(硬化)することによって、マルテンサイト構成を実現し、5%>の領域で1500MPaでの伸縮を超える抗張力等の所望の加工材料特性を獲得できる。この加熱処理の不利な点は、従来の加熱処理における、例えばローラハース炉での比較的長い加熱期間である。長い加熱期間の結果、材料にも不利なスケール(材料燃焼)が形成されてしまう。従来技術による対策としては、オーブン加熱時に拡散するコーティングを、部品の表面に覆う。その場合、コーティングの製造に更に手間やお金がかかる。コーティングされていない材料も工業的に加圧硬化されるが、その場合、加圧後に部品のスケールを除去する。ここで不利な点は、工具表面に摩耗作用を及ぼす硬いスケールによる高い工具摩耗である。 During pressure hardening, the metal sheet is heated to about 930 ° C. and cooled while being formed. A martensite structure is realized by selectively cooling (curing) when the metal sheet is pressure-cured by a cooled pressure tool, and a desired tensile strength or the like exceeding expansion / contraction at 1500 MPa in a region of 5%> is desired. The processing material characteristics of can be acquired. The disadvantage of this heat treatment is the relatively long heating period in the conventional heat treatment, for example in a roller hearth furnace. As a result of the long heating period, an unfavorable scale (material combustion) is also formed on the material. As a countermeasure by the conventional technique, the surface of the component is covered with a coating that diffuses when the oven is heated. In that case, the manufacturing of the coating requires more labor and money. Uncoated materials are also industrially pressure cured, in which case the scale of the part is removed after pressing. The disadvantage here is the high tool wear due to the hard scale, which has a wear effect on the tool surface.
従来の比較的長くかかる加熱処理の代わりとして、金属シートを伝導加熱処理により加熱できる。この際、金属シートは電流を伝えることにより発生する電熱によって加熱される。適切に強い電流の場合、典型的な加熱処理は10秒もかからない。その有利な点は、短期間で非常に薄いスケール層のみが形成されることであり、またそれによって、スケール保護層を必要とせず工具摩耗が減少されるという利点がある。金属シートの伝導加熱処理は、例えばDE102006037637A1に記載されている。 As an alternative to the conventional relatively long heat treatment, the metal sheet can be heated by conduction heat treatment. At this time, the metal sheet is heated by electric heat generated by transmitting an electric current. With a reasonably strong current, a typical heat treatment takes less than 10 seconds. The advantage is that only a very thin scale layer is formed in a short period of time, which also has the advantage that tool wear is reduced without the need for a scale protection layer. The conductive heat treatment of a metal sheet is described, for example, in DE 1020060376637A1.
従来技術の提案は実用性がいまだに限られている状況である。その理由は、略長方形の部品に対する加熱処理又は部品の長方形の部分に対する加熱処理のみに適するからである。しかし、自動車のシャーシ部品等の実際的に製造される部品では、前述の加熱される金属シート又は金属シートの加熱される領域は理想長方形状を有さない。むしろ、多くの部品は不揃いな形状を有する。仮に従来技術の提案を採用しても、不揃いな加熱処理になり、所望の製造結果が得られない。しかし、それより単純に形成された金属シート、つまり長方形の金属シート又は長方形の部分を有する金属シートの伝導加熱もまた困難である。 The proposals of the prior art are still limited in practicality. The reason is that it is only suitable for heat treatments of substantially rectangular parts or for rectangular parts of parts. However, in practically manufactured parts, such as automobile chassis parts, the heated metal sheet or the heated area of the metal sheet does not have an ideal rectangular shape. Rather, many parts have irregular shapes. Even if the proposal of the prior art is adopted, the heat treatment becomes uneven, and the desired manufacturing result cannot be obtained. However, conduction heating of metal sheets formed more simply than that, i.e. rectangular metal sheets or metal sheets with rectangular portions, is also difficult.
伝導加熱時に、特に(例えば展開ブランクに必要な)点給電の処理において起こるいわゆるホットスポットの問題がいまだ未解決である。ホットスポットとは、伝導加熱時に点在して形成される、周囲よりも加熱度が強過ぎる部位のことをいう。伝導加熱処理における均一な加熱の物理的な条件として、全金属シートの断面に渡り略同一の電流密度とすることがある。これを給電部位又は電流取出部位(各電極が金属シートと接触する位置)において実現することが特に難しい。 The problem of so-called hot spots which occurs during conduction heating, especially in the processing of point feeds (e.g. required for deployment blanks), remains unsolved. The hot spot refers to a portion formed by being scattered during conduction heating and having a heating degree that is excessively higher than the surrounding area. As a physical condition for uniform heating in the conductive heat treatment, there is a case where the current density is substantially the same over the cross section of the all-metal sheet. It is particularly difficult to realize this at the power feeding portion or the current extraction portion (the position where each electrode contacts the metal sheet).
従来の伝導加熱処理の更なる問題は、電極が金属シートと接触する金属シートの各周辺領域において、所望の加熱処理(オーステナイト化)及びそれに関連する金属シート材料の硬化を実現することができないことである。それゆえ、各周辺領域は実用される最終的な部品に利用できず、又はその不十分な硬化状態を受け入れざるを得ない。従って、レーザー切断法等により各周辺領域を排除する更なる製造工程が必要となる。特に小型の金属シートでは、切削率が比較的高いため、比較的不利な材料利用率に繋がる。 A further problem with conventional conductive heat treatments is the inability to achieve the desired heat treatment (austenitization) and associated hardening of the metal sheet material in each peripheral region of the metal sheet where the electrode contacts the metal sheet. Is. Therefore, each peripheral region is either unavailable for practical final parts or has to accept its insufficiently cured state. Therefore, a further manufacturing process for eliminating each peripheral region by a laser cutting method or the like is required. Especially for a small metal sheet, the cutting rate is relatively high, which leads to a relatively disadvantageous material utilization rate.
従って、本願発明の課題は、前述の問題を解決する金属シートの伝導加熱方法、そのため電極及び加熱装置を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a conductive heating method for a metal sheet that solves the above problems, and therefore an electrode and a heating device.
本願発明の課題は請求項1による金属シートの伝導加熱方法により解決される。金属シート又は金属シートの少なくとも1つの伝導的に加熱される領域の輪郭が長方形又は非長方形であり、伝導加熱を実行するために、接触領域を有する少なくとも1つの電極を金属シートと電気接触させ、伝導加熱を実行するための電流を接触領域を介して金属シートに供給する及び/又は金属シートから取り出す。電極は複数の相隔たる接触表面を含む凸凹及び構造化された接触領域を有し、複数の相隔たる接触表面によって電極と金属シートとの間に複数の相隔たる接触部位が形成される。本願発明では、正方形の金属シートは長方形の金属シートの特別な例である。
The object of the present invention is solved by the conductive heating method for a metal sheet according to
本願発明の有利な点は、本願発明による電極により電極と金属シートとの間の接触領域において比較的急な熱勾配を実現可能であり、その有利な効果は電極の領域においても金属シートの所望の熱処理が実行されることである。このようにして、特に小型の部品では、切削率を大いに減少できる。多くの場合、金属シートの周辺領域を切削する更なる製造工程を省略しても良い。 The advantage of the present invention is that the electrode according to the invention makes it possible to achieve a relatively steep thermal gradient in the contact area between the electrode and the metal sheet, the advantageous effect of which is also in the area of the electrode. That is, the heat treatment is performed. In this way, the cutting rate can be greatly reduced, especially for small parts. In many cases, an additional manufacturing step of cutting the peripheral area of the metal sheet may be omitted.
一般に、伝導加熱処理では、金属シートは冷却された電極の加圧接触領域において冷たい状態のままにある。更に、十分に加熱されない、電極の影響範囲が形成される。そこでは、完全なオーステナイト化処理及び後続の硬化処理は不可である。それは特に金属シートの縁に当てはまる。その物理的な原因は、電極の熱冷却効果とその結果的効果である。原則として、金属シートの抵抗量は加熱量が増加するほど増大する。金属シートの縁領域が冷たい状態にある場合、抵抗量はそれほど増大しない。金属シートの縁領域は金属シートの残りと直列接続している。大きな抵抗がある場合、より大きく電圧が降下し、より多くの出力が変換されるため、再度加熱処理が実行される。その結果、金属シートの縁についての加熱性能(電極の影響範囲)に不利な電子雪崩がもたらされる。 Generally, in conductive heat treatment, the metal sheet remains cold in the pressure contact area of the cooled electrode. Furthermore, an affected area of the electrode is formed, which is not sufficiently heated. There, a complete austenitizing treatment and a subsequent hardening treatment are not possible. It applies especially to the edges of metal sheets. Its physical cause is the thermal cooling effect of the electrode and its consequent effect. As a general rule, the resistance amount of the metal sheet increases as the heating amount increases. When the edge region of the metal sheet is cold, the amount of resistance does not increase significantly. The edge area of the metal sheet is connected in series with the rest of the metal sheet. If there is a large resistance, the voltage drops more and more output is converted, so that the heat treatment is performed again. As a result, an electronic avalanche which is disadvantageous in the heating performance (the influence range of the electrode) on the edge of the metal sheet is brought about.
本願発明の更なる有利な点は、従来不利なホットスポットを、通常では加熱処理が不十分に実行される領域(電極の影響範囲)において均一に発生させることにより、回避せずにむしろ意図的に利用することである。 A further advantage of the present invention is that the disadvantageous hot spots that have hitherto been generated uniformly in the region where the heat treatment is usually insufficiently performed (the influence area of the electrode) are not intentionally avoided but rather intentional. Is to use.
そのため、多数の小さなホットスポットを金属シートにおいて電極の正面に発生させ、各ホットスポットの間隔は凡そ金属シートの厚さに相当するようにする。このようにして、不揃いな加熱に由来するホットスポットとしてではなく、有利に、金属シートの縁領域(さもなければ十分に加熱されない電極の影響範囲)において均一に作用するものとすることができる。また、本願発明の新たな電極形状は金属シートの全表面に渡って載らないため、各冷却された電極から消散する熱がより少なく有利である。更に、熱は電極範囲内の露出領域において有利により良く発生できる。その結果、金属シートは、電極の正面かつその直接の電極領域において目標温度まで温まる。 Therefore, a large number of small hot spots are generated on the metal sheet in front of the electrodes, and the intervals between the hot spots are approximately equivalent to the thickness of the metal sheet. In this way, it is possible to advantageously act uniformly, not as hot spots due to uneven heating, but in the edge regions of the metal sheet (otherwise under-affected areas of the electrode which are not sufficiently heated). In addition, since the new electrode shape of the present invention does not cover the entire surface of the metal sheet, it is advantageous that less heat is dissipated from each cooled electrode. Furthermore, heat can be generated better and better in exposed areas within the electrode area. As a result, the metal sheet warms to the target temperature in front of the electrode and in its immediate electrode area.
前述の課題は更に、金属シートと電気接触する接触表面を有する、金属シートを伝導的に加熱する電極により解決される。電極は複数の相隔たる接触表面を含む凸凹及び構造化された接触領域を有し、複数の相隔たる接触表面によって電極と金属シートとの間に複数の相隔たる接触部位が形成される。 The aforesaid object is further solved by an electrode for conductively heating a metal sheet, which has a contact surface in electrical contact with the metal sheet. The electrode has a textured and structured contact area that includes a plurality of spaced apart contact surfaces, the plurality of spaced apart contact surfaces forming a plurality of spaced apart contact sites between the electrode and the metal sheet.
前述の課題は更に、金属シートを伝導的に加熱する方法を実行する伝導加熱装置により解決される。伝導加熱装置は、給電電極、電流取出電極、及び/又は送電電極として、少なくとも1つの前述のような電極を有する。 The aforesaid problem is further solved by a conductive heating device implementing a method of conductively heating a metal sheet. The conduction heating device has at least one electrode as described above as a power supply electrode, a current extraction electrode, and / or a power transmission electrode.
凸凹及び構造化された接触領域を有する本願発明による電極は、給電電極、電流取出電極及び/又は送電電極として使用し得る。給電電極は、金属シートに給電(電流を供給)して伝導加熱処理を実行させるためのものである。電流取出電極は、電流を金属シートから取り出すためのものである。送電電極は、金属シート加熱が例えば台形表面領域のペアに対して行われる場合、電流をある金属シートから他の金属シートに伝送するためのものである。また、特定の領域を意図的に加熱しないために、金属シートに対して遷移電極を適用し得る。 The electrodes according to the present invention having irregularities and structured contact areas may be used as feed electrodes, current extraction electrodes and / or power transmission electrodes. The power supply electrode is for supplying power (supplying current) to the metal sheet to execute the conductive heating process. The current extraction electrode is for extracting current from the metal sheet. The power transmission electrodes are for transmitting current from one metal sheet to another metal sheet when the metal sheet heating is performed on pairs of trapezoidal surface areas, for example. Also, a transition electrode may be applied to the metal sheet to intentionally not heat a particular area.
本願発明は更に金属シートの伝導加熱方法を提供するものであって、金属シート又は金属シートの少なくとも1つの伝導的に加熱される領域の輪郭が非長方形であっても、加熱される領域は均等に加熱される。専門用語では、金属シートは「ブランク」、非長方形のブランクは「加工されたブランク」という。また、そのための適切な伝導加熱装置を提供するものである。 The present invention further provides a conductive heating method for a metal sheet, wherein even if the metal sheet or at least one conductively heated area of the metal sheet has a non-rectangular contour, the heated area is uniform. To be heated. In technical terms, a metal sheet is called a "blank" and a non-rectangular blank is called a "machined blank". Moreover, it provides the suitable conduction heating apparatus for that.
それは、金属シートの伝導加熱方法により可能にされる。金属シート又は金属シートの少なくとも1つの伝導的に加熱される領域の輪郭は非長方形である。輪郭に適応した給電電極と電流取出電極との配列が構成され、各給電電極と各電流取出電極は、分離され輪郭に沿って配置されるとともに、電気的に互いに分離された複数の電源と接続させられる。電源の容量は、全てのペアにされた給電電極と電流取出電極との間の金属シートに、実質的に同一の電流密度を与えるほどの容量である。本願発明の有利な点は、金属シート、又はその加熱される領域の輪郭に合わせ製造された給電電極と電流取出電極の配列であって、各電極が分離されて輪郭に沿って配置されるとともに、電気的に互いに分離された電源により作用される構成が実現されることである。このようにして、例えば、加熱される領域の輪郭を長方形表面領域又は少なくとも実質的に長方形の表面領域に分割し得、各表面領域において正確にその領域に電流を所望の電流密度で流すための適応された給電電極及び電流取出電極が構成できる。隣接した、同様に実質的に長方形の表面領域には、更なる給電電極と電流取出電極のペアを配置し得、第二の電源により調整電圧又は調整電流を作用させ、前述の隣接した表面領域と同一の電流密度とする。このようにして、全ての加熱される領域を実質的に長方形の表面領域に分割し、各表面領域において同一の電流密度を与える。全ての表面領域において同一の電流密度とすることによって、表面領域の間の直交流を回避し、予期されない加熱結果も回避できる。電流密度は抵抗状況により必然的に順応し、原則として均一になるように強制することができない。しかし、一領域当たりに必ず同一の出力がもたらされるゆえ、均一な加熱を与えるものは均一な電流密度のみである。ここでの目的は、均一な電流密度とするように展開ブランクにおける抵抗状況を前述の方法で設定することである。このようにして、不揃いな形の金属シート又は金属シートの不揃いな加熱される領域に対して均一な伝導加熱を実現できる。従って、本願発明により、有利な伝導加熱処理を任意形状の金属シートに普遍的に適用できる。ここで、略同一かつ均一な電流密度とするために、金属シートは電極を介して供給される電流が流れる抵抗媒体だと見做され得る。 It is made possible by the conductive heating method of metal sheets. The metal sheet or at least one conductively heated region of the metal sheet has a non-rectangular contour. An array of power supply electrodes and current extraction electrodes adapted to the contour is configured, and each power supply electrode and each current extraction electrode are separated and arranged along the contour, and are connected to a plurality of power sources that are electrically separated from each other. To be made. The capacity of the power supply is such that it gives substantially the same current density to the metal sheets between all the paired power supply electrodes and current extraction electrodes. An advantage of the present invention is an array of a feed electrode and a current extraction electrode manufactured according to the contour of a metal sheet or a heated region thereof, in which each electrode is separated and arranged along the contour. That is, a structure operated by power sources that are electrically separated from each other is realized. In this way, for example, the contour of the heated area may be divided into rectangular surface areas or at least substantially rectangular surface areas, in which each surface area is provided with an electric current exactly at the desired current density. An adapted feeding electrode and current extraction electrode can be constructed. Adjacent, likewise substantially rectangular, surface areas may be provided with further pairs of feed and current extraction electrodes, a regulated voltage or regulated current being acted upon by a second power supply, said adjoining surface areas. And the same current density. In this way, all heated areas are divided into substantially rectangular surface areas, giving the same current density in each surface area. By having the same current density in all surface areas, cross flow between surface areas can be avoided and unexpected heating results can be avoided. The current density necessarily adapts to the resistance situation and cannot in principle be forced to be uniform. However, only uniform current density gives uniform heating, since the same output is always produced per region. The purpose here is to set the resistance situation in the spreading blank by the above-mentioned method so as to obtain a uniform current density. In this way, uniform conduction heating can be achieved for unevenly shaped metal sheets or for unevenly heated areas of the metal sheet. Therefore, according to the present invention, an advantageous conductive heat treatment can be universally applied to a metal sheet having an arbitrary shape. Here, the metal sheet can be regarded as a resistance medium through which a current supplied through the electrodes flows, so that the current density is substantially the same and uniform.
本願発明により、金属シートはスケールを抑制して所望の温度に加熱され得る。このようにして、部品のスケール除去、及び後続の加熱された金属シートに対する加圧硬化処理時の、スケールが工具表面を摩擦することによる工具摩耗に伴う手間を省くことができる。加熱処理は10秒以下で実行し得る。加熱期間は給電量により設定し得る。一般には、金属シートを通過する電流量が多いほど、加熱処理を速く実行できる。 According to the present invention, the metal sheet can suppress the scale and be heated to a desired temperature. In this way, the work associated with tool wear due to the scale rubbing the tool surface during scale removal of the part and subsequent pressure hardening of the heated metal sheet can be eliminated. The heat treatment can be performed in 10 seconds or less. The heating period can be set by the power supply amount. Generally, the more current that passes through the metal sheet, the faster the heat treatment can be performed.
金属シートとしては、鋼鉄、チタン、アルミニウム、マグネシウム等の導電性金属からなる金属シートが考えられる。本願発明による有利な変形例では、金属シートの材料厚は、少なくとも伝導加熱処理後の更なる処理及び場合により変形される工程前には一定である。 As the metal sheet, a metal sheet made of a conductive metal such as steel, titanium, aluminum or magnesium can be considered. In an advantageous variant according to the invention, the material thickness of the metal sheet is constant, at least before further processing after the conductive heat treatment and optionally the step of being deformed.
給電電極は、電流を電源から金属シートに供給するためのものである。電流取出電極は、電流を金属シートから電源に戻すためのものである。本願発明の有利な変形例による各電源の容量は、全てのペアにされた給電電極と電流取出電極に渡り、同一の電流密度を各給電電極から金属シートに供給し電流取出電極を介して金属シートから取り出すほどの容量である。 The power feeding electrode is for supplying an electric current from a power source to the metal sheet. The current extraction electrode is for returning the current from the metal sheet to the power supply. The capacity of each power supply according to an advantageous modification of the present invention is spread over all the paired power supply electrodes and current extraction electrodes, and the same current density is supplied from each power supply electrode to the metal sheet, and metal is supplied via the current extraction electrodes. The capacity is enough to remove from the sheet.
使用される給電電極の数は、使用される電流取出電極の数と同一であり、又はそれと異なり得る。同一の場合、1つの給電電極と1つの電流取出電極が同一の電源に接続する1つの電極ペアをなすことが有利である。また、例えば2つの給電電極又は2つの電流取出電極を電気的に接続させても良い。このようにして、互いに接続していない電極は異なる電圧で異なる電源に接続し、それゆえに、金属シートにおいて隣接した表面領域で同一の電流密度を発生できる。 The number of feed electrodes used can be the same as or different from the number of current extraction electrodes used. In the same case, it is advantageous for one feed electrode and one current extraction electrode to form one electrode pair connecting to the same power supply. Further, for example, two power supply electrodes or two current extraction electrodes may be electrically connected. In this way, the electrodes that are not connected to each other can be connected to different power supplies at different voltages, and thus generate the same current density in adjacent surface areas in the metal sheet.
ここで、電気的に分離された複数の電源は、少なくともその接続部の1つにおいて電気的に分離する必要がある。本願発明の有利な変形例では、各電源は互いに接続されず接地もされない。このようにして、シャーシにおいて同時に操作される複数のスポット溶接の場合と同様に、隣接した電源の電位は接触線において浮動(einschwimmen)する。「浮動(einschwimmen)」とは抵抗溶接技術において周知の用語である。 Here, the plurality of electrically isolated power sources needs to be electrically isolated at least at one of the connecting portions. In an advantageous variant of the invention, the power sources are not connected to each other and are not grounded. In this way, as in the case of multiple spot welds operating simultaneously in the chassis, the potentials of adjacent power supplies will float at the contact lines. "Einschwimmen" is a term well known in the resistance welding art.
金属シートの同一の電流密度を確保するために、互いに割り当てられペアにされた電流取出電極と給電電極の間に、電流が更なる電源から金属シートに供給され又は電流が金属シートから更なる電源に取り出されるための他の電極を配置しないことが更に有利である。このようにして、金属シートにおいて望まれる同一電流密度にゆらぎが発生することを回避できる。 In order to ensure the same current density of the metal sheet, current is supplied to the metal sheet from a further power source or current is supplied from the metal sheet to a further power source between the pair of current extraction electrodes and the power feeding electrodes which are assigned to each other. It is further advantageous not to arrange another electrode for being taken out. In this way, it is possible to avoid fluctuations in the same current density desired in the metal sheet.
前述の如く、伝導的に加熱される領域は実質的に長方形の表面領域に分割できる。また、伝導的に加熱される領域は台形表面領域又は実質的に台形の表面領域に分割できる。また、それらを組み合わせること、つまり伝導的に加熱される領域を長方形及び/又は台形表面領域に分割することが有利である。台形表面領域において同一の電流密度を実現するために、本願発明の有利な変形例では、金属シートのペアが、複数の互いに電気的に絶縁され金属シート同士の間の遷移領域に沿って隣同士に配設された送電電極により、互いに電気的に接続される。金属シートと金属シートとを適切に対向して配置することによって、遷移電極を介して接続された2つの台形表面領域に全体で同様に長方形表面領域が形成され、その片面には少なくとも1つの給電電極、そのもう1つの片面には少なくとも1つの電流取出電極が接続できる。このようにして、本願発明による方法の柔軟性及び適応性は更に向上する。ここでは、各金属シートの同一の又は対称な輪郭を有する台形表面領域を遷移電極を介して互いに接続することが有利である。 As previously mentioned, the conductively heated area can be divided into substantially rectangular surface areas. Also, the conductively heated region can be divided into a trapezoidal surface region or a substantially trapezoidal surface region. It is also advantageous to combine them, i.e. to divide the conductively heated area into rectangular and / or trapezoidal surface areas. In order to achieve the same current density in the trapezoidal surface region, in an advantageous variant of the invention, a pair of metal sheets are arranged next to each other along the transition region between a plurality of electrically insulated metal sheets. Are electrically connected to each other by the power transmission electrodes arranged in the. By appropriately arranging the metal sheet and the metal sheet facing each other, a rectangular surface area is likewise formed on the two trapezoidal surface areas connected via the transition electrodes, and at least one feeding surface is formed on one surface thereof. At least one current extraction electrode can be connected to the electrode, the other side of which. In this way, the flexibility and adaptability of the method according to the invention is further increased. Here, it is advantageous to connect trapezoidal surface areas with identical or symmetrical contours of each metal sheet to one another via transition electrodes.
本願発明の有利な変形例では、同一の金属シートにおける台形表面領域でもペアで送電電極を介して互いに電気的に接続することで、長方形表面領域のような電気的振る舞いをさせることができる。そのために、各台形表面領域を適切に、特に同一の斜角を備えるように配置する必要がある。 In an advantageous variant of the invention, even trapezoidal surface areas of the same metal sheet can be electrically connected in pairs via the power transmission electrodes, so that they behave like a rectangular surface area. For this purpose, each trapezoidal surface area must be arranged appropriately, in particular with the same bevel.
このようにして、結果として長方形の金属シートと同様に、台形表面領域でも均一な抵抗状況を実現できる。本願発明の方法で、複雑に形成された様々な金属シートが1つの長方形又は複数の長方形の組み合わせに単純化されるゆえ、操作の手間をほとんどかけずに同一の電流密度を実現できる。 In this way, a uniform resistance situation can be achieved in the trapezoidal surface area as well, as a result. Since the method of the present invention simplifies various complicatedly formed metal sheets into one rectangle or a combination of a plurality of rectangles, the same current density can be realized with almost no operation.
本願発明の有利な変形例では、1つ、複数、又は全ての給電電極と電流取出電極のそれぞれが、最大寸法で、伝導的に加熱される領域の輪郭における一部に渡って伸びる長い電極として形成され、一方の端において電源と接続している。このようにして、電力が電極の特定位置に供給され、又はその特定位置から取り出されることが有利である。その結果、必要な電極についての計算や計画が単純化される。 In an advantageous variant of the invention, one, some or all of the feed and current extraction electrodes are each of maximum length and are long electrodes which extend over part of the contour of the conductively heated region. Formed and connected at one end to a power source. In this way, it is advantageous for power to be supplied to or extracted from a particular location of the electrode. As a result, calculations and planning for the required electrodes are simplified.
本願発明の有利な変形例では、給電電極と電流取出電極とのペアを、斜めに対向した両端において電源と接続する。その有利な点は、金属シートを通過する各電流線に対する総抵抗が同一となることである。その理由は、いずれの場合も、給電電極と電流取出電極の程度の差はあれ大きな部分を通過しなければならないので、その電流成分は総計で常に同値になるからである。このようにしても、金属シートにおいて望まれる同一電流密度の達成が促進される。ここで、
総抵抗=電源の内部抵抗+抵抗
給電線+電極+金属シート
である。
In an advantageous modification of the present invention, the pair of the power supply electrode and the current extraction electrode is connected to the power source at both ends which are diagonally opposed to each other. The advantage is that the total resistance for each current line passing through the metal sheet is the same. The reason is that, in any case, since the power supply electrode and the current extraction electrode must pass through a large portion with a large difference, the current components always have the same total value. This also facilitates achieving the same current density desired in the metal sheet. here,
Total resistance = internal resistance of power source + resistance feeder line + electrode + metal sheet.
本願発明の有利な変形例では、1つ、複数、又は全ての給電電極、電流取出電極、及び/又は送電電極が冷却媒体で冷却される冷却電極として構成されている。冷却媒体として、例えば各電極に備えた中空管を通じて冷却水を通過させ得る。電極を冷却する有利な点は、電極が不利に熱くならず、加熱による電極の抵抗変化が回避されることである。更なる有利な点は、隣接した金属シートも冷却された電極により冷却され、金属シートの加熱されない所望領域に電極を適切に配置することにより加熱及びそれに伴う硬化が回避可能になることである。それによる有利な点は、電極の位置と配置に基づき、例えば部品(つまり変形処理後の金属シート)の後続処理時に、硬化されていない切削領域を定義し得ることである。このようにして、縁部は経済的に非常に適用性のある、せん断法等の従来の手段により切除できる。より手間のかかる硬質切削法は必要としない。後期の溶接工程における部品の結合処理では、硬化されていない縁領域が有利である。硬化処理は後続の加圧硬化処理により実行できる。 In an advantageous variant of the invention, one, a plurality or all of the feed electrodes, current extraction electrodes and / or power transmission electrodes are configured as cooling electrodes cooled by a cooling medium. As a cooling medium, for example, cooling water can be passed through a hollow tube provided in each electrode. The advantage of cooling the electrode is that it does not become unfavorably hot and avoids resistance changes of the electrode due to heating. A further advantage is that the adjacent metal sheets are also cooled by the cooled electrodes, and by appropriately placing the electrodes in the desired unheated areas of the metal sheets, heating and the associated hardening can be avoided. The advantage thereby is that the uncured cutting area can be defined on the basis of the position and arrangement of the electrodes, for example during subsequent processing of the part (ie the deformed metal sheet). In this way, the edges can be excised by conventional means, such as shearing, which are very economically applicable. No more labor intensive hard cutting methods are required. The uncured edge region is advantageous in the joining process of the parts in the later welding process. The curing process can be performed by a subsequent pressure curing process.
本願発明の有利な変形例では、伝導加熱が直流により実行される。これにより、交流の場合と比較して、システムに内在するインダクタンスとキャパシタンスに由来する電気損失やその他の不利な効果が回避できる。また、このようにして、無効電力も発生しない。既存の電気出力は完全に有効電力として利用できる。誘導損失をもたらさないため、線の横断面と電源(例えば変圧器)はより小さく設計できる。それに加えて、エネルギーが節約される。各電源は、三相系として三相電力を供給し得る。また、直流に当てはまる、より簡単な電気工学法則が適用できるため、全システムについての計算及び計画、特に各電極やそれらの配置に関する計算及び計画が単純化される。 In an advantageous variant of the invention, conduction heating is carried out by direct current. This avoids electrical losses and other detrimental effects due to the inductance and capacitance inherent in the system as compared to alternating current. Further, in this way, no reactive power is generated. The existing electrical output can be fully utilized as active power. The cross-section of the wire and the power supply (eg transformer) can be designed smaller because it does not introduce inductive losses. In addition, energy is saved. Each power supply may supply three-phase power as a three-phase system. Also, the application of simpler electrical engineering laws that apply to direct current simplifies calculations and planning for the entire system, especially for each electrode and their placement.
本願発明では、金属シートにおいて均一の電流密度を成すためのあらゆる複雑な抑制処理は必要としない。そのため、伝導加熱装置が比較的簡単かつ費用効率的に実現できる。 The present invention does not require any complicated suppression treatment to achieve a uniform current density in the metal sheet. Therefore, the conduction heating device can be realized relatively easily and cost effectively.
本願発明の有利な変形例では、金属シートを延ばすために、伝導加熱中に1つ、複数、又は全ての給電電極、電流取出電極、及び/又は送電電極を互いに離す。これにより、金属シートの加熱領域が加熱時に熱により膨張することを補うことができる。 In an advantageous variant of the invention, one or more or all of the feed electrodes, the current extraction electrodes and / or the power transmission electrodes are separated from one another during conduction heating in order to stretch the metal sheet. This makes it possible to compensate for the heating area of the metal sheet expanding due to heat during heating.
本願発明の有利な変形例では、給電電極に給電、送電電極に送電、送電電極から送電、及び/又は電流取出電極から電流を取り出すために、電極に並行導体を接続する。並行導体は、加熱される金属シートの一部を介して電流線と並行に、金属シートから電気的に絶縁された状態で、金属シートに渡って配置する。並行導体は、特に加熱される長方形表面領域又は台形表面領域の縁領域に渡って配置し得る。このように並行導体を適切に配置することによって金属シートの特定領域に対して加熱処理を実行せずに、並行導体に隣接した加熱される表面領域における電流線を所望方向に配置することが有利である。特に、金属シートの加熱されない領域を通過する望まれない電流は電流散逸効果(並行な電流通過導体の斥力)により回避できる。力線も互いに反発し合う。このようにして、例えばいわゆるTailored Tempered Blanks(特定の所望領域においてのみ硬化される一方、他の領域においては硬化されない金属シート)が製造できる。それは例えばシャーシ部品において、自動車事故の場合に特定の変形特性をもたらすために望ましい。並行導体は電気的に絶縁される必要がある一方、必ずしも熱的に絶縁される必要がない。このようにして、並行導体は金属シートの所望冷却効果をもたらすことができる。 In an advantageous variant of the invention, parallel conductors are connected to the electrodes in order to feed the power supply electrodes, transmit power to the power transmission electrodes, transmit power from the power transmission electrodes and / or draw current from the current extraction electrodes. The parallel conductor is arranged across the metal sheet in parallel with the current line through a part of the metal sheet to be heated and electrically insulated from the metal sheet. The parallel conductors may be arranged over the edge area of a rectangular or trapezoidal surface area, which is heated in particular. It is advantageous to arrange the current lines in a desired direction in the heated surface area adjacent to the parallel conductors without performing a heat treatment on a specific area of the metal sheet by appropriately arranging the parallel conductors in this way. Is. In particular, undesired currents passing through the unheated areas of the metal sheet can be avoided by the current-dissipating effect (repulsion of parallel current-passing conductors). The lines of force also repel each other. In this way, for example, so-called Tailored Tempered Blanks (metal sheets that are hardened only in certain desired areas, but not in other areas) can be produced. It is desirable, for example in chassis parts, to bring certain deformation characteristics in case of a car accident. The parallel conductors need to be electrically insulated, but not necessarily thermally insulated. In this way, the parallel conductors can provide the desired cooling effect of the metal sheet.
本願発明の有利な変形例では、1つ、複数、又は全ての並行導体が冷却媒体で冷却された導体として構成される。 In an advantageous variant of the invention, one, several or all parallel conductors are configured as conductors cooled by a cooling medium.
本願発明は更に金属シートを伝導的に加熱する方法を実行する伝導加熱装置に関するものであって、金属シート又は金属シートの少なくとも1つの伝導的に加熱される領域の輪郭が非長方形である。伝導加熱装置は輪郭に適応された給電電極と電流取出電極の配列を含み、それらは互いに分離して輪郭に沿って配置され、個別の給電線を介して電気的に分離された複数の電源と接続され、又は接続可能である。電源の容量は、全てのペアにされた給電電極と電流取出電極の間の金属シートにおいて同一の電流密度を与えるほどの容量である。伝導加熱装置及び以下に記載の更なる伝導加熱装置による実施形態では、前述の伝導加熱方法について説明した有利な点も実現できる。 The invention further relates to a conductive heating device for carrying out the method for conductively heating a metal sheet, wherein the metal sheet or at least one conductively heated region of the metal sheet has a non-rectangular contour. The conduction heating device comprises an array of feed electrodes and current extraction electrodes adapted to the contour, which are arranged along the contour separate from each other and to a plurality of power sources which are electrically separated via individual feed lines. Connected or connectable. The capacity of the power supply is such that it gives the same current density in the metal sheets between all the paired power supply electrodes and current extraction electrodes. In the embodiments of the conduction heating device and further conduction heating devices described below, the advantages described for the conduction heating method above can also be realized.
本願発明の有利な変形例では、伝導加熱装置が前述の方法を実行するように構成される。従って、例えば電源は直流電源として構成できる。 In an advantageous variant of the invention, the conduction heating device is arranged to carry out the method described above. Thus, for example, the power supply can be configured as a DC power supply.
本願発明の有利な変形例では、伝導加熱装置が、加熱時に少なくとも伝導的に加熱された領域にて金属シートを伸張する伸張装置を含む。伸張装置は特に、伝導加熱中に特定の給電電極、電流取出電極、及び/又は送電電極を互いに離すために含まれている。 In an advantageous variant of the invention, the conduction heating device comprises a stretching device which stretches the metal sheet at least in the conductively heated region during heating. A stretching device is included in particular for separating certain power supply electrodes, current extraction electrodes and / or power transmission electrodes from each other during conduction heating.
本願発明の有利な変形例では、伝導加熱装置の電極配列は、伝導加熱装置内で同時に加熱された2つの金属シートの間の送電をする送電電極を有する。 In an advantageous variant of the invention, the electrode arrangement of the conduction heating device comprises power transmission electrodes for transmitting electricity between two metal sheets which are simultaneously heated in the conduction heating device.
前述の伝導加熱装置では、金属シートの伝導加熱方法は、例えば加熱される金属シートを伝導加熱装置内に配置し、伝導加熱装置の電極を金属シート上に押圧し、金属シートを通過する電流を電極を介して流すことによって伝導加熱処理を実行し、十分な加熱処理後に、電極を金属シートから取り外すように実行し得、その前に電流を止めることが有利である。このようにして、金属シートを高温状態で後続処理に供し得、例えば、加圧して希望形状に成形し得る。 In the above-mentioned conduction heating apparatus, the conduction heating method for a metal sheet includes, for example, disposing a metal sheet to be heated in the conduction heating apparatus, pressing an electrode of the conduction heating apparatus onto the metal sheet, and applying a current passing through the metal sheet. It may be advantageous to carry out the conduction heat treatment by flowing through the electrodes and, after sufficient heat treatment, to remove the electrodes from the metal sheet, before turning off the current. In this way, the metal sheet may be subjected to subsequent processing at elevated temperatures, for example, pressed to form the desired shape.
直流を供給するために、電源は例えば溶接整流装置を含み得る。これにより、必要な直流を、何千アンペアに相当する所望の高さで簡単かつ費用効率的に提供できる。 To supply the direct current, the power supply may include, for example, a welding rectifier. This allows the required direct current to be provided simply and cost-effectively at the desired height, which corresponds to thousands of amps.
給電電極、電流取出電極、及び/又は送電電極は、例えばCuCoBeまたはCuBe2等の銅又は銅合金からなり得る。特に、後者の合金を使用する場合非常に硬質かつ丈夫な電極が提供できる。前述の並行導体は同一の材料又は異なる材料からなり得る。並行導体の電気的遮蔽のために、例えば並行導体の表面にプラズマ溶射したセラミック層を備え得る。 The power supply electrode, the current extraction electrode, and / or the power transmission electrode can be made of copper or a copper alloy such as CuCoBe or CuBe2. In particular, the latter alloys can provide very hard and durable electrodes. The parallel conductors described above can be of the same or different materials. For electrical shielding of the parallel conductors, for example, a plasma sprayed ceramic layer may be provided on the surface of the parallel conductors.
本願発明の有利な変形例では、前記伝導加熱処理を、温度封入手段を使用して実行し得る。この場合、金属シートを、伝導加熱装置の断熱手段等の外熱封入手段によって環境から熱的に遮断する。このようにして、環境への熱放射量を減少させ、費用と加熱時間を削減する。実行された実験の結果によると、単純な断熱板でさえ良い効果がもたらされた。炉工学による絶縁のようなものがなおさら良い。このようにして、加熱処理に作用する環境影響も回避する。 In an advantageous variant of the invention, the conduction heat treatment can be carried out using temperature encapsulation means. In this case, the metal sheet is thermally shielded from the environment by the external heat enclosing means such as the heat insulating means of the conduction heating device. In this way, the amount of heat radiated to the environment is reduced, reducing costs and heating time. According to the results of the experiments carried out, even a simple insulating plate provided good results. Even better is something like insulation from furnace engineering. In this way, the environmental influences that affect the heat treatment are also avoided.
以下、本願発明を図面を参照して実施例により詳しく説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples with reference to the drawings.
図面において、
図面において、対応する構成に対して同一の記号を使用する。 In the drawings, the same symbols are used for corresponding structures.
図1には、上面図で、特定形状に切削されて鋼鉄コイル等から切り離された金属シート1が示されている。金属シート1は、プレス機で変形処理する前の段階における、自動車のB柱のための非加工物である。金属シート1を均一な電流密度で全領域に渡り伝導的に加熱するために、金属シート1を先ず実質的に長方形の表面領域2、4と実質的に台形の表面領域3に分割する。表面領域2、3、4の分割に応じて、伝導加熱装置において配列する電極が合わせて製造された後に、伝導加熱処理を実行するために、金属シート1と接続させる。
FIG. 1 shows, in a top view, a
前述の分割により得られた非長方形表面領域(ここでは表面領域3)の場合は、製造方法を更に最適化するために、本願発明の有利な実施形態に従い2つの金属シート1を同時に伝導加熱装置で加熱する。このために、2つの金属シート1をまず図2に示されるように配列し、必要な電極を適切に構成する。
In the case of a non-rectangular surface area (here surface area 3) obtained by the aforementioned division, in order to further optimize the manufacturing method, two
図3には、伝導加熱装置10における図2に示される金属シート1が示され、ここで金属シート1は、図3のようにもう少し互いに近く配置されている。伝導加熱装置10について、前述の合わせて製造された給電電極11、12、13、14、15、電流取出電極16、17、18、19、20、及び送電電極31を含む電極配列を示している。図3のように、給電電極と電流取出電極の各ペアは金属シート1の長方形表面領域2、4に接続し、夫々が電源21、22、23、24、25(例えば直流を提供する整流器が接続された変圧器)と接続し、又は図3に示されない電気スイッチを介して接続できる。各電極間の電流は、各金属シート1に示された、電流線を示す矢印により表示されている。金属シート1の中間領域(つまり両方の台形表面領域3)では、右側に示される金属シート1に給電電極12と、左側に示される金属シート1に電流取出電極19が接続されている。台形表面領域3の垂直配向に渡って同一の電流密度を確保するために、各台形表面領域3は、金属シート1の中間にある複数の送電電極31と接続している。送電電極31は、例えば金属ブロックとして所定間隔を隔てて配列されることにより、互いに電気的に絶縁されている。このようにして、電極12、19間において2つの台形表面領域3から電気的に単一の1つの長方形の領域が形成される。
FIG. 3 shows the
送電電極31は、例えば20mmの幅で5mmの間隔で互いに分離され得る。送電電極の均等な間隔を確保するために、例えば分離板上に固定させ、単一の送電電極配列として金属シート1上に押圧し得る。産業利用上は、例えば全ての電極を液圧プレスに組み込むとともに、大型の底板に固定させ得る。
The
多くの場合、図1に示される金属シート1のような金属シートは全ての領域において加熱処理によって硬化されず、例えば自動車事故の場合に所望の変形特性を得るために所定領域において硬化させない。本願発明はそれにも適している。図4には、金属シート1の各表面領域4を加熱しないように構成された、更なる伝導加熱装置10が示されている。このために、電極14又は17は、各電源22又は25と直接に接続されず、各金属シート内で電流方向に案内された並行導体26、27を介して接続されている。並行導体26、27により、隣接する表面領域3において送電電極31に向った電流線の並流が引き続き確保可能であり、この並流は、並列電極26、27があって初めて可能になる。また、並列電極26、27は冷却可能であり、その有利な点は、金属シート1も冷却されるので金属シートの加熱された表面領域から加熱されない表面領域4への望ましくない伝熱が回避できるということである。
In many cases, metal sheets, such as the
有利な実施形態では、幾つか又は全ての残りの電極11、12、13、14、15、16、17、18、19、20を冷却する。送電電極31も冷却電極として構成し得る。図5には、並行導体27による冷却電極の一例が示されている。垂直方向には、各電極を通過し冷却水路を形成する孔28が配設されている。この冷却水路を介して冷却水等の冷却液を案内できる。電極が並行導体26、27として構成された場合、外表面において絶縁されるように構成され、つまり金属シート1と電気接触しない。残りの電極11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、31では、当然金属シート1と電気接触する必要がある。図5は、2つの並行導体27による金属シート1の上下におけるペア配列の一例である。金属シート1の下に配設された並行導体27は、金属シート1の上に配置された並行導体27に作用する押圧Fに対抗するカウンター軸受け32に支えられている。
In an advantageous embodiment, some or all of the remaining
図6には、以下に説明する相違点を除いて図4の装置10に対応する伝導加熱装置10の更なる実施形態が示されている。図6のように、金属シート1の加熱されない表面領域は図4よりも若干拡大されているとともに、表面領域4の他にそれに隣接した表面領域3の縁領域を含む。従って、伝導加熱装置における並行導体26、27及び送電電極31が直線状の電極として構成されておらず、加熱される所望の表面領域に応じて斜めになったため、それらの構成は適応されている。それに応じて、給電電極12及び電流取出電極19は、図4よりも若干短縮されている。
FIG. 6 shows a further embodiment of the
金属シート1は例えば図7のように、図2〜6と異なるように配置され得る。長方形表面領域2、4は、前述の如く、給電電極と、電流取出電極と、それに関連する電源とに接続されている。中間部の台形表面領域3については、前述の実施形態と比較して、同一の電流密度及びそれにより同一の加熱特性を維持して金属シート1間の表面領域3を接続させるために、隣同士で配列する送電電極の代わりに、図面のように交差する送電電極31が配置されてクモ状の構造が成される点で相違する。ここで、例えば電極が異なる高さで互いに擦れ違い又は電気的に絶縁されたケーブルとして構成されているため、送電電極31は引き続き電気的に互いに絶縁されている。このようにして、均一な抵抗状況は長方形の金属シートと同様に実現できる。
The
本実施形態の有利な点は、2つの電源を省略することである。なぜなら、ブランクの長方形表面領域2、4が直列回路として電源に接続できるからである。このようにして、表面領域2は電源22と直列に接続されている。電極14、16は、互いに接続し、又は1つの電極に一体化し得る。表面領域4は、電源22と直列に接続されている。電極15、17は、互いに接続し、又は1つの電極に一体化し得る。
The advantage of this embodiment is that it omits two power supplies. This is because the blank
前述の如く、給電電極と電流取出電極とのペアを斜めに対向した両端において電源と接続することが有利である。また、図面のように、給電部位及び電流取出部位をできるだけ離れて位置させるために、電源の接続線の接続部位を金属シートの片側(左/右)の電極にできるだけ離れて配置することが更に有利である。 As described above, it is advantageous to connect the pair of the power feeding electrode and the current extracting electrode to the power source at both ends which are diagonally opposed to each other. Further, as shown in the drawing, in order to position the power supply part and the current extraction part as far as possible, it is further preferable to arrange the connection part of the connection line of the power source as far as possible on one side (left / right) electrode of the metal sheet. It is advantageous.
図8には、給電電極、電流取出電極、及び/又は送電電極として採用できる電極80の有利な実施形態が示されている。電極80は冷却水路を形成する孔28を有する。図8に示される、電極80において金属シートとの接触領域83を含む電極80の上部は、凸凹であり特定の構造で形成されている。このように形成された凸凹及び構造化された接触領域83は複数の隆起を含み、それらの上部において金属シート1との実際の電気接触のための各接触表面81が形成され、つまり各接触表面81と金属シート1の間に、複数の単独の相隔たる接触部位が電極80と共に形成される。各隆起、又はその接触表面81の間に、特に溝形状を有し得る複数の隙間82が形成されている。
FIG. 8 shows an advantageous embodiment of an electrode 80 which can be used as a power supply electrode, a current extraction electrode, and / or a power transmission electrode. The electrode 80 has
図示の実施例では、接触表面81の隆起間に溝82が形成された櫛状の構造が成されている。加熱される金属シートと接触するこれら凸凹の表面により、意図的に点在したホットスポット(つまり金属シートの加熱が非常に強い部位)を回避することができる。多数の散在する小さな接触面を加熱される金属シートの表面又はその表面の一部に渡って発生させることにより、驚くべきことに接触面が損害をもたらすことなく又は点在したホットスポットが発生することなく均一な加熱ができる。このようにして、ある程度望ましくないホットスポットが発生する従来の電極による不利な効果は埋め合わされる。従って、特に金属シートの均一な加熱が促進される。これは、金属シートに対して制御された再現可能性が高い硬化処理を実行することに有利である。
In the illustrated embodiment, a comb-like structure is formed in which
そのことにより、また、特に電極の下の金属シートの領域が同様に所望の方法で熱処理できるため、金属シートの使用可能な領域が拡大される。実行された実験の結果によると、本願発明による電極を例えば前述の櫛電極として使用することによって、発生するホットスポット線と冷却領域の間の熱勾配が非常に急であるため、電極接触の直後に完全な熱注入がもたらされる。従って、ホットスポット線上に正確に1つの熱処理が実行される。それに応じて、従来使用不可能であった遷移領域をもはや部品から切削する必要がないゆえ、切削率が減少する。 This also enlarges the usable area of the metal sheet, especially since the area of the metal sheet below the electrodes can likewise be heat treated in the desired manner. According to the results of the experiments carried out, by using the electrode according to the present invention, for example, as the above-mentioned comb electrode, the thermal gradient between the hot spot line and the cooling region generated is very steep, so that This results in complete heat injection. Therefore, exactly one heat treatment is performed on the hot spot line. Accordingly, the cutting rate is reduced because it is no longer necessary to cut the previously unusable transition region from the part.
ホットスポットの領域において、金属シートが制御不能に加熱されるという欠点があったため、従来は、ホットスポットは不利なものと見做されそれを回避するよう努力されてきた。また、金属シートの温度係数が正である場合、加熱によって金属シートのそのような部位における比電気抵抗が上昇し、それゆえにホットスポット領域が比較的速く熱せられ最大温度領域において金属シートの損害(溶断)が起こり得るため、電子雪崩のような現象が発生していた。 Due to the disadvantage of uncontrolled heating of the metal sheet in the area of hotspots, hotspots have traditionally been considered disadvantageous and efforts have been made to avoid them. Also, if the temperature coefficient of the metal sheet is positive, the heating will increase the specific electrical resistance at such portions of the metal sheet, thus heating the hot spot area relatively quickly and damaging the metal sheet in the maximum temperature area ( Melting) can occur, so a phenomenon like an electronic avalanche occurred.
従って、本願明細書によると、予期されない又は点在したホットスポット発生が回避される。その代りに、多数の小さな互いに隣接した接触部位が形成され、このようなものは制御された再現可能な加熱処理、つまり金属シートの硬化処理に有利である。その効果は、電極を冷却することにより更に強化できる。多数の小さな接触部位により、電極の冷却効果によってもたらされた冷却を埋め合わす「ミニ・ホットスポット」を線状に発生できる。 Therefore, according to the present specification, unexpected or scattered hot spots are avoided. Instead, a large number of small adjacent contact sites are formed, which is advantageous for a controlled and reproducible heat treatment, i.e. a hardening treatment of metal sheets. The effect can be further enhanced by cooling the electrode. The large number of small contact sites allows for the linear generation of "mini hot spots" that offset the cooling provided by the cooling effect of the electrodes.
電極の接触領域83は、電気的に直接に金属シートと接触させられる領域である。電極において凸凹及び構造化された接触領域は、図8のように、例えば角のある(例えば長方形の)複数の電極縁により実現できる。凸凹及び構造化された接触領域は、図示の線状パターンの代わりに表面上の点隆起により形成できる。接触領域の表面構造は規則的構造又は不規則的構造であり得る。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記しておく。
[1]金属シート(1)の伝導加熱方法であって、前記金属シート(1)又は前記金属シート(1)の少なくとも1つの伝導的に加熱される領域の輪郭が長方形又は非長方形であり、前記伝導加熱を実行するために、接触領域(83)を有する少なくとも1つの電極(80)を前記金属シート(1)と電気接触させ、前記伝導加熱を実行するための電流を前記接触領域(83)を介して前記金属シート(1)に供給する及び/又は前記金属シート(1)から取り出すことを含み、前記電極(80)が複数の相隔たる接触表面(81)を含む凸凹及び構造化された接触領域(83)を有し、前記複数の接触表面(81)によって前記電極(80)と前記金属シート(1)との間に複数の相隔たる接触部位が形成されることを特徴とする、方法。
[2]前記電極(80)が凸凹及び構造化された接触領域(83)と共に給電電極、電流取出電極及び/又は送電電極として使用されることを特徴とする、[1]に記載の方法。
[3]伝導加熱時に、金属シート(1)において複数の小さなホットスポットが前記複数の接触部位により発生することを特徴とする、[1]又は[2]に記載の方法。
[4]前記伝導的に加熱される領域の非長方形の輪郭が、実質的に長方形表面領域及び/又は台形表面領域(2、3、4)に分けられ、前記表面領域(2、3、4)に分けられることに応じて、少なくとも給電電極と、電流取出電極(11〜20)と、少なくとも1つの台形表面領域がある場合には送電電極(31)とを有する適応された電極配列が提供されることを特徴とする、[1]〜[3]の何れか一項に記載の方法。
[5]複数の前記金属シート(1)がそれぞれ伝導的に加熱される領域において少なくとも1つの台形表面領域(3)を含み、ペアで伝導的に加熱され、前記金属シート(1)のペアが、互いに電気的に絶縁され前記金属シート(1)の間の遷移領域に沿って隣同士に配設された複数の送電電極(31)により、互いに電気的に接続されることを特徴とする、[1]〜[4]の何れか一項に記載の方法。
[6]金属シート(1)を伝導加熱する電極(80)であって、前記金属シート(1)と電気接触する接触表面を含み、複数の相隔たる接触表面(81)を有する凸凹及び構造化された接触領域(83)を含み、前記複数の相隔たる接触表面(81)により、前記電極(80)と前記金属シート(1)の間に複数の相隔たる接触部位が形成されることを特徴とする、電極。
[7]前記電極(80)の前記凸凹及び構造化された接触領域(83)が、一列又は複数の列で櫛状及び隣同士に配置され、角がある複数の縁により、完全又は部分的に形成されていることを特徴とする、[6]に記載の電極。
[8]前記電極(80)の前記凸凹及び構造化された接触領域(83)が前記接触表面(81)を備える隆起を含み、前記隆起の間に溝形の隙間(82)が形成されていることを特徴とする、[6]又は[7]に記載の電極。
[9]金属シート(1)の伝導加熱方法を実行する伝導加熱装置(10)であって、[6]〜[8]に記載の少なくとも1つの電極(80)を給電電極、電流取出電極、及び/又は送電電極として有することを特徴とする、装置。
[10]前記伝導加熱装置(10)が[1]〜[5]に記載の何れか1項の方法を実行するように構成されていることを特徴とする、[9]に記載の伝導加熱装置。
The
Below, the matters described in the claims at the beginning of the application will be added as they are.
[1] A conductive heating method for a metal sheet (1), wherein the metal sheet (1) or at least one conductively heated region of the metal sheet (1) has a rectangular or non-rectangular contour. To carry out the conduction heating, at least one electrode (80) having a contact area (83) is brought into electrical contact with the metal sheet (1), and a current for carrying out the conduction heating is applied to the contact area (83). ) Via and / or withdrawing from said metal sheet (1) via said), said electrode (80) being uneven and structured comprising a plurality of spaced contact surfaces (81). Different contact areas (83), and the plurality of contact surfaces (81) form a plurality of spaced contact sites between the electrode (80) and the metal sheet (1). ,Method.
[2] The method according to [1], characterized in that the electrode (80) is used as a power supply electrode, a current extraction electrode and / or a power transmission electrode together with a textured and structured contact area (83).
[3] The method according to [1] or [2], characterized in that a plurality of small hot spots are generated in the metal sheet (1) by the plurality of contact portions during conductive heating.
[4] The non-rectangular contour of the conductively heated region is divided into a substantially rectangular surface region and / or a trapezoidal surface region (2, 3, 4), and the surface region (2, 3, 4). ), There is provided an adapted electrode arrangement comprising at least a feed electrode, a current extraction electrode (11-20) and a power transmission electrode (31) if there is at least one trapezoidal surface area. The method according to any one of [1] to [3], wherein the method is performed.
[5] A plurality of the metal sheets (1) each include at least one trapezoidal surface region (3) in a region to be conductively heated, and the plurality of metal sheets (1) are conductively heated to form a pair of the metal sheets (1). , Electrically connected to each other by a plurality of power transmission electrodes (31) electrically insulated from each other and arranged adjacent to each other along the transition region between the metal sheets (1), The method according to any one of [1] to [4].
[6] An electrode (80) for conductively heating a metal sheet (1), comprising a contact surface for making electrical contact with the metal sheet (1), and having a plurality of spaced contact surfaces (81) asperities and structuring. A plurality of spaced contact areas (83), wherein the plurality of spaced contact surfaces (81) form a plurality of spaced contact sites between the electrode (80) and the metal sheet (1). And the electrode.
[7] The uneven and structured contact areas (83) of the electrode (80) are arranged in a row or in rows in a comb shape and next to each other, with a plurality of cornered edges to complete or partial The electrode according to [6], characterized in that
[8] The uneven and structured contact area (83) of the electrode (80) comprises ridges with the contact surface (81), with groove-shaped gaps (82) formed between the ridges. The electrode according to [6] or [7], which is characterized in that
[9] A conduction heating device (10) for carrying out the conduction heating method for a metal sheet (1), wherein at least one electrode (80) according to [6] to [8] is a power supply electrode, a current extraction electrode, And / or as a power transmission electrode.
[10] The conduction heating according to [9], wherein the conduction heating device (10) is configured to perform the method according to any one of [1] to [5]. apparatus.
Claims (8)
伝導加熱されるべき前記金属シート(1)又は前記金属シート(1)の少なくとも1つの領域は、長方形又は非長方形の輪郭を有しており、
伝導加熱は、接触領域(83)を有する少なくとも1つの電極(80)によって実行され、前記接触領域(83)は、前記金属シート(1)と電気接触され、前記接触領域(83)は、前記金属シート(1)への伝導加熱を実行するための電流を供給し、及び/又は前記金属シート(1)から電流を取り出すために使用される方法において、
前記少なくとも1つの電極(80)が複数の相隔たる接触表面(81)を有する凸凹の構造化された前記接触領域(83)を有し、前記複数の接触表面(81)によって、前記少なくとも1つの電極(80)と前記金属シート(1)との間に複数の相隔たる個々の接触部位が形成されることを特徴とする、方法。 A method of conductively heating a metal sheet (1) in order to prepare the metal sheet (1) for a subsequent molding, pressure and hardening treatment, comprising :
Said metal sheet (1) to be conductively heated or at least one region of said metal sheet (1) has a rectangular or non-rectangular contour,
Conductive heating is performed by at least one electrode (80) having a contact area (83), said contact area (83) being in electrical contact with said metal sheet (1), said contact area (83) being said supplying a current for executing the conduction heating to the metal sheet (1), and / or in the methods used to draw current from the metal sheet (1),
The at least one electrode (80) has the uneven structured contact area (83) having a plurality of spaced apart contact surfaces (81), the plurality of contact surfaces (81) allowing the at least one A method, characterized in that a plurality of spaced apart individual contact sites are formed between an electrode (80) and the metal sheet (1).
該伝導加熱装置(10)が、給電電極、電流取出電極、及び/又は送電電極としての少なくとも1つの電極(80)を有し、前記少なくとも1つの電極(80)が、凸凹の構造化された接触領域(83)を有し、前記接触領域(83)が、複数の相隔たる接触表面(81)を有し、前記接触表面(81)が、前記少なくとも1つの電極(80)と前記金属シート(1)の間に複数の相隔たる個々の接触部位を形成し得るものであることを特徴とし、 The conduction heating device (10) has at least one electrode (80) as a power supply electrode, a current extraction electrode, and / or a power transmission electrode, and the at least one electrode (80) is structured in an uneven shape. A contact area (83), the contact area (83) having a plurality of spaced contact surfaces (81), the contact surface (81) including the at least one electrode (80) and the metal sheet. Characterized in that it is capable of forming a plurality of individual contact portions separated from each other between (1),
該伝導加熱装置(10)が請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成されている、伝導加熱装置(10)。 A conduction heating device (10), wherein the conduction heating device (10) is configured to perform the method according to any one of claims 1-5.
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