红外线炉和用于红外线加热的方法

文档序号:9252220阅读:833来源:国知局
红外线炉和用于红外线加热的方法
【技术领域】
[0001](相关申请的交叉引用)
[0002]本申请主张基于2013年2月I日提交的日本专利申请2013-018876的优先权。其公开内容的全部内容通过对其弓I用结合到本文中。
[0003]本申请涉及红外线炉和用于红外线加热的方法。更特别地,本申请涉及红外线炉和用于金属板(或片)的红外线加热的方法。
【背景技术】
[0004]随着对减小车身的重量以及对确保安全以防碰撞的需求的增加,模压淬火方法作为用于汽车部件的制造方法正在引起注意。模压淬火方法是下述处理方法:在该处理方法中,通过在冲压金属模具中形成加热的钢板并且同时迅速使其冷却来执行对加热的钢板的淬火硬化。
[0005]作为对用于淬火硬化的钢板进行加热的方法,红外线加热方法正在引起注意。红外线加热方法是这样的方法:在该方法中,使红外线照射在工件上并且由工件吸收红外线,从而对工件进行加热。
[0006]关于汽车部件,例如车身部件,存在下述需求:赋予单个部件内的强度上的变化以节省将高强度部件焊接至低强度部件的劳力,从而制造单个目标部件。这样制造的单个部件具有下述优点:可以由高强度部分来实现高的强度,而低强度部分更容易处理。
[0007]以下是对与上述【背景技术】有关的某些专利文献的简单综述。
[0008]在专利文献I中,提出了下述技术:将预设形状的板构件放置在钢板与红外线灯之间,并且在对加热强度分布的设置中,使得钢板的未被板构件覆盖的表面侧的至少一部分的加热强度与该钢板的被板构件覆盖的表面侧的加热强度不同。
[0009]在专利文献2中,提出了一种红外线加热器,在该红外线加热器中,使高光强度的红外线照射在钢板的某些区域上,并且使较低的光强度的红外线照射在钢板的其它区域上。
[0010]在专利文献3中,提出了一种红外线加热器,在该红外线加热器中,响应于钢板的目标加热温度来选择点亮的红外线灯的数目,并且所点亮的红外线灯中的每个的输出强度被设置为相同的值。
[0011]在专利文献4中,提出了一种红外线加热器,在该红外线加热器中,为了实行对钢板的加热状态的分区控制,减小了布置在矩阵的一个或多个预设行中的灯的输出,同时增大了布置在矩阵的一个或多个其它行中的灯的输出。
[0012]在专利文献5中,提出了一种红外线加热器,在该红外线加热器中,在下述条件下开始对钢板的冲压成形:如上由红外线将钢板的一部分加热至Arl转变点温度,而钢板的剩余部分的温度在室温与小于Arl转变点的温度之间的范围内。
[0013]引用列表
[0014]专利文献
[0015]专利文献1:日本专利第4575976号
[0016]专利文献2:日本专利特开第JP2011-200866A号
[0017]专利文献3:日本专利特开第JP2011-7469A号
[0018]专利文献4:日本专利特开第JP2011-99567A号
[0019]专利文献5:日本专利特开第JP2005-193287A号

【发明内容】

[0020]技术问题
[0021]通过本发明给出以下分析。
[0022]当将红外线加热应用于针对车身部件的大规模生产过程时,期望的是,温度提升时间上的减小和能量节省彼此兼顾(折衷),并且红外线炉具有简化的结构。
[0023]问题的解决方案
[0024]在第一方面中,提供了一种红外线炉。该炉包括:
[0025]多个红外线灯,其指向工件的一个表面;以及
[0026]反射表面,其指向工件的相反表面以反射红外线。
[0027]入射在工件的一个表面上的红外线的强度取决于工件上的位置而变化。
[0028]在基于第一方面的第二方面中,提供了一种红外线炉,包括:
[0029]多个红外线灯,其指向工件的一个表面,并且具有可调节的输出;
[0030]反射表面,其指向工件的相反表面以反射红外线;以及
[0031]至少一个控制器,其取决于红外线灯与工件之间的位置关系来设置红外线灯的输出。
[0032]在基于第一方面的第三方面中,提供了一种红外线炉,包括:
[0033]多个红外线灯,其指向工件的一个表面;
[0034]反射表面,其指向工件的相反表面以反射红外线;以及
[0035]构件,其布置在多个红外线灯与工件的一个表面之间,以取决于工件上的位置来改变红外线的强度。
[0036]在第四方面中,提供了一种红外线加热方法,其包括以下步骤:
[0037]用红外线照射,使得入射在工件的一个表面上的红外线的强度将取决于工件的位置而变化;以及
[0038]用朝向工件的一个表面照射的红外线的反射线照射在工件的相反表面上。
[0039]本发明的有益效果
[0040]上述各个方面有助于:在温度提升时间上的减小与能量节省之间进行折衷(兼顾);以及将红外线加热应用到部件如车辆部件等的大规模生产过程。
【附图说明】
[0041][图1]图1为示出根据示例性实施方式的红外线炉的基本结构的框图。
[0042][图2]图2为示出实验I的结果的曲线图。
[0043][图3]图3㈧为示出根据示例性实施方式I的红外线炉的结构的示意图,以及图3(B)和图3(C)为示出由红外线炉加热的工件的特性分布的示意图。
[0044][图4]图4㈧为示出根据示例性实施方式2的红外线炉的结构的示意图,以及图4(B)和图4(C)为示出由红外线炉加热的工件的特性分布的示意图。
[0045][图5]图5㈧为示出根据示例性实施方式3的红外线炉的结构的示意图,以及图5(B)和图5(C)为示出由红外线炉加热的工件的特性分布的示意图。
[0046][图6]图6㈧为示出根据示例性实施方式4的红外线炉的结构的示意图,以及图6(B)和图6(C)为示出由红外线炉加热的工件的特性分布的示意图。
[0047][图7]图7㈧为示出根据示例性实施方式5的红外线炉的结构的示意图,以及图7(B)和图7(C)为示出由红外线炉加热的工件的特性分布的示意图。
[0048][图8]图8为示出实验2的结果的曲线图。
[0049][图9]图9㈧为示出根据示例性实施方式6的红外线炉的结构的示意图,以及图9(B)和图9(C)为示出由红外线炉加热的工件的特性分布的示意图。
[0050][图10]图10㈧为示出根据示例性实施方式7的红外线炉的结构的示意图,以及图10⑶和图10(C)为示出由红外线炉加热的工件的特性分布的示意图。
[0051][图11]图1UA)为示出根据示例性实施方式8的红外线炉的结构的示意图,图1l(B)和图1l(C)为示出由红外线炉加热的工件的特性分布的示意图,图1l(D)为示出屏蔽红外线的构件的网状部分的示意图,以及图1l(E)为示出网状部分的修改的示意图。
[0052][图12]图12㈧为示出根据示例性实施方式9的红外线炉的结构的示意图,以及图12(B)为示出由红外线炉加热的工件的特性分布的示意图。
[0053][图13]图13为示出实验3的结果的曲线图。
【具体实施方式】
[0054]根据本发明的示例性实施方式,可以通过简化的红外线炉结构来实现足够短的温度提升时间和能量节省的结合,所述简化的红外线炉结构包括分别设置在工件的一个表面侧和相反表面侧上的多个红外线灯和反射表面。另外,在其自身内表现出强度变化的这样的部件可以通过对入射在工件的一个表面上的红外线的局部光强度进行调节来获得。这样的调节可以通过对红外线灯的局部的输出调节或者通过对入射在工件的一个表面上的局部红外线的强度的调节(通过布置在红外线灯与工件的一个表面之间的构件来使得此调节可行)来实现。因而,可以减小过渡区域的尺寸,所述过渡区域即:在同一个部件中,在(冲压)成形时必然形成于第一区域和第二区域之间的具有逐渐改变的强度特性的区域,第一区域和第二区域在强度特性上彼此不同。过渡区域表现出介于第一区域的强度特性与第二区域的强度特性之间的强度特性。在尺寸上减小过渡区域的原因是第一区域与第二区域之间的温度差(即两个区域之间的热梯度)降低,并且因此每单位时间从第一区域流至第二区域的热量降低。因而,可以得到在特性上表现出剧变的部件,该特性上的剧变足以满足在强度分布上对高精确度的需求。
[0055]可以利用根据本发明的红外线加热来有益于钢板(或者片,在本文中统一由“板”来表示)的部分加热,对钢板的部分加热的目的在于对钢板部分地进行淬火硬化。例如,钢板具有其第一区域,其通过红外线加热来加热至奥氏体成形温度的温度,同时钢板具有其第二区域,其通过红外线加热来加热至奥氏体成形温度以下(未达到奥氏体成形温度)的温度。将具有这样的结果的温度分布的钢板提供至(冲压)成形过程,例如淬火硬化过程。在该淬火硬化过程中,以临界速率的冷却速率或超过临界速率的冷却速率对第一区域进行淬火和成形,以生成马氏体结构,同时,以在临界速率以下(未达到临界速率)的速率对第二区域进行冷却和成形,以生成贝氏体结构或铁素体结构。在第一区域与第二区域之间,必然形成表现出介于两个区域的特性之间的特性的过渡区域。
[0056]现在将详细说明上述第一方面的某些优选模式。使用下面阐述的模式,可以通过多个红外线灯的位置关系来设置入射或照射在工件的一个表面上的第一区域上的红外线的强度,以便高于入射或照射在第二区域上的红外线的强度。此外,在下面陈述的模式中,可以减小过渡区域T的尺寸。
[0057]工件具有经受预设的热处理的第一区域和不要经受预设的热处理的第二区域。多个红外线灯相对密集地排列在指向第一区域的位置上,并且一个或多个红外线灯相对稀疏地排列在指向第二区域的位置上。
[0058]工件具有经受预设的热处理的第一区域和不要经受预设的热处理的第二区域。在指向第一区域的位置上,将一个或多个
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