KR20170125834A - 가열 방법, 가열 장치 및 프레스 성형된 물품에 대한 제조 방법 - Google Patents

가열 방법, 가열 장치 및 프레스 성형된 물품에 대한 제조 방법 Download PDF

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Abstract

가열 방법, 가열 장치, 및 가열 방법을 사용하여 프레스 금형된 물품을 제조하는 방법이 제공된다. 전극들은 제1 방향으로 가열 타겟 영역을 가로질러 연장되도록 공작물 상에 배치된다. 전극들 중 적어도 하나는 전류를 전극들에 인가하는 동안에 가열 타겟 영역에 걸쳐 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 이동된다. 제1 방향에 따른 전극들 중 적어도 하나와 공작물 사이의 접촉 압력의 분포는, 세그먼트 영역들이 제1 방향으로 나란히, 그리고 전극들 사이의 세그먼트 영역들 각각의 길이에 따라 배열되도록 복수의 세그먼트 영역들이 가열 타겟 영역을 분할함으로써 정의됨에 따라, 가열 타겟 영역의 세그먼트 영역들 각각의 가열 온도를 조정하도록 조정된다.

Description

가열 방법, 가열 장치 및 프레스 성형된 물품에 대한 제조 방법
본 발명은 직접 저항 가열에 의해 플레이트 공작물을 가열하는 가열 방법 및 가열 장치, 및 프레스 성형된 물품을 제조하는 방법에 관한 것이다.
스틸 공작물들을 가열하는 방법들은 간접 가열 및 직접 가열을 포함한다. 간접 가열은 예를 들어 용광로 가열을 포함한다. 직접 가열은 예를 들어 유도 가열 및 직접 저항 가열을 포함한다. 유도 가열에서, 와전류는 공작물을 가열하기 위해 전자기 유도에 의해 공작물에 인가된다. 직접 저항 가열에서, 전류는 공작물을 가열하기 위해 공작물에 직접 인가된다.
제1 종래 기술의 가열 방법에 따르면, 폭이 공작물의 길이 방향을 따라 변하는 가열 타겟 영역을 갖는 플레이트 공작물은 직접 저항 가열에 의해 가열된다. 가열 타겟 영역은 공작물의 길이 방향으로 나란히 배열되는 복수의 스트립 형상 세그먼트 영역들로 분할된다. 한 쌍의 전극들은 각각의 세그먼트 영역에 대해 제공된다. 전류는 가열 타겟 영역이 균일하게 가열되도록 각각의 한 쌍의 전극들에 인가된다(예를 들어, JP3587501B2 참조).
또한, 제2 종래 기술의 가열 방법에 따르면, 폭이 공작물의 길이 방향을 따라 변하는 가열 타겟 영역을 갖는 플레이트 공작물은 직접 저항 가열에 의해 가열된다. 공작물의 가열 타겟 영역은 길이 방향으로 일단으로부터 타단을 향해 단조적으로 감소하는 폭을 갖는다. 한 쌍의 전극들은 공작물의 가열 타겟 영역의 넓은 단부 상에 배치되고, 전극들 중 하나는 가열 타겟 영역이 균일하게 가열되도록 한 쌍의 전극들에 전류를 인가하는 동안에 좁은 단부를 향해 이동된다(예를 들어, JP2013-114942A 참조).
제1 종래 기술의 가열 방법에 따르면, 가열 장치의 구성은 다수의 전극들의 쌍들이 하나의 가열 타겟 영역에 대해 요구되기 때문에 복잡하다. 한편, 제2 종래 기술의 가열 방법에 따르면, 가열 타겟 영역은 단일의 전극들의 쌍에 의해 균일하게 가열될 수 있다. 따라서, 가열 장치의 구성은 단순하게 될 수 있다.
그러나, 폭이 그것의 길이 방향을 따라 변하는 가열 타겟 영역이 세그먼트 영역들이 가열 타겟 영역의 폭 방향으로 나란히 배열되도록 복수의 스트립 형상 세그먼트 영역들로 분할되는 경우, 한 쌍의 전극들 사이의 세그먼트 영역들의 길이들이 서로 상이하고, 세그먼트 영역들의 저항들이 또한 서로 상이하다. 한 쌍의 전극들 사이에서 상대적으로 긴 길이를 갖는, 즉, 상대적으로 큰 저항을 갖는 세그먼트 영역을 통해 흐르는 전류는 상대적으로 작다. 따라서, 세그먼트 영역에서 생성되는 열의 양은 상대적으로 작다. 따라서, 제2의 종래 기술의 가열 방법에 있어서, 가열 타겟 영역의 폭 방향을 따른 온도 분포는 균일하지 않을 수 있다.
본 발명의 예시적인 양태들은 공작물의 가열 타겟 영역을 균일하게 가열할 수 있고 또한 공작물의 가열 타겟 영역 상에 원하는 온도 분포를 제공할 수 있는 가열 방법 및 가열 장치를 제공한다.
본 발명의 예시적인 양태에 따르면, 가열 방법은 제1 방향을 따라 공작물 상에 한 쌍의 전극을 배치하는 단계 - 한 쌍의 전극들은 제1 방향으로 공작물의 가열 타겟 영역을 가로질러 연장되는 길이를 가짐 -, 직접 저항 가열에 의해 가열 타겟 영역을 가열하기 위해, 한 쌍의 전극들에 전류를 인가하는 동안에 가열 타겟 영역에 걸쳐 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 전극들 중 적어도 하나를 이동시는 단계, 및 세그먼트 영역들이 제1 방향으로 나란히, 그리고 한 쌍의 전극들 사이의 세그먼트 영역들 각각의 길이에 따라 배열되도록 복수의 세그먼트 영역들이 가열 타겟 영역을 분할함으로써 정의됨에 따라, 가열 타겟 영역의 세그먼트 영역들 각각의 가열 온도를 조정하기 위해 제1 방향을 따라 전극들 중 적어도 하나와 공작물 사이의 접촉 압력의 분포를 조정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 예시적인 양태에 따르면, 가열 장치는 제1 방향으로 공작물의 가열 타겟 영역을 가로질러 연장되도록 배열되는 한 쌍의 전극들, 한 쌍의 전극들에 전류를 공급하도록 구성되는 전원부, 가열 타겟 영역에 걸쳐 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 전극들 중 적어도 하나를 이동시키도록 구성되는 이동부, 제1 방향을 따라 공작물에 대한 접촉 압력의 분포가 조정 가능하도록 공작물에 대한 전극들 중 적어도 하나를 가압하도록 구성되는 프레서, 및 세그먼트 영역들이 제1 방향을 따라 나란히, 그리고 한 쌍의 전극들 사이의 세그먼트 영역들 각각의 길이에 따라 배열되도록 복수의 세그먼트 영역들이 가열 타겟 영역을 분할함으로써 정의됨에 따라, 제1 방향을 따라 접촉 압력의 분포를 조정하기 위해 프레서를 제어하도록 구성되는 제어부를 포함한다.
본 발명의 다른 예시적인 양태에 따르면, 프레스 성형된 물품을 제조하는 방법이 제공된다. 방법은 상술한 가열 방법에 의해 플레이트 공작물을 가열하는 단계, 및 플레이트 공작물 상에 열 프레스 성형을 수행하기 위해 프레스 성형으로 압력을 플레이트 공작물에 인가하는 단계를 포함한다.
본 발명의 양태들 및 장점들은 이하 설명, 도면들 및 청구항들로부터 명백할 것이다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열될 공작물의 일 예의 평면도이다.
도 1b는 도 1a의 공작물의 정면도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열 장치의 일 예의 정면도이다.
도 2b는 공작물과 함께 가열 장치의 한 쌍의 전극들을 예시하는 평면도이다.
도 2c는 가열 장치의 측면도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 직접 저항 가열의 일 예를 예시하는 평면도이다.
도 3b는 직접 저항 가열 방법을 예시하는 다른 평면도이다.
도 4는 도 3a 및 도 3b의 직접 저항 가열 방법에 따른 전극들 사이에 인가되는 전류의 조정 및 이동식 전극의 이동 속도의 조정의 개념을 예시하는 다이어그램이다.
도 5는 도 3a 및 도 3b의 직접 저항 가열 방법에 따른, 가열의 개시로부터의 경과 시간과 이동식 전극의 위치 사이의 관계, 이동식 전극의 이동과 한 쌍의 전극들 사이에 인가되는 전류 사이의 관계, 및 가열의 끝에서 공작물의 길이 방향에 따른 온도 분포의 예들을 도시하는 그래프이다.
도 6은 도 3a 및 도 3b의 직접 저항 가열 방법에 따른, 가열의 개시로부터의 경과 시간과 이동식 전극의 위치 사이의 관계, 이동식 전극의 이동과 한 쌍의 전극들 사이에 인가되는 전류 사이의 관계, 및 가열의 끝에서 공작물의 길이 방향에 따른 온도 분포의 다른 예들을 도시하는 그래프이다.
도 7은 도 3a 및 도 3b의 직접 저항 가열 방법의 상세들을 예시하는 평면도이다.
도 8은 도 7의 직접 저항 가열 방법의 전기 등가 회로를 예시하는 다이어그램이다.
도 9a는 시험 예 1에서 이동식 전극과 공작물 사이의 접촉 압력의 분포를 도시하는 도면이다.
도 9b는 시험 예 1에서 직접 저항 가열에 의해 가열되었던 공작물의 온도의 분포를 도시하는 도면이다.
도 10a는 시험 예 2에서 이동식 전극과 공작물 사이의 접촉 압력의 분포를 도시하는 도면이다.
도 10b는 시험 예 2에서 직접 저항 가열에 의해 가열되었던 공작물의 온도의 분포를 도시하는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 도면들을 참조하여 상세히 설명될 것이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작물(W)의 예를 예시한다. 도시된 공작물(W)은 일정한 두께를 갖는 스트립 재료이다. 그것의 폭 방향(제1 방향)에서 공작물(W)의 치수는 공작물(W)의 길이 방향(제2 방향)을 따라 일단(R)으로부터 타단(L)을 향해 단조적으로 감소한다. 이 예에서, 전체 공작물(W)은 가열 타겟 영역이다.
도 2a 내지 도 2c는 공작물(W)을 가열하도록 구성되는 가열 장치의 예를 예시한다.
가열 장치(1)는 전극들(11, 12)을 포함하는 한 쌍의 전극들(10), 전원부(13), 이동부(14), 프레서(15), 및 제어부(16)를 갖는다.
한 쌍의 전극들(10)을 형성하는 전극들(11, 12)은 그것의 폭 방향으로 공작물(W)(가열 타겟 영역)을 가로질러 배치된다. 이 예에서, 전극(11)은 공작물(W)의 길이 방향으로 이동 가능하도록 이동부(14)에 의해 지지되는 반면에, 전극(12)은 공작물(W)의 넓은 단부(R)에 배치되고 제자리에 고정된다. 대안적으로, 전극(12)은 또한 공작물(W)의 길이 방향으로 이동 가능하도록 이동부(14)에 의해 지지될 수 있다.
이동식 전극(11)은 그것의 두께 방향으로 공작물(W)을 유지하는 메인 전극부(11a) 및 보조 전극부(11b)를 포함한다. 공작물(W) 상에 고정될 고정 전극(12)은 또한 그것의 두께 방향으로 공작물(W)을 유지하는 메인 전극부(12a) 및 보조 전극부(12b)를 포함한다. 이동식 전극(11)의 메인 전극부(11a) 및 보조 전극부(11b)는 각각 롤러들로서 구성된다. 이동식 전극(11)이 이동부(14)에 의해 이동되는 경우, 메인 전극부(11a) 및 보조 전극부(11b)는 공작물(W)을 접촉하는 동안에 공작물(W)의 표면 상에서 롤링한다.
이동식 전극(11)의 메인 전극부(11a)는 보조 롤러(11c)를 통해 버스 바(11d) 상에서 롤링한다. 버스 바(11d)는 공작물(W)의 길이 방향으로 연장된다. 버스 바(11d)는 전원부(13)에 연결된다. 전류는 버스 바(11d) 및 보조 롤러(11c)를 통해 전원부(13)로부터 메인 전극부(11a)로 공급된다. 메인 전극부(11a) 및 보조 전극부(11b)는 전류가 메인 전극부(11a) 및 보조 전극부(11b)에 공급될 수 있도록 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
프레서(15)는 한 쌍의 전극들(10) 중 적어도 하나와 공작물(W) 사이의 폭-방향 접촉 압력의 분포를 조정하도록 구성된다. 예시적인 예에서, 프레서(15)는 이동식 전극(11)과 공작물(W) 사이의 접촉 압력의 분포를 조정하도록 구성되는 제1 프레서(15a) 및 고정 전극(12)과 공작물(W) 사이의 접촉 압력의 분포를 조정하도록 구성되는 제2 프레서(15b)를 포함한다.
제1 프레서(15a)는 예를 들어, 이동식 전극(11)의 보조 전극부(11b)를 따라 간격을 두고 제공되고 서로 독립적으로 구동되는 복수의 가압 요소들, 예컨대 실린더들을 포함한다. 보조 전극부(11b) 상의 복수의 위치들은 공작물(W)과 이동식 전극(11) 사이의 접촉 압력의 분포를 조정하기 위해 각각의 가압 요소들에 의해 가압된다.
제2 프레서(15b)는 또한 동일한 방식으로 구성될 수 있다. 즉, 제2 프레서(15b)는 고정 전극(12)의 보존 전극부(12b)를 따라 간격을 두고 제공되고 서로 독립적으로 구동되는 복수의 가압 요소들, 예컨대 실린더들을 포함할 수 있다. 보조 전극부(12b) 상의 복수의 위치들은 고정 전극(12)과 공작물(W) 사이의 접촉 압력의 분포를 조정하기 위해 가압 요소들에 의해 가압된다.
전원부(13)는 제어부(16)의 제어 하에 한 쌍의 전극들(10)에 DC 또는 AC 전류를 공급하도록 구성된다. 이동부(14)는 제어부(16)의 제어 하에 공작물(W)의 길이 방향으로 이동식 전극(11)을 이동하도록 구성된다. 프레서(15)는 제어부(16)의 제어 하에 이동식 전극(11) 및 고정 전극(12) 각각과 공작물(W) 사이의 접촉 압력의 분포를 조정하도록 구성된다.
다음으로, 가열 장치(1)를 사용하여 직접 저항 가열에 의해 공작물(W)을 가열하는 방법이 설명될 것이다.
도 3a 및 도 3b는 공작물(W)의 가열 온도가 공작물(W)의 길이 방향으로 제어되는 예의 평면도들이다. 이동식 전극(11)은 고정 전극(12)이 배치되는 공작물(W)의 단부(R)에 배치된다. 그 다음, 전류가 한 쌍의 전극들(10)에 인가된다. 그 상태에서, 이동식 전극(11)은 공작물(W)의 단부(R)로부터 동일한 공작물의 단부(L)를 향해 이동된다.
이동식 전극(11)이 공작물(W)의 단부(R)로부터 동일한 공작물의 단부(L)를 향해 이동 중인 경우, 한 쌍의 전극들(10) 사이에 인가되는 전류 및/또는 이동식 전극(11)의 이동 속도는 적절하게 조정된다. 따라서, 공작물(W)이 그것의 길이 방향으로 실질적으로 분할되는 각각의 세그먼트 영역(Ai)(i=1, 2, 3, ... n)의 가열 온도는 개별적으로 조정될 수 있다.
예를 들어, 공작물(W)이 공작물(W)의 길이 방향으로 이동하는 이동식 전극(11)의 이동 방향을 따라 단조적으로 감소하는 폭을 갖는 경우, 다시 말해서, 공작물(W)이 이동식 전극(11)의 이동 방향을 따라 단조적으로 감소하는 단면적을 갖는 경우, 즉, 공작물(W)의 단위 길이당 저항이 단조적으로 증가하는 경우, 공작물(W)은 길이 방향을 따라 균일하게 가열될 수 있다.
도 4는 공작물(W)이 길이 방향을 따라 균일하게 가열될 때 한 쌍의 전극들(10) 사이에 인가되는 전류의 조정 및 이동식 전극(11)의 이동 속도의 조정의 개념을 도시한다.
Ii가 이동식 전극(11)이 단위 길이(Dl)를 갖는 각각의 세그먼트 영역(Ai)을 통과할 때 인가되는 전류이고, ti가 전류 인가 시간(sec)인 경우, 세그먼트 영역(Ai) 내의 온도(온도 상승의 양)(qi)는 이동식 전극(11)이 세그먼트 영역(Ai)을 통과한 후에 세그먼트 영역(Ai)이 가열되기 때문에, 다음 식에 의해 획득될 수 있다.
Figure pct00001
여기서 re는 저항률(Q×m)이고, r은 밀도(kg/m3)이고, c는 비열(J/kg×℃)이고, ai는 세그먼트 영역(Ai)의 단면적(m2)이다.
각각의 세그먼트 영역(Ai) 내의 온도(qi)는 각각의 세그먼트 영역(Ai)에 대해 인가된 전류(Ii) 또는 전류 인가 시간(ti)(전극 이동 속도(Vi))이 다음 식을 만족하도록 조정되면 q1=q2=...=qn과 같이 균일하게 이루어질 수 있다. 속도가 일정한 경우, 인가된 전류(Ii)만이 전류 인가 시간(ti)이 일정하기 때문에 조정될 수 있다. 전류가 일정한 경우, 전류 인가 시간(ti)만이 인가된 전류(Ii)가 일정하기 때문에 조정될 수 있다. 인가된 전류(Ii) 및 전류 인가 시간(ti) 둘 다 조정될 수 있다.
Figure pct00002
고정 전극(12)이 공작물(W)의 단부(R)에 고정되고 이동식 전극(11)이 공작물(W)의 단부(R)로부터 동일한 공작물의 단부(L)를 향해 이동되는 경우, 공작물(W) 내의 이동식 전극(11)과 고정 전극(12) 사이에 놓여지는 전류 인가 섹션은 이동식 전극(11)의 이동 방향에서 단위 길이당 저항이 상대적으로 작은 단부(R) 측으로부터 점진적으로 확장된다.
이에 따라, 전류 인가 시간(ti)은 하나의 세그먼트 영역(Ai)에서 다른 것까지 상이하다. 전류 인가 시간은 단부(R)에 더 가까운 세그먼트 영역에서 더 길다. 동일한 전류가 동일한 시간 동안에 단부(R) 측 상의 세그먼트 영역 및 단부(L) 측 상의 세그먼트 영역에 인가되는 경우, 열의 양은 이동식 전극(11)의 이동 방향에서 단위 길이당 저항이 상대적으로 작은 단부(R) 측 상의 세그먼트 영역에서 더 작다.
따라서, 이동식 전극(11)의 이동 방향에서 단위 길이당 저항의 변화에 기초하여, 한 쌍의 전극들(10) 사이에 인가되는 전류 및/또는 이동식 전극(11)의 이동 속도는 세그먼트 영역(Ai)에서 생성되는 열의 양을 조정하기 위해, 각각의 세그먼트 영역(Ai)에 대한 전류 인가 시간(ti)의 관계에 따라 조정된다. 이 방식으로, 공작물(W)은 길이 방향으로 균일하게 가열될 수 있다.
도 5 및 도 6은 가열의 개시로부터의 경과 시간과 이동식 전극(11)의 위치 사이의 관계, 이동식 전극(11)의 이동과 한 쌍의 전극들(10) 사이에 인가되는 전류 사이의 관계, 및 가열의 끝에서 공작물(W)의 길이 방향에 따른 온도 분포의 예들을 도시한다. 도 5 및 도 6에서, 이동식 전극(11)의 위치는 가열의 개시에서 이동식 전극(11)의 (공작물(W)의 단부(R)에서의) 초기 위치로서 원점으로부터의 거리로 표시된다.
도 5에 도시된 예에서, 이동식 전극(11)은 공작물(W)의 단부(R)로부터 동일한 공작물의 단부(L)를 향해 일정한 속도로 이동되는 반면에, 한 쌍의 전극들(10) 사이에 인가되는 전류는 점진적으로 감소하도록 조정된다. 이동식 전극(11)은 이동식 전극(11)이 단부(L)에 도달한 후에 미리 결정된 시간 동안에 단부(L)에 유지되며, 그 동안에 이동식 전극(11)이 단부(L)에 도달했었던 시간에서의 그것과 동일한 전류의 양이 한 쌍의 전극들(10)에 인가된다. 이 방식으로 전류를 조정함으로써, 공작물(W)은 길이 방향으로 균일하게 가열된다.
도 6에 도시된 예에서, 접촉 전류는 이동식 전극(11)이 공작물(W)의 단부(R)로부터 동일한 공작물의 단부(L)를 향해 이동되는 동안에 한 쌍의 전극들(10)에 인가되고 이동 속도는 점진적으로 증가하도록 조정된다. 이동식 전극(11)은 이동식 전극(11)이 단부(L)에 도달한 후에 미리 결정된 시간 동안에 단부(L)에 유지되며, 그 동안에 접촉 전류는 한 쌍의 전극들(10)에 인가된다. 이 방식으로 속도를 조정함으로써, 공작물(W)은 길이 방향으로 균일하게 가열된다.
도 7은 공작물(W)의 가열 온도가 공작물(W)의 폭 방향으로 제어되는 예를 예시한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 공작물(W)의 단부(R)로부터 공작물(W)의 다른 단부(L)를 향하는 이동식 전극(11)의 이동 동안에 전류가 이동식 전극(11)과 고정 전극(12) 사이에 인가되는 공작물(W)의 섹션은 공작물(W)의 폭 방향으로 나란히 배열되는 복수의 세그먼트 영역들(Bj)(j=1, 2, 3... m)로 분할된다.
폭이 이동식 전극(11)의 이동 방향으로 단조적으로 감소하는 공작물(W)에서, 한 쌍의 전극들 사이의 각각의 세그먼트 영역(Bj)(j=1, 2, 3... m)의 길이들(bj)은 서로 상이하고, 따라서 그 전기 저항들은 또한 서로 상이하다. 예시된 예에서, 한 쌍의 전극들 사이의 길이는 공작물(W)의 다른 측에 따른 세그먼트 영역(B1)의 측 상보다 공작물(W)의 일 측 상에 따른 세그먼트 영역(Bm)의 측 상에서 더 길고, 따라서 전기 저항은 또한 세그먼트 영역(Bm)의 측 상에서 더 크다.
도 8은 각각의 세그먼트 영역(Bj)이 직접 저항 가열에 의해 가열되는 전기 등가 회로를 예시한다. 등가 회로는 세그먼트 영역(Bj)의 공작물(W)의 전기 저항(Rsj(W)), 세그먼트 영역(Bj)의 공작물(W)과 이동식 전극(11) 사이의 접촉 저항(Rc1j), 및 세그먼트 영역(Bj)의 공작물(W)과 고정 전극(12) 사이의 접촉 저항(Rc2j(W))이 직렬로 연결되는 회로로서 표현될 수 있다. 도 7에 도시된 예에서, 전기 저항(Rs)은 세그먼트 영역(Bm)의 측 상에서 증가한다.
여기서, 이동식 전극(11)이 공작물(W)과 균일하게 접촉하고 접촉 저항이 Rc11=Rc12=...=Rc1m과 같이 균일하고, 고정 전극(12)이 또한 공작물(W)과 균일하게 접촉하고 접촉 저항이 Rc21=Rc22=...=Rc2m과 같이 균일하면, 전기 저항(Rs)이 상대적으로 큰 세그먼트 영역(Bm)을 통해 흐르는 전류는 상대적으로 작고, 따라서 세그먼트 영역(Bm)에서 생성되는 열의 양은 상대적으로 작다.
여기서, 각각의 접촉 저항(Rc1j 또는 Rc2j)은 세그먼트 영역(Bj)에서 공작물(W)과 이동식 전극(11) 또는 고정 전극(12) 사이의 접촉 면적의 증가에 따라 감소한다. 세그먼트 영역(Bj)의 공작물(W)과 이동식 전극(11) 또는 고정 전극(12) 사이의 접촉 압력에 관련하여, 접촉 면적은 또한 접촉 압력이 증가함에 따라 증가한다.
따라서, 전기 저항(Rsj)에 대한 관계에 기초하여, 즉, 세그먼트 영역(Bj)에서 한 쌍의 전극들 사이의 거리(bj)에 대한 관계에 기초하여, 세그먼트 영역(Bj)의 공작물(W)과 이동식 전극(11) 또는 고정 전극(12) 사이의 접촉 압력은 접촉 저항(Rc1j 또는 Rc2j)을 조정하기 위해 조정된다. 따라서, 세그먼트 영역(Bj)의 공작물(W)에서 생성되는 열의 양은 공작물(W)의 가열 온도가 공작물(W)의 폭 방향으로 제어될 수 있도록 조정될 수 있다.
예를 들어, 전기 저항(Rs)이 상대적으로 큰 세그먼트 영역(Bm)의 측 상에서 공작물(W)과 이동식 전극(11) 또는 고정 전극(12) 사이의 접촉 압력이 증가되는 경우, 공작물(W)은 폭 방향으로 균일하게 가열될 수 있다. 도 5에 도시된 전류 조정 또는 도 6에 도시된 이동식 전극(11)의 속도 조정과의 조합으로, 공작물(W)은 균일하게 가열될 수 있다.
시험 예들이 아래에 설명될 것이다.
각각의 시험 예에서, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 전극들(10)은 공작물(W)의 넓은 단부(R)에 배치되었고, 한 쌍의 전극들(10) 중 하나, 즉 전극(11)은 직접 저항 가열에 의해 길이 방향을 따라 공작물(W)을 균일하게 가열하기 위해 좁은 단부(L)를 향해 이동되었다.
도 9a는 시험 예 1에서 이동식 전극(11)과 공작물(W) 사이의 접촉 압력의 분포를 도시하고, 도 9b는 시험 예 1에서 직접 저항 가열에 의해 가열되었던 공작물(W)의 온도의 분포를 도시한다. 도 10a는 시험 예 2에서 이동식 전극(11)의 각각의 부분과 공작물(W) 사이의 접촉 압력의 분포를 도시하고, 도 10b는 시험 예 2에서 직접 저항 가열에 의해 가열되었던 공작물(W)의 온도의 분포를 도시한다.
이동식 전극(11)과 공작물(W) 사이의 접촉 압력의 분포는 압력 감압지를 사용하여 검출되었다. 도 9a 및 도 10a에서, 이동식 전극(11)과 공작물(W) 사이의 접촉 압력의 분포는 압력 감압지의 컬러화된 패턴에 의해 도시된다. 도 9b 및 도 10b에서, 공작물(W)의 온도의 분포는 그레이 스케일로 표현되고, 더 높은 온도는 밝은 톤으로 표현된다.
시험 예 1에서, 도 9a에 도시된 바와 같이, 공작물(W)의 넓은 단부(R) 측 상의 영역(A)에서 이동식 전극(11)과 공작물(W) 사이의 접촉 압력은 너무 작아서 압력 감압지에 의해 검출되지 않았다. 직접 저항 가열에 의해 가열되었던 공작물(W)의 온도의 분포에서, 도 9b에 도시된 바와 같이, 영역(A)의 온도는 상대적으로 낮은 반면에 공작물(W)의 폭 방향에서 영역(A) 옆에 배열된 영역(B)의 온도는 상대적으로 높았다.
시험 예 2에서, 도 10a에 도시된 바와 같이, 이동식 전극(11)과 공작물(W) 사이의 접촉 압력의 분포는 이동식 전극(11)과 공작물(W) 사이의 영역(A)에서의 접촉 압력이 영역(B)에서의 접촉 압력과 실질적으로 동일하게 될 수 있도록 조정되었다. 공작물(W)이 직접 저항 가열에 의해 가열되었던 후에, 10b에 도시된 바와 같이, 시험 예 1에서 넓은 단부(R)의 측 상의 온도의 변화는 해결되었고 균일화되었다.
상기 설명된 가열 방법은 예를 들어, 가열 후에 담금질에 기초하는 경화 공정에 적응될 수 있거나, 가열 후에 높은 온도 상태에서 프레스 성형에 의해 인가되는 압력을 갖는 열 프레스 성형에 의해 프레스 성형된 물품을 제조하는 방법에 적용될 수 있다. 전술한 가열 방법에 따르면, 가열을 위한 장비는 가열을 위한 장비가 프레스 머신에 가까이 배치되거나 프레스 머신에 일체적으로 수용될 수 있도록 단순한 구성을 가질 수 있다. 따라서, 플레이트 공작물은 가열 후에 짧은 시간 내에 프레스 성형 될 수 있다. 따라서, 가열된 플레이트 공작물 내의 온도 강하는 에너지 손실을 감소시키기 위해 억제될 수 있다. 게다가, 플레이트 공작물의 표면은 산화되는 것이 방지될 수 있어서, 고품질 프레스 성형된 물품이 제조될 수 있다.
본 출원은 2015년 3월 5일에 출원된 일본 특허 출원 번호 제2015-043557호 기초하며, 그 전체 내용은 본원에 참조로 통합된다.

Claims (8)

  1. 제1 방향을 따라 공작물 상에 한 쌍의 전극들을 배치하는 단계로, 상기 한 쌍의 전극들은 상기 제1 방향으로 상기 공작물의 가열 타겟 영역을 가로질러 연장되는 길이를 가는, 단계;
    직접 저항 가열에 의해 상기 가열 타겟 영역을 가열시키기 위해, 상기 한 쌍의 전극들에 전류를 인가하는 동안에 상기 가열 타겟 영역에 걸쳐 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 상기 전극들 중 적어도 하나를 이동시키는 단계; 및
    세그먼트 영역들이 상기 제1 방향으로 나란히, 그리고 상기 한 쌍의 전극들 사이의 상기 세그먼트 영역들 각각의 길이에 따라 배열되도록 복수의 세그먼트 영역들이 상기 가열 타겟 영역을 분할함으로써 정의됨에 따라, 상기 가열 타겟 영역의 상기 세그먼트 영역들 각각의 가열 온도를 조정하기 위해 상기 제1 방향을 따라 상기 전극들 중 적어도 하나와 상기 공작물 사이의 접촉 압력의 분포를 조정하는 단계를 포함하는 가열 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 세그먼트 영역들은 긴 세그먼트 영역 및 짧은 세그먼트 영역을 포함하며, 상기 한 쌍의 전극들 사이의 상기 긴 세그먼트 영역의 길이는 상기 한 쌍의 전극들 사이의 상기 짧은 세그먼트 영역의 길이보다 더 길고, 상기 접촉 압력은 상기 짧은 세그먼트 영역에서 보다 상기 긴 세그먼트 영역에서 더 높도록 조정되는 가열 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 방향의 상기 가열 타겟 영역의 치수는 상기 제2 방향을 따라 변하는 가열 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 방향의 상기 가열 타겟 영역의 상기 치수는 상기 제2 방향을 따라 단조적으로 감소하는 가열 방법.
  5. 제1 방향으로 공작물의 가열 타겟 영역을 가로질러 연장되도록 배열되는 한 쌍의 전극들;
    상기 한 쌍의 전극들에 전류를 공급하도록 구성되는 전원부;
    상기 가열 타겟 영역에 걸쳐 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 상기 전극들 중 적어도 하나를 이동시키도록 구성되는 이동부;
    제1 방향에 따라 상기 공작물에 대한 접촉 압력의 분포가 조정 가능하도록 상기 공작물에 대해 상기 전극들 중 적어도 하나를 가압하도록 구성되는 프레서; 및
    세그먼트 영역들이 상기 제1 방향으로 나란히, 그리고 상기 한 쌍의 전극들 사이의 상기 세그먼트 영역들 각각의 길이에 따라 배열되도록 복수의 세그먼트 영역들이 상기 가열 타겟 영역을 분할함으로써 정의됨에 따라, 상기 제1 방향을 따라 상기 접촉 압력의 상기 분포를 조정하기 위해 상기 프레서를 제어하도록 구성되는 제어부를 포함하는 가열 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 세그먼트 영역들은 긴 세그먼트 영역 및 짧은 세그먼트 영역을 포함하며, 상기 한 쌍의 전극들 사이의 상기 긴 세그먼트 영역의 길이는 상기 한 쌍의 전극들 사이의 상기 짧은 세그먼트 영역의 길이보다 더 길고, 상기 제어부는 상기 짧은 세그먼트 영역에서 보다 상기 긴 세그먼트 영역에서 상기 접촉 압력이 더 높도록 조정하는 가열 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 프레서는 서로 독립적으로 동작되도록 상기 제1 방향으로 간격을 두고 제공되는 복수의 가압 요소들을 포함하는 가열 장치.
  8. 프레스 성형된 물품을 제조하는 방법으로,
    제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 상기 가열 방법에 의해 플레이트 공작물을 가열하는 단계; 및
    상기 플레이트 공작물 상에 열 프레스 성형을 수행하기 위해 프레스 성형으로 상기 플레이트 공작물에 압력을 인가하는 단계를 포함하는 방법.
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