RU2407635C2 - Устройство для обработки материалов с использованием индукционного нагрева - Google Patents

Устройство для обработки материалов с использованием индукционного нагрева Download PDF

Info

Publication number
RU2407635C2
RU2407635C2 RU2008107739/12A RU2008107739A RU2407635C2 RU 2407635 C2 RU2407635 C2 RU 2407635C2 RU 2008107739/12 A RU2008107739/12 A RU 2008107739/12A RU 2008107739 A RU2008107739 A RU 2008107739A RU 2407635 C2 RU2407635 C2 RU 2407635C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mold
shielding layer
magnetic
molding
cases
Prior art date
Application number
RU2008107739/12A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2008107739A (ru
Inventor
Жозе ФЕЖЕНБЛЮМ (FR)
Жозе ФЕЖЕНБЛЮМ
Александр ГИШАР (FR)
Александр ГИШАР
Original Assignee
Роктул
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Роктул filed Critical Роктул
Publication of RU2008107739A publication Critical patent/RU2008107739A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2407635C2 publication Critical patent/RU2407635C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
    • B29C35/08—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation
    • B29C35/0805—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/02—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor with incorporated heating or cooling means
    • B29C33/06—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor with incorporated heating or cooling means using radiation, e.g. electro-magnetic waves, induction heating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/56—Coatings, e.g. enameled or galvanised; Releasing, lubricating or separating agents
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/105—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications using a susceptor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
    • B29C35/08—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation
    • B29C35/0805—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation
    • B29C2035/0811—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation using induction
    • B29C2035/0816—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation using induction using eddy currents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/38—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
    • B29C33/3828—Moulds made of at least two different materials having different thermal conductivities

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)

Abstract

Настоящее изобретение относится к устройству или способу, использующим индукционный нагрев, для обработки или формовки материалов, например композитных материалов с термопластической или термоотверждаемой матрицей. Техническим результатом заявленного изобретения является снижение потребления энергии и повышение энергетической отдачи устройства, а также повышение производительности за счет сокращения времени нагрева и охлаждения. Технический результат достигается в устройстве для обработки с использованием нагрева, которое содержит два корпуса формы, выполненные подвижными друг относительно друга из электропроводящего материала, каждый из которых содержит формовочную зону, предназначенную для вхождения в контакт с обрабатываемым материалом. Также имеются индукционные средства для генерирования магнитного поля, охватывающие корпуса формы. При этом стороны одного из двух корпусов формы, расположенные напротив индукционных средств, за исключением формовочных зон, покрыты экранирующим слоем немагнитного материала, препятствующего проникновению магнитного поля в корпуса формы. Корпуса формы электрически изолированы друг относительно друга во время фазы формовки, чтобы находящиеся друг против друга стороны двух корпусов формы ограничивали рабочий зазор, в котором циркулирует магнитное поле, наводящее токи на поверхности формовочной зоны каждого корпуса формы, локализуя нагрев на границе раздела формовочная зона/обрабатываемый материал. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Область техники
Настоящее изобретение касается устройства и способа, использующих индукционный нагрев, в частности, для обработки (например, давлением) или формовки материалов, в частности композитных материалов с термопластической или термоотверждаемой матрицей.
Предшествующий уровень техники
Известные способы формовки деталей из пластического или композитного материала, использующие индукционный нагрев, имеют недостаток, состоящий в нагреве значительной части корпуса формы.
Краткое изложение существа изобретения
Задачей настоящего изобретения является ограничение индукционного нагрева только поверхностью, чтобы локализовать нагрев на границе раздела форма/материал, что позволяет снизить потребление энергии и, следовательно, повысить энергетическую отдачу устройства. Можно также повысить производительность за счет сокращения времени нагрева и охлаждения, так как индукционному нагреву подвергается только очень незначительная часть объема формы.
Задачей настоящего изобретения является также снижение стоимости инструментов.
Поставленная задача согласно настоящему изобретению решена путем создания устройства для обработки, например, давлением с использованием нагрева, в частности, для формовки материалов, в частности композитных материалов с термопластической или термоотверждаемой матрицей, содержащее:
два корпуса формы, выполненные подвижными относительно друг друга из электропроводящего материала, каждый из которых содержит формовочную зону, предназначенную для вхождения в контакт с обрабатываемым материалом, и
индукционные средства для генерирования магнитного поля с частотой F, охватывающие корпуса формы,
при этом стороны, по меньшей мере, одного корпуса формы, расположенные напротив индукционных средств, за исключением формовочной зоны, покрыты экранирующим слоем немагнитного материала, препятствующим проникновению магнитного поля в корпуса формы,
при этом корпуса формы электрически изолированы друг относительно друга во время фазы формовки, чтобы находящиеся друг против друга стороны двух корпусов формы ограничивали рабочий зазор, в котором циркулирует магнитное поле, наводящее токи на поверхности формовочной зоны каждого корпуса формы, локализуя, таким образом, нагрев на границе раздела формовочная зона/обрабатываемый материал.
Согласно варианту выполнения оба корпуса формы покрыты экранирующим слоем.
Согласно варианту выполнения корпуса формы содержат магнитный композитный материал, предпочтительно имеющий повышенные относительную магнитную проницаемость и удельное электрическое сопротивление, например никелевую, хромистую и/или титановую сталь.
Согласно варианту выполнения только один корпус формы покрыт экранирующим слоем, а другой корпус формы содержит немагнитный материал предпочтительно с низким удельным сопротивлением, например алюминий.
Согласно варианту выполнения корпус формы, покрытый экранирующим слоем, содержит магнитное соединение, предпочтительно имеющее повышенные относительную магнитную проницаемость и удельное электрическое сопротивление, например никелевую, хромистую и/или титановую сталь.
Согласно варианту выполнения экранирующий слой покрывает также часть, не образующую формовочную зону, по меньшей мере, одной из находящихся друг против друга сторон двух корпусов формы.
Согласно варианту выполнения экранирующий слой содержит металлический лист, закрепленный на магнитном корпусе формы, например, при помощи сварки или привинчивания.
Согласно варианту выполнения экранирующий слой содержит покрытие из материала, например, нанесенного электролитическим осаждением.
Согласно варианту выполнения толщина "e" экранирующего слоя, по меньшей мере, равна
е = 50·(ρ/F)1/2,
где ρ - удельное сопротивление магнитного материала, а F - частота магнитного поля.
Согласно варианту выполнения частота F, по меньшей мере, равна 25 кГц и предпочтительно не превышает 100 кГц.
Согласно варианту выполнения экранирующий слой содержит немагнитный материал с низким удельным электрическим сопротивлением, например медь или алюминий.
Согласно варианту выполнения на формовочную зону, по меньшей мере, одного корпуса формы наносят электроизолирующий слой для улучшения электрической изоляции этих корпусов, в частности, когда обрабатываемый материал является проводником.
Согласно варианту выполнения индукционные средства содержат две части, каждая из которых неподвижно соединена с одним из корпусов формы, для обеспечения открывания устройства, и которые выполнены с возможностью перемещения вместе с соответствующим корпусом формы.
Согласно варианту выполнения обе части индукционных средств соединены электрически при помощи, по меньшей мере, одного электрического контактора, позволяющего удерживать контакт во время относительного перемещения одного корпуса формы по отношению к другому корпусу во время фазы обработки.
Объектом настоящего изобретения является также способ изготовления деталей, в частности, серийного изготовления, в котором используют описанное выше устройство.
Краткое описание чертежей
Другие отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания, представленного в качестве неограничительного примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 изображает устройство согласно изобретению;
фиг.2 - устройство, показанное на фиг.1, во время обработки материала согласно изобретению;
фиг.3а и 3b - два разных положения индукторов для устройства, показанного на фиг.1 (разрез по линии III-III на фиг.2), согласно изобретению;
фиг.4 - вариант выполнения устройства согласно изобретению;
фиг.5 - второй вариант выполнения устройства согласно изобретению.
Описание предпочтительных вариантов воплощения устройства
Формовочное устройство (фиг.1 и 2) содержит два корпуса 10, 20 формы, выполненные подвижными друг относительно друга. Корпуса 10, 20 формы выполнены из магнитного материала, одна часть которого образует формовочную зону 12, 22 соответственно для корпуса 10 формы и для корпуса 20 формы. Формовочные зоны 12, 22 расположены на двух находящихся друг против друга сторонах корпусов формы.
Вокруг корпусов формы расположена система индукторов 30, электрически соединенных с генератором тока. Каждый индуктор 30 содержит проводящий виток и содержит две разделяемые части 32, 34, каждая из которых неподвижно соединена с одним корпусом формы, соответственно 10, 20.
Часть наружной поверхности каждого корпуса 10, 20 формы, за исключением формовочных зон 12, 22, покрыта экранирующим слоем 14, 24. В данном примере экранирующий слой покрывает наружные стороны корпусов формы, находящиеся напротив индукторов 30, и часть расположенных друг против друга сторон двух корпусов формы. Вместе с тем, нет необходимости покрывать экранирующим слоем наружные стороны корпусов формы, которые не находятся друг против друга (то есть стороны, параллельные плоскости фиг.1), так как создаваемое магнитное поле оказывает на эти стороны лишь очень ограниченное влияние.
На фиг.1 показаны два корпуса формы, раздвинутые перед формовкой, а на фиг.2 показаны два корпуса формы во время операции формовки.
Во время обработки давлением материала 40 (фиг.2) его сжимают и выдерживают под давлением между формовочными зонами 12, 22 двух корпусов формы. При этом материал обеспечивает электрическую изоляцию между этими двумя корпусами 10, 20 формы. Благодаря электрической изоляции пространство, ограниченное находящимися друг против друга двумя корпусами формы, образует рабочий зазор 42, обеспечивающий циркуляцию магнитного поля в этом пространстве.
Когда через индукционные средства, содержащие проводящие витки 30, проходят переменные электрические токи Ii с частотой F, например, находящейся в пределах от 25 до 100 килогерц, индукторы генерируют магнитное поле, которое охватывает корпуса 10, 20 формы.
Генерируемое магнитное поле проходит через корпуса формы и циркулирует также в рабочем зазоре, то есть между корпусами формы.
Магнитное поле наводит токи, имеющие направление, противоположное направлению токов Ii, и наличие рабочего зазора позволяет генерировать наведенные токи Ic1 и Ic2, которые циркулируют на поверхности каждого из двух корпусов формы.
Экранирующий слой не позволяет магнитному полю доходить до корпусов формы, за исключением формовочных зон. Следовательно, наведенные токи Ic1 и Ic2 оказывают тепловое воздействие в основном на поверхность формовочной зоны, которая является основной зоной, нагреваемой под действием индукторов. Поскольку экранирующий слой является немагнитным, он очень слабо нагревается за счет индукции.
Чтобы устройство работало эффективно, необходимо, чтобы экранирующий слой имел толщину, превышающую значение глубины проникновения магнитного поля. Таким образом, магнитное поле не может достигать корпуса формы и нагревать этот корпус в других местах вне формовочной зоны.
Для определения необходимой толщины "e" экранирующего слоя используют следующую формулу: е = 50·(ρ/F.µr)1/2, где ρ - удельное сопротивление магнитного материала, µr - относительная магнитная проницаемость материала, а F - частота индукционных токов. Для немагнитного материала: µr=1, и формула принимает следующий вид: е = 50·(ρ/F)1/2. Чтобы магнитный экран был эффективным, толщина немагнитного материала должна быть больше глубины проникновения при указанных частотах, находящихся в пределах от 25 кГц до 100 кГц, при этом значения глубины проникновения меньше одного миллиметра.
Устройство в соответствии с настоящим изобретением будет тем эффективнее, чем больше магнитный поток концентрируется внутри рабочего зазора 42, что повышает действие магнитного поля на уровне формовочных зон и, следовательно, увеличивает индуктивную энергию, действующую на поверхность формовочных зон.
Таким образом, преимуществом устройства в соответствии с настоящим изобретением является обеспечение локального нагрева формовочной зоны непосредственно на границе раздела формовочная зона/материал, а не в толще корпуса формы, что позволяет существенно экономить энергию. Преимуществом такого устройства является его простота и низкая себестоимость.
Рабочий зазор позволяет также ограничить влияние геометрии и/или распределения индукторов на конечный нагрев, так как рабочий зазор 42 (фиг.3а и 3b) «сглаживает» энергию, создаваемую индукторами. Так, индукционные витки 30'1-30'4 (фиг.3b), равномерно распределенные по длине формы, производят практически такой же эффект, как и такое же число индукционных витков 301-304 (фиг.3а), распределенных на более короткой длине. Такое расположение позволяет произвольно выбирать распределение индукционных витков.
Крепление слоя немагнитного материала на корпусе формы можно осуществить разными способами, например путем крепления листа или нанесения материала, например, путем электролитического осаждения.
Немагнитный материал, используемый для выполнения экранирующего слоя, предпочтительно обладает низким удельным сопротивлением, чтобы ограничивать энергетические потери, таким материалом является, например, медь или алюминий.
Магнитный материал, используемый для корпуса формы, является магнитным соединением, которое может иметь температуру Кюри, а также удельное электрическое сопротивление, превышающие значения этих параметров для меди, например, таким как стальные сплавы на основе никеля, хрома и/или титана. Большое удельное электрическое сопротивление корпуса формы является преимуществом, так как обеспечивает более эффективный индукционный нагрев. Вместе с тем, следует отметить, что магнитная проницаемость материала, образующего корпус формы, тоже влияет на эффективность индукционного нагрева. Действительно, если вернуться к вышеупомянутой формуле, более высокая относительная магнитная проницаемость приводит к уменьшению глубины проникновения магнитного поля, следовательно, одно и то же количество энергии распределяется на более ограниченной зоне, и в результате происходит более сильный нагрев.
Если материал имеет определенную точку Кюри, то при температуре, близкой к этой точке Кюри, материал корпуса формы теряет свои магнитные свойства, и индукционный нагрев резко ослабевает, что позволяет регулировать температуру нагрева в области точки Кюри.
Устройство, показанное на фиг.1 и 2, оборудовано системой охлаждения, чтобы обеспечить выполнение или обработку давлением деталей при нагреве с повышенной скоростью, при этом охлаждение производят между двумя операциями обработки. Для этого в каждом корпусе формы предусматривают сеть каналов 18, 28, обеспечивающих циркуляцию охлаждающей жидкости вблизи формовочных поверхностей 12, 22. Осуществляемое таким образом охлаждение является очень эффективным, поскольку, с одной стороны, металлический корпус формы обладает хорошей теплопроводностью, и, с другой стороны, каналы можно располагать в непосредственной близости от формовочных зон 12, 22.
В случае формовки композитного материала после цикла нагрева и придания формы осуществляют охлаждение, что обеспечивает затвердение композитного материала в его конечной форме.
В отличие от известных систем устройство в соответствии с настоящим изобретением позволяет сосредоточить действие магнитного поля и тепловые влияния вблизи формовочных зон. Следовательно, поскольку нагрев происходит более локально, во время охлаждения рассеивается меньше энергии, а охлаждение проходит быстрее. Таким образом, сокращается время цикла работы устройства, и, следовательно, существенно увеличивается производительность.
На фиг.1 показана граница f между каждым корпусом 10, 20 формы и покрывающим его слоем немагнитного материала. Положение этой границы f по отношению к формовочной зоне 12, 22 влияет на качество нагрева и, следовательно, формовки. При использовании устройства в соответствии с настоящим изобретением можно легко изменять положение границы f путем добавления или выборки материала, что обеспечивает большую гибкость в разработке инструмента, т.к. появляется возможность скорректировать положение границы после испытаний, в частности испытательной формовки, в реальных условиях.
Поскольку индукторы состоят из двух отдельных частей 32, 34, неподвижно соединенных с формой, то разделение двух корпусов формы является несложным, что позволяет быстро извлечь деталь 40 после формовки и, следовательно, способствует ускорению процесса изготовления. Во время обработки материала давлением электрическая связь между двумя частями 32, 34 сети индукторов обеспечивается электрическими контакторами 36. Контактор позволяет осуществлять относительное перемещение двух частей 32, 34 сети индукторов, так как обработка материала обычно происходит под постоянным давлением, но она приводит к уменьшению толщины материала и, следовательно, к уменьшению расстояния между двумя корпусами 10, 20 формы.
Для обработки давлением электропроводящих композитных материалов применяется другой вариант выполнения устройства. При использовании проводящих материалов, например материалов на основе углеродных волокон, электрическую изоляцию между двумя корпусами формы не всегда можно обеспечить идеально, и могут происходить локальные короткие замыкания, создающие электрическую дугу, которая может повредить поверхность обрабатываемого материала и/или поверхность формовочных зон. Для улучшения электрической изоляции и предупреждения, таким образом, любой возможности короткого замыкания, по меньшей мере, на одну из двух формовочных зон 12, 22 наносят электроизоляционный слой. Такой слой содержит, например, материалы на основе тефлона, аморфного углерода, стекловолокон или керамики. Этот слой должен обладать жаропрочностью и соответствующей механической прочностью, имея при этом толщину порядка микрометра.
В устройстве предусмотрены механические средства (не показаны) для извлечения изготовленной детали.
Предложенный способ, в основном, содержит четыре фазы:
- укладка материала (или материалов) предназначенной для обработки детали на нижнем корпусе формы устройства,
- нагрев двух формовочных зон и создание давления материала между двумя формовочными зонами в течение заданного времени,
- охлаждение корпусов формы для охлаждения детали,
- подъем верхнего корпуса формы и извлечение/съем детали.
Указанный способ широко использует преимущества устройства в соответствии с настоящим изобретением, в частности, в плане производительности: локальный нагрев в формовочной зоне позволяет сократить время цикла.
Легкая корректировка нагреваемой зоны путем добавления или выборки участков экранирующего слоя обеспечивает значительную гибкость, т.к. можно легко изменять инструмент в зависимости от результатов, полученных во время первых испытаний.
Наконец, изготовление инструмента является экономичным, так как выполнение экранирующего слоя 14, 24 является несложным и недорогим.
В варианте, показанном на фиг.4, устройство в соответствии с настоящим изобретением позволяет выполнять более простой инструмент, в частности, в рамках обработки давлением очень тонких деталей, например деталей толщиной менее миллиметра. Такие значения толщины позволяют ограничивать нагрев только одной стороной детали. Используют устройство, в котором один из корпусов формы не покрыт экранирующим слоем, и этот корпус 70 содержит немагнитный материал. Таким образом, корпус 70 формы, не являющийся проницаемым для магнитного поля, все равно позволяет получить рабочий зазор, в котором циркулирует магнитное поле, создаваемое системой индукторов 74. Индукционный нагрев происходит в основном на уровне формовочной зоны корпуса 72 формы, покрытого экранирующим слоем. Такое устройство является менее дорогим в изготовлении, так как корпус 70 формы не содержит экранирующего слоя. В примере на фиг.4 корпус 70 формы не содержит контура охлаждения.
В другом варианте (фиг.5) предусмотрен только один корпус 50 формы, вокруг которого расположены индукционные витки 52. В этой конфигурации экранирующий слой, охватывающий корпус формы, позволяет локализовать нагрев в формовочной зоне 60 без наличия рабочего зазора. Отсутствие рабочего зазора делает такое устройство более чувствительным к геометрии сети индукторов, но нагрев остается локализованным в основном на поверхности формовочной зоны благодаря наличию экранирующего слоя.

Claims (15)

1. Устройство для обработки материалов с использованием нагрева, содержащее:
два корпуса (10, 20) формы, выполненные подвижными относительно друг друга из электропроводящего материала, каждый из которых содержит формовочную зону (12, 22), предназначенную для вхождения в контакт с обрабатываемым материалом, и
индукционные средства (30) для генерирования магнитного поля с частотой F, охватывающие корпусы формы, при этом стороны, по меньшей мере, одного из двух корпусов (10, 20) формы, расположенные напротив индукционных средств, за исключением формовочных зон (12, 22), покрыты экранирующим слоем (14, 24) немагнитного материала, препятствующего проникновению магнитного поля в корпусы (10, 20) формы,
при этом корпусы формы электрически изолированы относительно друг друга во время фазы формовки, чтобы находящиеся напротив друг друга стороны двух корпусов формы ограничивали рабочий зазор (42), в котором циркулирует магнитное поле, наводящее токи на поверхности формовочной зоны (12, 22) каждого корпуса (10, 20) формы, локализуя нагрев на границе раздела формовочная зона/обрабатываемый материал.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оба корпуса (10, 20) формы покрыты экранирующим слоем (14, 24).
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что корпусы (10, 20) формы содержат магнитный композитный материал, имеющий повышенные относительную магнитную проницаемость и удельное электрическое сопротивление и представляющий собой никелевую, хромистую и/или титановую сталь.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что только один корпус (72) формы покрыт экранирующим слоем, а другой корпус (70) формы содержит немагнитный материал с низким удельным сопротивлением, представляющий собой алюминий.
5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что корпус (72) формы, покрытый экранирующим слоем, содержит магнитный композитный материал, предпочтительно имеющий повышенные относительную магнитную проницаемость и удельное электрическое сопротивление и представляющий собой никелевую, хромистую и/или титановую сталь.
6. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что экранирующий слой (14, 24) покрывает часть, не образующую формовочную зону, по меньшей мере, одной из находящихся напротив друг друга сторон двух корпусов формы.
7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что экранирующий слой (14, 24) содержит металлический лист, закрепленный на магнитном корпусе формы посредством сварки или привинчиванием.
8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что экранирующий слой (14, 24) содержит покрытие из материала, нанесенного электролитическим осаждением.
9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что толщина "е" экранирующего слоя (14, 24), по меньшей мере, равна
e=50·(ρ/F)1/2,
где ρ - удельное сопротивление магнитного материала, F - частота магнитного поля.
10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что частота F, по меньшей мере, равна 25 кГц и не превышает 100 кГц.
11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что экранирующий слой (14, 24) содержит немагнитный материал с низким удельным электрическим сопротивлением, представляющий собой медь или алюминий.
12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на формовочную зону, по меньшей мере, одного корпуса формы наносят электроизолирующий слой для улучшения электрической изоляции между корпусами формы.
13. Устройство по п.1, отличающееся тем, что индукционные средства (30) содержат две части (32, 34), каждая из которых неподвижно соединена с одним из корпусов формы, и которые выполнены с возможностью перемещения вместе с соответствующим корпусом формы.
14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что обе части (32, 34) индукционных средств соединены электрически посредством, по меньшей мере, одного электрического контактора (36), позволяющего удерживать контакт во время перемещения одного корпуса (10, 20) формы по отношению к другому корпусу во время фазы обработки.
15. Способ изготовления деталей, в котором используют устройство по любому из предыдущих пунктов, заключающийся в том, что
укладывают материал или материалы (40) предназначенной для обработки детали на нижнем корпусе (10) формы устройства,
осуществляют нагрев двух формовочных зон (12, 22) и создают давление в материале (40) между двумя формовочными зонами в течение заданного времени.
RU2008107739/12A 2005-09-12 2006-07-07 Устройство для обработки материалов с использованием индукционного нагрева RU2407635C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0509280 2005-09-12
FR0509280A FR2890588B1 (fr) 2005-09-12 2005-09-12 Dispositif de transformation de materiaux utilisant un chauffage par induction

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008107739A RU2008107739A (ru) 2009-09-10
RU2407635C2 true RU2407635C2 (ru) 2010-12-27

Family

ID=36499030

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008107739/12A RU2407635C2 (ru) 2005-09-12 2006-07-07 Устройство для обработки материалов с использованием индукционного нагрева

Country Status (12)

Country Link
US (1) US20080230957A1 (ru)
EP (1) EP1924415B1 (ru)
JP (1) JP4712091B2 (ru)
CN (1) CN101253030B (ru)
AT (1) ATE533604T1 (ru)
CA (1) CA2620883C (ru)
DK (1) DK1924415T3 (ru)
ES (1) ES2380225T3 (ru)
FR (1) FR2890588B1 (ru)
PT (1) PT1924415E (ru)
RU (1) RU2407635C2 (ru)
WO (1) WO2007031660A1 (ru)

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8657595B2 (en) * 2008-02-26 2014-02-25 Roctool Device for transforming materials by induction heating
FR2928808B1 (fr) * 2008-03-17 2012-04-20 Roctool Dispositif de transformation de materiaux utilisant un chauffage par induction et des moyens de compactage deformables
FR2937270B1 (fr) * 2008-10-20 2010-11-26 Roctool Dispositif de transformation de materiaux utilisant un chauffage par induction permettant un prechauffage du dispositif
FR2941886B1 (fr) * 2009-02-09 2011-02-04 Univ Havre Membrane souple pour la realisation de pieces en materiaux composites.
JP2011093247A (ja) * 2009-10-30 2011-05-12 Asmo Co Ltd 樹脂成形装置、及びその制御方法
WO2011104442A1 (fr) * 2010-02-23 2011-09-01 Arcelormittal Investigación Y Desarrollo Sl Moule, procédé de fabrication d'un moule et procédé de fabrication d'un produit en matière plastique ou composite au moyen de ce moule
JP2011230445A (ja) * 2010-04-30 2011-11-17 Neomax Material:Kk 金型および金型用感温磁性材料
RU2543901C2 (ru) 2010-08-05 2015-03-10 ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи Устройство и способ инжекционного формования вспененных полимеров
CN102407594B (zh) * 2010-09-17 2014-11-05 本田技研工业株式会社 成形装置及成形方法
DE102011108157A1 (de) 2011-07-20 2013-01-24 Daimler Ag Formwerkzeug und Verfahren zur Herstellung von Faserverbundkunststoff-Bauteilen
FR2979047B1 (fr) * 2011-08-10 2014-09-19 Roctool Dispositf pour l'ajustement du facteur qualite d'un systeme de chauffage par induction notamment un moule a chauffage autonome
TWI513565B (zh) 2011-10-19 2015-12-21 Kunshan yurong electronics co ltd 具加熱裝置的模具
DE102012000822A1 (de) 2012-01-17 2013-07-18 Daimler Ag Faserverstärktes Bauteil sowie Verfahren und Werkzeug zu dessen Herstellung
US8770968B2 (en) * 2012-04-13 2014-07-08 GM Global Technology Operations LLC Injection molding tool with embedded induction heater
DE102012010469B4 (de) 2012-05-26 2017-10-05 Daimler Ag Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Bauteilen
FR2991902A1 (fr) * 2012-06-18 2013-12-20 Roctool Procede et dispositif pour le prechauffage d'un moule notamment de moulage par injection
JP5939302B2 (ja) * 2012-08-13 2016-06-22 日立金属株式会社 希土類系焼結磁石の製造方法および成形装置
EP2832520B1 (en) 2013-07-30 2016-04-06 Confindustria Bergamo Machine and method for rotational molding of hollow objects of thermoplastic material
EP2832519B1 (en) 2013-07-30 2016-03-16 Confindustria Bergamo Mold for rotational molding and method for heating said mold
DE102015219580B4 (de) * 2015-10-09 2019-02-21 Lisa Dräxlmaier GmbH Verfahren und Vorrichtung zum Kaschieren einer Dekorschicht
TWI774668B (zh) * 2016-04-26 2022-08-21 丹麥商托普索公司 用於氨合成轉換器之起動加熱的方法
FR3051136A1 (fr) 2016-05-10 2017-11-17 Roctool Procede et dispositif pour le chauffage d’un moule
DE102016123214A1 (de) * 2016-12-01 2018-06-07 Kurtz Gmbh Vorrichtung zur Herstellung eines Partikelschaumstoffteils
US11225047B2 (en) 2017-03-15 2022-01-18 International Automotive Components Group North America, Inc. Skin-foam-substrate structure via induction heating
CN107662303B (zh) * 2017-10-16 2019-06-11 南京航空航天大学 一种碳纤维增强树脂基复合材料综合电损耗固化方法
US10743377B2 (en) * 2017-12-14 2020-08-11 The Boeing Company Induction heating cells comprising tensioning members with non-magnetic metal cores
DE102018007162A1 (de) * 2018-09-11 2019-03-07 Daimler Ag Werkzeug und Verfahren zur Herstellung eines FVK-Bauteils sowie FVK-Bauteil
MX2021004388A (es) 2018-10-19 2021-06-04 Univ Arizona Metodo y sistema para usar calentamiento por induccion para dar forma a objetos.
FR3120008B1 (fr) * 2021-02-22 2024-03-15 Airbus Operations Sas Dispositif de consolidation d’une pièce en matériau composite par chauffage par induction
DE102021121225A1 (de) 2021-08-16 2023-02-16 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Presswerkzeug

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4197441A (en) * 1978-05-01 1980-04-08 Thermatool Corporation High frequency induction welding with return current paths on surfaces to be heated
US4439492A (en) * 1980-08-11 1984-03-27 Asahi-Dow Limited Injection molded articles with improved surface characteristics
JPS57193340A (en) * 1981-05-25 1982-11-27 Akira Washida Induction heating molding machine
US4655445A (en) * 1985-01-02 1987-04-07 Morse John B Apparatus for positioning a workpiece with respect to a cutting element
US5061162A (en) * 1988-11-08 1991-10-29 Electrovert Ltd. Flux control for induction heating of melt-out cores
US5808281A (en) * 1991-04-05 1998-09-15 The Boeing Company Multilayer susceptors for achieving thermal uniformity in induction processing of organic matrix composites or metals
JPH0713741A (ja) * 1993-06-22 1995-01-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd アルファ合成演算器
US5483043A (en) * 1993-11-29 1996-01-09 General Electric Company Induction heating of polymer matrix composites in a mold press
US6043469A (en) * 1999-01-25 2000-03-28 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Tailored mesh susceptors for uniform induction heating, curing and bonding of materials
US6322645B1 (en) * 1999-09-24 2001-11-27 William C. Dykstra Method of forming a tubular blank into a structural component and die therefor
FR2816237B1 (fr) * 2000-11-08 2003-09-19 Roctool Moules pour la transformation des matieres plastiques et composites et procede de transformation associe
US6619940B1 (en) * 2001-05-07 2003-09-16 Industrial Technology Research Institute Method and device for clamping electromagnetically molds of injection molding machine
JP3932985B2 (ja) * 2002-06-04 2007-06-20 富士電機デバイステクノロジー株式会社 プレス成形装置およびプレス成形方法
US6846445B2 (en) * 2002-09-04 2005-01-25 Byung Kim Method for rapid mold heating and cooling
US6884966B2 (en) * 2002-10-22 2005-04-26 The Boeing Company Method and apparatus for forming and heat treating structural assemblies
CN1810069B (zh) * 2003-06-26 2010-06-23 应达公司 感应加热线圈的电磁屏蔽
US6979807B2 (en) * 2003-08-13 2005-12-27 The Boeing Company Forming apparatus and method
FR2867939B1 (fr) * 2004-03-18 2007-08-10 Roctool Procede pour chauffer des materiaux en vue de produire des objets et dispositif mettant en oeuvre de procede

Also Published As

Publication number Publication date
JP4712091B2 (ja) 2011-06-29
FR2890588A1 (fr) 2007-03-16
WO2007031660A1 (fr) 2007-03-22
EP1924415B1 (fr) 2011-11-16
US20080230957A1 (en) 2008-09-25
DK1924415T3 (da) 2012-03-12
ES2380225T3 (es) 2012-05-09
ATE533604T1 (de) 2011-12-15
PT1924415E (pt) 2012-02-28
EP1924415A1 (fr) 2008-05-28
CN101253030A (zh) 2008-08-27
RU2008107739A (ru) 2009-09-10
CA2620883A1 (fr) 2007-03-22
CN101253030B (zh) 2010-12-15
JP2009507674A (ja) 2009-02-26
CA2620883C (fr) 2013-11-26
FR2890588B1 (fr) 2007-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2407635C2 (ru) Устройство для обработки материалов с использованием индукционного нагрева
KR101523787B1 (ko) 폴리머 형성을 위한 몰드 장치 및 방법
US8657595B2 (en) Device for transforming materials by induction heating
JP5342232B2 (ja) 誘導加熱デバイスおよびそれを使用して部品を製作する方法
US7679036B2 (en) Method and device for inductively heating conductive elements in order to shape objects
KR20150020598A (ko) 사출 성형을 위하여 제조된 주형을 예열하기 위한 방법 및 장치
TWI513565B (zh) 具加熱裝置的模具
KR20130076157A (ko) 가열 장치, 압연 라인 및 가열 방법
JP2019077179A5 (ru)
US2810053A (en) High frequency inductor for small diameter holes
WO2014088423A1 (en) Apparatus and method for induction heating of magnetic materials
US20120128809A1 (en) Induction heating device and method for making a workpiece using such a device
US2537289A (en) Device for heating pieces of work by means of high-frequency alternating currents
US20190230747A1 (en) Double-sided flat inductor assembly
US2256873A (en) Inside induction heater
US20190289682A1 (en) Inductors and inductor extraction assemblies
Pham et al. Shape optimization of windings for minimum losses
EP0880872A1 (en) Device for heating a press tool, press having such device, and method of manufacture
KR101493421B1 (ko) 높은 비투자율을 갖는 가공물의 전자기성형 방법 및 장치
CN202679687U (zh) 一种使用电磁感应加热待加工材料的设备
JP2020515415A (ja) 硬化板金製品を製造するための方法および装置
MX2024001077A (es) Herramienta de moldeo, procedimiento de fabricacion dela misma y procedimiento de produccion de una pieza compuesta en dicha herramienta.
US20220201811A1 (en) Coil for induction heating, method for manufacturing the same, and method for manufacturing quenched product
KR101493422B1 (ko) 전자기성형용 헬리컬 코어구조 및 이를 이용한 전자기 성형장치
Sitar et al. Impact of electromagnetic shields on local overheating in transformer tank