JPH0237690A - ダイスの誘導加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はアルミニウム合金又は銅合金等を熱間押出し
成形するための金型すなわちダイス及びこのダイスを収
納するリング状のダイスホルダを同時に又は個別に誘導
加熱する加熱装置に関する。

〔従来の技術〕

ダイスは単体では搬送に不便であるので一般にはリング
状のダイスホルダに収納して搬送され、このダイスホル
ダはダイスを収納した状態で押出機にセットするために
も用いられる。常温のダイスで押出し成形すると高温の
押出し金属材料が冷却されて表面層が硬化するので、押
出し材料が冷却されないようにするためにダイスを押出
機にセットする前に４００℃前後の温度になるように予
熱する。そして予熱されたダイスの保温のために前記ダ
イスホルダも所望の温度になるように予熱する。

この様な目的でダイスおよびダイスホルダの予熱に際し
ては、これらを同時に短時間に加熱してダイス交換に要
する時間を短縮できることが望ましいので雰囲気炉によ
る加熱に代り誘導加熱が採用される。ダイスをダイスホ
ルダに収納した状態でダイス加熱コイルの中心部に挿入
し、低周波数の交流電流を通ずることによりダイス加熱
コイルが作る交番磁界の電磁誘導作用により加熱すると
、ダイスホルダが磁性材料で作られている場合は表皮効
果によって主としてダイスホルダが加熱されダイスを均
一に加熱するために投入電力を制限して加熱すると例え
ば数十分加熱する必要があり、かつダイスホルダの温度
は必要以上の高温となることを免れなかった。ダイスを
ダイスホルダに収納した状態でダイスのみが誘導加熱さ
れるようにするためにはダイスホルダを不銹鋼等の非磁
性材料で作ればよいが、不銹鋼製等のダイスホルダは著
しく高価となり実用的でない。

そこで出願人はダイスとダイスホルダとを個別にかつ平
行に加熱する技術として特開昭５５−８０２９３号を開
示している。これを第８図に基いて説明すると、比較的
安価な鉄等の磁性材料で作られ直立した状態のリング状
のダイスホルダ１に収納して搬入された金属熱間押出し
用ダイス２は、中央部で分割され左右に開閉可能に構成
されたダイス加熱コイル３の中心部に、分割部３ａの直
下から先端部に非磁性材料で作られたダイス受け４を備
えた昇降軸５を駆動装置６により上昇させることにより
ダイスホルダ１から押出されて、挿入される。加熱コイ
ル３の直下にはダイスホルダ１を加熱するためのホルダ
加熱コイル７が設けられ、ダイス２をダイス加熱コイル
３の中心部に挿入されるとき、同時にまたはその前にダ
イスホルダ１が、昇降装置９により昇降されるホルダ受
台８に載せられて、この加熱コイル７の中に挿入される
。このようにしてダイス２とダイスホルダ１とが各別に
加熱コイル３および７の中で同時に誘導加熱される。ダ
イス２を均一に加熱するために加熱中のみ昇降軸５によ
り回転させる。ホルダ受台８はホルダ１を支持すると同
時にダイス２の昇降を行なう昇降装置を支持している。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記文献に紹介した技術によれば、雰囲気炉によるよう
な雰囲気ガスによる酸化の恐れと時間が長いということ
がなく、ダイスホルダに高価な不銹鋼を使うこともな（
、ダイスとダイスホルダとをそれぞれの最適温度に個別
に平行して加熱できる。

しかしダイスとダイスホルダとの一体加熱では表皮効果
でダイスが加熱しにくくなるのをさけるため加熱装置の
中に分解と組立との機構を組み込むのでダイス用にコイ
ル３を左右に各１個ダイスホルダ用に′コイル７を１個
、計３個必要とし、分解・組立の不具合も発生しやすい
。それでもなおダイス２の表皮効果による不均一加熱を
さけるためダイス２を昇降軸５で回転させなければなら
ないという問題点がある。この表皮効果も先に説明した
ものと同一であって、磁性体であるダイス２のコイル内
周に近い側に磁束が集中する結果、ダイス２の円筒面の
うちコイルに近い部分の温度が高くなりそれを防ぐため
ダイス２を昇降軸５で回転させるのである。そのほかコ
イル３がダイス２にできるだけ密接するためコイル３を
軸方向から見て角形に近い形状にしなければならず、ダ
イス２の軸方向高さの高いものはコイルに当って使用で
きず、予めコイルを太き（しておくとダイスの軸方向高
さの低いものには磁束の貫通が少く加熱能率が悪いとい
う問題点がある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は次に記載するものである。

１）リング状のダイスホルダに収納して使用するダイス
を誘導加熱するものにおいて、ダイス及びダイスホルダ
のうち少くとも一方の両端面に軸心を合せて一対の平形
うず巻状のコイルを対向させるダイスの誘導加熱装置。

２）前記１）記載のものにおいて、コイルの中心部を外
周部より密に巻回するダイスの誘導加熱装置。

３）前記１）記載のものにおいて、コイルの外径はダイ
スの外径より小さいダイスの誘導加熱装置。

４）前記１）記載のものにおいて、コイルの外周と背面
とを磁性材からなる鉄心で覆うダイスの誘導加熱装置。

〔作用〕

前記手段１）においては、コイルｌｌａ及び１１ｂ並び
にｌｌｃ又はｌｉｄは被加熱体であるダイス２及びダイ
スホルダ１の両端面に端面加熱の作用を示す。被加熱体
とコイルとが軸心を合せて設置されるので磁束は点対称
となり均一加熱される。各コイルは相互に開離容易で異
る軸高さの被加熱体にも装着が容易で且つ端面に密着さ
せれば加熱効率が向上する。

前記手段２）においては、中心部の発熱が増大し、押出
し成形の型を設けた中心部をより効果的に加熱する。

前記手段３）においては、磁束の大部分はダイスに集中
して、ダイスホルダを横切らないので、ダイスの温度が
ダイスホルダの温度より高くなり、電力がダイスを加熱
する効率が向上する。

前記手段４）においては、コイルの外周と背面の磁気抵
抗が減少し、磁束がダイスに集中する。

〔実施例〕

第１図はこの発明の概念を示す斜視図、第２図は第１図
の縦断面図である。ダイスホルダ１及びこれに収納され
たダイス２はその軸方向の両端面に軸心を合せて設置さ
れた一対の平形うず巻状のコイルｌｌａ及びＩｌｂとに
より誘導加熱される。

一対の両コイルｌｌａ及びｌｌｂは一方側から例えば上
側から見て中心から外周に向いいずれも布巻に巻回され
ている。そして電源１２から矢印ｉの電流が流れるとき
には第２図に示すような電流により上端面に１３ｃ、１
３ｄ、下端面に１３ｅ。

１３ｆの磁束が発生しダイス２の両端面を表皮効果によ
り加熱する。第２図のものを軸方向に見れば磁束１３ｃ
　、　　１３ｄ　、　　１３ｅ及び１３ｆは放射状に半
径方向を通る。従って一対の平形うず巻状のコイルの各
−は公知の技術による端面加熱を生じるものであって、
例えば電気書院発行「工業電気加熱ハンドブック」第１
版第１刷の頁２８１に外面加熱、内面加熱とともに紹介
されている端面加熱と基本的には同一である。しかしこ
の発明においては直径の割に高さの低いダイス及びダイ
スホルダに適用され、しかも両端面に端面加熱用の平形
うず巻状のコイルｌｌａ及びｌｌｂが設けられる。なお
各コイルは一方側から見て中心から外周に向いいずれも
布巻に巻回されていると説明したが各コイルが各コイル
の外端面側から見て同方向に巻回したものはコイルの製
作上同一のコイルを使用できる。いずれにせよこの発明
のコイルは軸方向に相対寸法を変えることができるので
、コイルを開離した状態で被加熱体を装着し、コイルを
被熱体に密着してから電源を投入して加熱することがで
き、その結実装着が容易で加熱効率が良く、異る寸法の
被加熱体に適用できる。また被加熱体は図示のようにダ
イス２をダイスホルダ１に収納したま＼でもよいし、ダ
イス２及びダイス１を各個別に加熱することもできる。

その際コイルの直径がダイス２の直径より大きくても端
面加熱の作用による誘導加熱は有効に行なわれる。

前記の発明の詳細な説明に続き、この発明に用いるコイ
ルの２つの実施側とその磁束分布及び発生熱量分布をよ
り具体的に説明する。

第３図はこの発明のコイルの実施例を示す平面図、第４
図は異る実施例を示す平面図、第５図は第３図のコイル
の磁束分布図、第６図は第４図のコイルの磁束分布図、
第７図は第３図及び第４図のコイルを使用した時の発生
熱量分布図である。

第３図のコイルｌｌｃは中心部から外周部まで等しいピ
ッチで巻回された等分巻になっていて、同一半径上から
２つの端子１４が取り出され、放射状の絶縁材１５で支
持される。第４図のコイルｌｉｄは中心部が密着するよ
うに密に巻回され、外周部は粗に巻回された粗密巻にな
っていて、第３図と同様に端子１４が取り出され絶縁材
１５で支持される。

第５図と第６図はそれぞれ前記等分巻コイルと粗密巻コ
イルとの磁束分布を参考に示すが、両者とも磁束がダイ
ス２とダイスホルダ１の両端面に表皮効果で集中してい
る。第７図では両者の発生熱量分布の顕著な差が見られ
る。第７図において、両者の上端面の半径方向に調べた
発生熱量を見ると、粗密巻のピーク値Ｐ１は等分巻のピ
ーク値Ｐ０よりはるかに中心に寄っていて、中心部の熱
は斜線部分だけ大きい。第４図に示すように粗密巻の中
心部近くのコイルのピッチが密であるからである。なお
、最も中心近くではコイルが曲げにくいこともあってコ
イルがないので発生熱量も零になり、外周面近くのダイ
ス２とダイスホルダ１との結合面では隙間が約１ｍｍあ
って分布曲線は谷状になり、外周面ではビークＰ、、Ｐ
、と別な最大値を示す。外周面を軸方向に調べた発生熱
量を等分巻のものについてのみ図示したが、粗密巻のも
のもほぼ同一傾向にあり図示を省略した。押し出し機に
ダイスをセットするときに高温の押し出し金属材料とほ
ぼ同一の温度まで予熱しておくという目的から見て、押
し出しの型が形成されているダイス２の中心部近くが図
面の斜線で示すように粗密巻でははるかに発生熱量が大
きいということは有利なことである。

第９図はこの発明の誘導加熱装置の実施例の斜視図、第
１０図は第９図の断面図、第１１図は第９図のものの加
熱温度分布図である。

これらの図面において、平形うず巻状の加熱用のコイル
ｌｌｅ、ｌｌｆと引出導体２１ｅ　、　２１ｆ。

２２ｅ、２２ｆ、端子１４ｅ、１４ｆ、鉄心２３ｅ。

２３ｒ、絶縁充填材２４ｅ、２４ｆ、樹脂製のコイル支
持体２５ｅ、２５ｆ、断熱板２６ｅ、２６ｆで構成する
コイル支持体）２０ｅ、２０ｆはダイス２ａ、２ｂ端面
に対向して２組から成り、矢印の如くダイス端面に押し
当てた後、端子１４ｅ間及び１４ｆ間に交流電源を印加
することによって、ダイス２ａ、２ｂを誘導加熱する。

なおこの実施例では押出し型部２ｃを持つダイスは２ａ
、２ｂの２段となってダイスホルダ１に収納され、型部
２ｃの形状を変えて押出しを容易にする。

さてこの実施例の要点は、図示するようにコイルの外径
ＤＣをダイス２ａ、２ｂの外径り、より小さくする。

更に次の要点はコイルｌｉｅ、ｌｌｆの外周と背面に絶
縁性充填材２４ｅ、２４ｆを介して、例えばフェライト
コアのような磁性材の鉄心２３ｅ。

２３ｆによって包囲する。

このようにすることによりダイス２ａ、２ｂの端面中央
部が高磁束密度状態となる。加熱実験の結果は図の如く
中央部程うず電流損が太き（なって、加熱温度はダイス
の軸芯部が最高温となり、外側程温度が低くなっている
ことがわかった。

〔発明の効果〕

発明１）は被加熱体の両端面に軸心を合せて一対の平形
うず巻状のコイルを対向させるようにしたので、ガス雰
囲気炉のように酸化の恐れがなく短時間で加熱できる誘
導加熱を採用したにも拘わらず、被加熱体を回転させた
り、ダイスとダイスホルダとを分離、加熱、組立するこ
となく組立たま＼でも又は個別にも静止したま一両端面
を均一に加熱できるという効果がある。そして一対のコ
イルの各−は独立体であるので、直径又は高さが異る様
々な形の被加熱体にコイルを密着させて有効に加熱でき
る効果がある。

また、発明２）　、３）又は４）はダイスに磁束が集中
するので、必要なダイスの昇温に対し、加熱時間が短く
、電力効率が良いという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の概念を示す斜視図、第２図は第１図
の縦断面図、第３図はこの発明のコイルの実施例を示す
平面図、第４図は異る実施例を示す平面図、第５図は第
３図のコイルの磁束分布図、第６図は第４図のコイルの
磁束分布図、第７図は第３図及び第４図のコイルを使用
した時の発生熱量分布図であり、第８図は従来の技術を
示す構成図、であり、第９図はこの発明の誘導加熱装置
の実施例の斜視図、第１０図は第９図の断面図、第１１
図は第９図のものの加熱温度分布図である。 ■・・・ダイスホルダ、２．２ａ、２ｂ・・・ダイス、
３．７．ｌｌａ、ｌｌｂ、Ｉｌｃ、ｌｉｄ、ｌｉｅ。 １１　ｆ−・・コイル、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、　　
１３ｆ・・・磁束。 第 図 第 図 第 図 第 図 第 国 第 図 ０ｅ ４ｆ ４ｆ ２Ｏｆ　　コイ１Ｆ−Ｌ二・シト 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）リング状のダイスホルダに収納して使用するダイス
   を誘導加熱するものにおいて、ダイス及びダイスホルダ
   のうち少くとも一方の両端面に軸心を合せて一対の平形
   うず巻状のコイルを対向させることを特徴とするダイス
   の誘導加熱装置。 ２）請求項１記載のダイスの誘導加熱装置において、コ
   イルの中心部を外周部より密に巻回することを特徴とす
   るダイスの誘導加熱装置。 ３）請求項１記載のダイスの誘導加熱装置において、コ
   イルの外径はダイスの外径より小さいことを特徴とする
   ダイスの誘導加熱装置。 ４）請求項１記載のダイスの誘導加熱装置において、コ
   イルの外周と背面とを磁性材からなる鉄心で覆うことを
   特徴とするダイスの誘導加熱装置。