通電加熱裝置制造方法
【專利摘要】提供電極無磨損并能夠進行相對于工件的均勻通電的通電加熱裝置。一種通電加熱裝置（1），其通過對平板狀的工件（W）通電來對工件（W）進行加熱，具備：一對電極（10/10），其沿通電方向彼此隔開預(yù)定間隔地配置并用于對工件（W）進行通電；和一對夾持部（20/20），其固定工件（W），電極（10）設(shè)置為一邊保持一定的通電方向的長度，一邊沿工件（W）的表面向與通電方向垂直的方向延伸并夾持工件（W）的表背兩面，夾持部（20）設(shè)置為在電極（10）的附近夾持工件（W）的被加熱部分以外的部分的表背兩面，夾持部（20）夾持工件（W）的壓力設(shè)定為比電極（10）夾持工件（W）的壓力高的值。
【專利說明】通電加熱裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及通過對平板狀的工件通電來對該工件進行加熱的通電加熱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，將鋼板等工件加熱到出現(xiàn)奧氏體組織的溫度以上，通過冷卻了的模具對所述工件進行沖壓加工，并同時實施淬火的熱壓成形是公知的。
[0003]在如上所述的熱壓成形中，作為對工件進行加熱的技術(shù)，通電加熱廣為廣為人知(例如參照專利文獻I)。
[0004]通電加熱是通過在安裝于工件的一對以上的電極之間進行通電而產(chǎn)生的焦耳熱，對工件進行加熱的技術(shù)。
[0005]在通電加熱中，加熱了的工件產(chǎn)生熱膨脹，工件變形。因此，需要通過使電極以預(yù)定的壓力接觸工件來固定工件，從而抑制工件的變形。
[0006]但是，通電加熱所使用的電極，因為如上所述以抑制工件變形那樣的比較高的壓力接觸工件，所以由于摩擦等而產(chǎn)生磨損。在電極產(chǎn)生了磨損的情況下，因為電極中的磨損部分與工件不貼合，所以不能相對于工件進行均勻的通電。另外，恐會出現(xiàn)在電極中的磨損部分即電極中的與工件不貼合的部分產(chǎn)生火花、電極溶解而缺損等問題。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0008]專利文獻
[0009]專利文獻1:日本特開2009-142853號公報
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明要解決的問題
[0011]本發(fā)明以提供電極不磨損、能夠相對于工件進行均勻通電的通電加熱裝置為課題。
[0012]用于解決問題的技術(shù)方案
[0013]本發(fā)明的通電加熱裝置，其通過對平板狀的工件進行通電，來對該工件進行加熱，其特征在于，具備:一對電極，其沿通電方向彼此隔開預(yù)定間隔地配置并用于對所述工件進行通電；和一對夾持部，其固定所述工件，各電極設(shè)置為一邊保持一定的通電方向的長度，一邊沿所述工件的表面向與通電方向垂直的方向延伸并夾持所述工件的表背兩面，各夾持部設(shè)置為在各電極的附近夾持所述工件的被加熱部分以外的部分的表背兩面，各夾持部夾持所述工件的壓力設(shè)定為比各電極夾持所述工件的壓力高的值。
[0014]在本發(fā)明的通電加熱裝置中，優(yōu)選，各夾持部夾持所述工件的壓力設(shè)定為能夠抑制通過所述一對電極對所述工件通電時的被加熱了的工件的變形的程度的較高的值，各電極夾持所述工件的壓力設(shè)定為所述一對電極能夠?qū)ぜM行通電的程度的較低的值。
[0015]在本發(fā)明的通電加熱裝置中，優(yōu)選，各電極的通電方向的長度設(shè)定為能夠保持各電極的剛度的程度的較小的值。[0016]在本發(fā)明的通電加熱裝置中，優(yōu)選，各電極的通電方向的長度設(shè)定為0.5?3mm。
[0017]發(fā)明效果
[0018]根據(jù)本發(fā)明，電極無磨損，能夠相對于工件均勻地通電。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是示出本發(fā)明涉及的通電加熱裝置的圖。
[0020]圖2是示出實驗中的工件的計測點的圖。
[0021]圖3是示出電極的左右尺寸與三次的量的溫度范圍的平均值的關(guān)系的圖。
[0022]圖4是示出電極的左右尺寸與三次的量的溫度范圍的最小值的關(guān)系的圖。
[0023]圖5是示出模擬的電極與工件的接觸部分的圖。
[0024]圖6是示出通過以往的電極對工件進行了通電時的電流密度的分布的圖。
[0025]圖7是示出通過本發(fā)明涉及的電極對工件進行了通電時的電流密度的分布的圖。
[0026]圖8是示出通電加熱裝置的其他方式的圖。
【具體實施方式】
[0027]以下，參照圖1對本發(fā)明涉及的通電加熱裝置的一實施方式即通電加熱裝置I進行說明。
[0028]通電加熱裝置I是通過通電對工件W進行加熱的裝置。
[0029]此外，為了便于說明，以圖1的箭頭X所指的方向為工件W的右方向來規(guī)定左右方向，以圖1的箭頭Y所指的方向為工件W的前方向來規(guī)定前后方向，以圖1的箭頭Z所指的方向為工件W的上方向來規(guī)定上下方向。
[0030]如圖1所示，工件W是以左右方向為長邊方向的矩形狀的平板部件，其表面以及背面朝向上下方向地配置。工件W是通電加熱裝置I的加熱對象，由鋼材等具有導(dǎo)電性的材料制成。
[0031]通電加熱裝置I具備電極10/10以及夾持部20/20。
[0032]電極10/10是對工件W通電時所使用的電極，沿左右方向彼此隔開預(yù)定的間隔地配置。電極10/10安裝于工件W的左右方向的兩端部附近。電極10/10，以一方為正極并以另一方為負極，兩個為一組地使用，在使用交流電源的情況下也是同樣的。此外，電極10/10連接于預(yù)定的電源裝置，通過該電源裝置工作從而沿左右方向?qū)㈦娏髻x予工件W。S卩，通電加熱裝置I中的通電方向與左右方向一致。
[0033]電極10由銅、不銹鋼、石墨等具有導(dǎo)電性的坯料制成。不過，從高耐久性以及低電阻等觀點出發(fā)，優(yōu)選采用銅(特別是鉻銅或者鈹銅)作為電極10的坯料。
[0034]電極10包括位于工件W下方的下部電極11和位于工件W上方的上部電極12。
[0035]下部電極11具有長方體形狀，一邊保持一定的上下尺寸以及一定的左右尺寸(通電方向的長度)，以一邊成為比工件W的前后尺寸大的前后尺寸的方式沿前后方向延伸(沿工件W的表面向與通電方向垂直的方向延伸)。下部電極11固定于預(yù)定的位置使得其能夠載置工件W。在下部電極11，以其上表面與工件W的下表面接觸且工件W的前后方向上的兩端部位于下部電極11的前后方向上的兩端部之間的方式，載置工件W。下部電極11的與工件W接觸的接觸面即下部電極11的上表面，成為與工件W的下表面貼合那樣的平坦面。[0036]上部電極12具有與下部電極11大致同樣的長方體形狀，一邊保持與下部電極11的上下尺寸相同的上下尺寸以及與下部電極11的左右尺寸相同的左右尺寸，以一邊成為與下部電極11的前后尺寸相同的前后尺寸的方式沿前后方向延伸。上部電極12配置為隔著工件W與下部電極11相對。上部電極12能夠通過氣缸等致動器而沿上下方向移動，構(gòu)成為通過使下表面接觸工件W的上表面，而與下部電極11 一起從上下方向夾持工件W。上部電極12的與工件W接觸的接觸面即上部電極12的下表面，成為與工件W的上表面貼合那樣的平坦面。
[0037]此外，在本實施方式中，設(shè)為了下部電極11固定而上部電極12能夠移動，但是也可以設(shè)為下部電極11能夠移動而上部電極12固定，或者下部電極11以及上部電極12的雙方都能夠移動。
[0038]電極10的左右尺寸(通電方向的長度)與以往的電極的左右尺寸相比較，設(shè)定得較小。
[0039]詳細而言，下部電極11的左右尺寸以及上部電極12的左右尺寸設(shè)定為能夠保持電極10 (下部電極11以及上部電極12)的剛度的程度的較小的值(例如，0.5?3 (mm))。即，下部電極11的左右尺寸以及上部電極12的左右尺寸設(shè)定為在通過下部電極11以及上部電極12夾持了工件W時，下部電極11以及上部電極12不縱彎曲的程度的較小的值。
[0040]夾持部20/20是固定工件W的部件。夾持部20/20配置于電極10/10的附近，將工件W的被加熱部分(位于電極10/10之間的部分)以外的部分固定。詳細而言，一方的夾持部20與左側(cè)的電極10隔開稍許距離地配置于該電極10的左方，另一方的夾持部20與右側(cè)的電極10隔開稍許距離地配置于該電極10的右方。S卩，夾持部20/20分別配置于電極10/10的左右外側(cè)。
[0041]夾持部20由不銹鋼、碳素鋼等高硬度的坯料制成。
[0042]夾持部20包括位于工件W下方的下部夾持部21和位于工件W上方的上部夾持部22。
[0043]下部夾持部21具有長方體形狀，一邊保持一定的上下尺寸以及一定的左右尺寸，以一邊成為比工件W的前后尺寸大的前后尺寸的方式沿前后方向延伸。下部夾持部21固定于下部夾持部21的上表面的上下位置與下部電極11的上表面的上下位置一致的位置使得其能夠載置工件W。在下部夾持部21，以其上表面與工件W的下表面接觸且工件W的前后方向上的兩端部位于下部夾持部21的前后方向上的兩端部之間的方式，載置工件W。
[0044]上部夾持部22具有與下部夾持部21大致同樣的長方體形狀，一邊保持與下部夾持部21的上下尺寸相同的上下尺寸以及與下部夾持部21的左右尺寸相同的左右尺寸，以一邊成為與下部夾持部21的前后尺寸相同的前后尺寸的方式沿前后方向延伸。上部夾持部22配置為隔著工件W與下部夾持部21相對。上部夾持部22能夠通過氣缸等致動器而沿上下方向移動，構(gòu)成為通過使下表面接觸工件W的上表面而與下部夾持部21—起從上下方向夾持工件W。
[0045]優(yōu)選，上部夾持部22按壓工件W的壓力(夾持部20夾持工件W的壓力)設(shè)定為比上部電極12按壓工件W的壓力(電極10夾持工件W的壓力)高的值。
[0046]進一步優(yōu)選，上部夾持部22按壓工件W的壓力(夾持部20夾持工件W的壓力)設(shè)定為能夠抑制通過電極10/10進行了相對于工件W的通電時被加熱了的工件W的變形的程度的較高的值。即，上部夾持部22通過以能夠抑制如下情況的程度的壓力按壓工件W來固定工件W，該情況為:在通過電極10/10進行了相對于工件W的通電時，被加熱了的工件W變形，工件W與電極10/10的接觸面減小。
[0047]這樣，抑制在工件W通過電極10/10的通電被加熱了時，工件W因熱膨脹而變形，能夠通過電極10/10對工件W進行均勻的通電。
[0048]此外，在本實施方式中，設(shè)為下部夾持部21固定而上部夾持部22能夠移動，但是也可以設(shè)為下部夾持部21能夠移動而上部夾持部22固定，或者設(shè)為下部夾持部21以及上部夾持部22的雙方都能夠移動。
[0049]另外，夾持部20中的與工件W接觸的接觸面即下部夾持部21的上表面以及上部夾持部22的下表面為摩擦系數(shù)較高的形狀(例如凹凸面)。
[0050]由此，能夠良好地固定由于熱膨脹而要變形的工件W，能夠進一步抑制工件W因熱膨脹而變形。
[0051]在通電加熱裝置I中，因為通過夾持部20固定了工件W，所以上部電極12按壓工件W的壓力(電極10夾持工件W的壓力)設(shè)定為上部電極12的下表面與工件W的上表面貼合且電極10/10能夠相對于工件W進行通電的程度的較低的值。S卩，上部電極12以其下表面與工件W的上表面貼合且電極10/10能夠相對于工件W進行通電的最小限度的壓力來按壓工件W。
[0052]由此，能夠抑制由于電極10接觸工件W而產(chǎn)生的電極10的磨損。
[0053]這樣，在以往的通電加熱裝置中，電極具有對工件施加電壓的功能和固定工件的功能這兩個功能，為了抑制工件的變形，電極以比通電所需的壓力大的壓力來按壓工件，與此相對，在本實施方式涉及的通電加熱裝置中，電極具有對工件施加電壓的功能，夾持部具有固定工件的功能，使這些功能分離。
[0054]此外，在本實施方式中，相鄰的電極10和夾持部20配置為相互隔開稍許距離，但是也可以配置為相互接觸。
[0055]S卩，所謂電極10的“附近”，意味著不管夾持部20是否接觸電極10只要夾持部20能夠抑制被加熱了的工件W變形的位置。
[0056]以下，參照圖2?圖7對通過使電極的左右尺寸比以往小的尺寸而帶來的效果進行說明。
[0057]此外，為了便于說明，將圖2的左右方向規(guī)定為工件的左右方向。另外，將圖2的上方規(guī)定為工件的后方，相同地將下方規(guī)定為工件的前方。進而，將圖2的紙面近前側(cè)規(guī)定為工件的上方，相同地將紙面進深側(cè)規(guī)定為工件的下方。
[0058]首先，準(zhǔn)備了左右尺寸為5 (mm)的以往的一組電極和將左右尺寸分別設(shè)為0.5(mm)、l (mm)、3 (mm)的三組電極,通過各電極進行了對工件通電的實驗。
[0059]在本實驗中，使用了前后尺寸為300 (mm)、左右尺寸為375 (mm)、上下尺寸為1.4(mm)的工件，將電極之間的距離(一對電極的相對面彼此的距離)設(shè)為325 (mm)。
[0060]如圖2所示，在本實驗中，計測了計測點P1、計測點P2、計測點P3、計測點P4以及計測點P5的通電后的工件的溫度。
[0061]計測點Pl?計測點P5是工件中的距左側(cè)電極(詳細而言，距左側(cè)電極的右端面)35 (mm)的位置。[0062]從工件的后端到計測點Pl的距離以及從工件的前端到計測點P5的距離是20(mm)，從計測點Pl到計測點P2的距離、從計測點P2到計測點P3的距離、從計測點P3到計測點P4的距離以及從計測點P4到計測點P5的距離都是65 (mm)。
[0063]在本實驗中，對每個電極進行了三次如下作業(yè):將電流值設(shè)為12(kA)并進行11.5秒鐘的通電，算出計測點Pl?計測點P5的溫度的最小值與最大值的差作為溫度范圍。
[0064]圖3是示出按每個電極算出的三次的量的溫度范圍的平均值(以下，記作“平均溫度范圍”)的圖。
[0065]如圖3所示，在電極的左右尺寸為3 (mm)以下的情況下，平均溫度范圍成為比較低的值，在任何電極中都成為大致同等的平均溫度范圍。
[0066]圖4是示出按每個電極算出的三次的量的溫度范圍的最小值(以下記作“最小溫度范圍”)的圖。
[0067]如圖4所示，在電極的左右尺寸為3 (mm)以下的情況下，最小溫度范圍成為比較低的值，伴隨電極的左右尺寸的減小，最小溫度范圍也變小。
[0068]如以上那樣，可知，通過使用左右尺寸為3 (mm)以下的電極來對工件通電，與使用左右尺寸為5 (mm)的以往的電極的情況相比較，能夠減小工件的溫度范圍，即減小工件的
溫度波動。
[0069]接著，進行了假定通過左右尺寸為5 (mm)的以往的一組電極來對工件通電以及通過左右尺寸為I (_)的一組電極來對工件通電的模擬。
[0070]本模擬以與所述實驗同樣的條件(工件的尺寸等)來進行。
[0071]在本模擬中，假定在電極與工件之間存在非接觸部分，如圖5那樣將電極設(shè)定為與工件局部接觸那樣的形狀。
[0072]圖5中的涂黑部分示出電極與工件的接觸部分，空芯箭頭示出電流。
[0073]圖6是示出通過左右尺寸為5 (mm)的以往的電極進行了通電的工件中的電流密度的分布的圖，圖7是示出通過左右尺寸為I (mm)的電極進行了通電的工件中的電流密度的分布的圖。
[0074]圖6以及圖7的雙點劃線L是示出工件中的距左側(cè)電極(詳細而言，距左側(cè)電極的右端面)35 (mm)的位置的線。
[0075]如圖6所示，在通過左右尺寸為5(mm)的以往的電極對工件進行了通電的情況下，在工件中的距左側(cè)電極35 (mm)的位置(由雙點劃線L示出的位置)，電流密度的波動比較大。
[0076]如圖7所示，在通過左右尺寸為I (mm)的電極對工件進行了通電的情況下，在工件中的距左側(cè)電極35 (mm)的位置(由雙點劃線L示出的位置)，電流密度的波動變得比較小。
[0077]這樣，可知，通過使左右尺寸比以往的電極小，特別是將電極的左右尺寸設(shè)為
0.5?3 (mm),從而能夠減輕電極的非接觸部分相對于工件的影響,抑制不均勻的通電。
[0078]下面參照圖8對通電加熱裝置100進行說明。
[0079]通電加熱裝置100是通過通電對工件W進行加熱的裝置。
[0080]此外，下面對與通電加熱裝置I共用的部分附上相同的附圖標(biāo)記，將其說明省略。
[0081]通電加熱裝置100具備電極10/10。即，通電加熱裝置100在不具備夾持部20/20這方面，與通電加熱裝置I不同。
[0082]在通電加熱裝置100中，上部電極12按壓工件W的壓力(電極10夾持工件W的壓力)設(shè)定為與以往的電極同樣的程度，即能夠抑制通過電極10/10進行了相對于工件W的通電時被加熱了的工件W變形的程度。
[0083]如上所述，電極10的左右尺寸(通電方向的長度)與以往的電極的左右尺寸相比較，設(shè)定得較小。
[0084]由此，與以往的電極相比較，電極10的與工件W接觸的接觸面積變小，能夠提高電極10與工件W的表面壓力。
[0085]因此，能夠不提升電極10夾持工件W的壓力地良好地抑制工件W由的熱膨脹所引起的變形。
[0086]產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用可能性
[0087]本發(fā)明能夠利用于通過對平板狀的工件通電來對該工件進行加熱的通電加熱裝置。
[0088]附圖標(biāo)記說明
[0089]I通電加熱裝置
[0090]10 電極
[0091]11下部電極
[0092]12上部電極
[0093]20夾持部
[0094]21下部夾持部
[0095]22上部夾持部
[0096]W 工件
【權(quán)利要求】
1.一種通電加熱裝置，其通過對平板狀的工件進行通電，來對該工件進行加熱，其特征在于，具備: 一對電極，其沿通電方向彼此隔開預(yù)定間隔地配置并用于對所述工件進行通電；和 一對夾持部，其固定所述工件， 各電極設(shè)置為一邊保持一定的通電方向的長度，一邊沿所述工件的表面向與通電方向垂直的方向延伸并夾持所述工件的表背兩面， 各夾持部設(shè)置為在各電極的附近夾持所述工件的被加熱部分以外的部分的表背兩面， 各夾持部夾持所述工件的壓力設(shè)定為比各電極夾持所述工件的壓力高的值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通電加熱裝置，其特征在于， 各夾持部夾持所述工件的壓力設(shè)定為能夠抑制通過所述一對電極對所述工件通電時的被加熱了的工件的變形的程度的較高的值， 各電極夾持所述工件的壓力設(shè)定為所述一對電極能夠?qū)ぜM行通電的程度的較低的值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的通電加熱裝置，其特征在于， 各電極的通電方向的長度設(shè)定為能夠保持各電極的剛度的程度的較小的值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通電加熱裝置，其特征在于， 各電極的通電方向的長度設(shè)定為0.5?3mm。
【文檔編號】H05B3/00GK103748960SQ201180073018
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2011年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月13日
【發(fā)明者】松本慎一郎 申請人:豐田自動車株式會社