红外线炉和用于红外线加热的方法_2

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红外线灯排列成相对靠近工件,而在指向第二区域的位置上,将一个或多个红外线灯排列成相对远离工件。
[0059]现在将对上述第二方面中的某些优选模式进行说明。利用下面阐述的模式,可以通过对多个红外线灯的局部调节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,在下面阐述的模式中,可以减小过渡区域T的尺寸。
[0060]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。通过一个或多个控制器来设置多个红外线灯之中指向第一区域的一个或多个红外线灯的输出,以便高于指向第二区域的一个或更多个红外线灯的输出。
[0061]现在将对上述第三方面中的某些优选模式进行说明。使用下面阐述的模式,可以通过由构件提供的红外线屏蔽效果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光的强度。此外,在下面阐述的模式中,可以减小过渡区域T的尺寸。
[0062]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,并且构件被布置成介于第二区域与指向第二区域的一个或多个红外线灯之间。
[0063]构件可以是部分透射红外线的。通过构件部分地透射红外线,第二区域可以被充分地加热,使得可以防止由于从第一区域至第二区域的热传导而降低第一区域的温度。
[0064]构件也可以具有网状形状。通过构件的网状部分对一小部分红外线进行传输,第二区域也被充分加热,以防止否则会由从第一区域至第二区域的热传导引起的第一区域的温度降低。
[0065]优选地,可以将构件的轮廓勾画(描绘)成与第一区域或第二区域的轮廓一致。
[0066](红外线的屏蔽部分或全部)构件可以由选自陶瓷、耐热板、耐热铁(钢)板以及耐热硅的材料形成。
[0067]优选地,红外线灯放射具有高能量密度并且适合于平面加热的近红外线,以对相对窄的区域进行加热。优选的波长范围为0.8微米至2微米。如果需要,也可以使用较长波长的红外线。
[0068]对于红外线灯,可以使用任意适合形状的灯。首先,细长管型灯是理想的,因为较低的成本以及利用该细长管型灯易于将其安装在红外线炉中。根据本发明,借助于该细长管型灯的使用,可以在给定的汽车部件中实现特性上的充分变化。
[0069]可以通过调节输送的电功率或调节流经放射红外线的阴极(灯丝)的电流量来控制一个或更多个红外线灯的输出强度。
[0070]适合于红外线加热的工件可以是各种种类的钢板,例如硼钢板、GA钢板和GI钢板,并且还可以是允许部分加热处理的任意其它适合的金属板。
[0071]优选地,反射表面为红外线反射率高的有光泽表面或者镜面。优选地,反射率为60%或者更高,70%或者更高,80%或者更高,90%或者更高。可以由如各种金属镀层(例如金镀层或银镀层)形成反射表面。
[0072]也可以通过一个或多个冷却材料来对工件的相反表面进行局部冷却。这使得可以弓I起工件的特性的点式改变。
[0073]优选地,根据工件的轮廓或期望的分布特性来二维地或三维地排列红外线灯。
[0074]通常,预设的热处理是用于淬火硬化的热处理。然而,其也可以是其它种类的热处理。
[0075]注意,只要本发明的有益效果可以由此被保持,就可以以期望的方式将以上的模式结合在一起。
[0076]参照附图,将参照附图来描述本发明的某些示例性实施方式。注意,为方便起见,将用于参考附图的符号附加至附图中的各个要素,并且不意在将本发明限制于所示出的模式。
[0077]<红外线炉的基本结构>
[0078]参照图1,将对根据本发明的示例性实施方式的红外线炉10的基本结构进行说明。红外线炉10包括:指向工件W的一个表面的多个红外线灯I ;指向工件W的相反表面以对红外线进行反射的反射表面3 ;以及能够分别地对红外线灯I中的每一个的输出进行设置的控制器4。控制器4实行对多个红外线灯I的开/关控制和输出控制。
[0079]在红外线炉10中,可以使得入射在工件W的一个表面上的红外线的强度根据工件W上(或内)的位置而变化。
[0080]对工件W的一个表面上的入射光强度的这样的部分调节可以通过利用多个红外线灯I的局部输出调节、可自由地调节的屏蔽红外线的构件5的输出或者通过利用上述二者来完成。
[0081]可以以与红外线灯I 一一对应的方式来设置多个控制器4,然后可以分别地对红外线灯I的输出进行调节。如图1所示,在工件W被多个销钉从下面支承的情况下,优选地将红外线灯I布置在上侧。在工件W从上面被悬挂的情况下,优选地将多个红外线灯I布置在下侧。在随后将提及的各种示例性实施方式中,将一个或更多个控制器4以多种方式用于对多个红外线灯I的输出调节。
[0082]现在将参照下面实验I的结果来对从反射表面3的设置所得到的某些有益效果进行说明。
[0083]< 实验 1>
[0084]针对单侧加热和双侧加热来对厚度为1.6mm的硼钢板的温度提升速度进行测量。如图1所示,在单侧加热中,仅在工件W的单侧上提供多个红外线灯I,并且在工件W的相反侧提供反射表面3。在双侧加热中,在工件W的单侧上提供多个红外线灯1,同时在工件W的相反侧上提供另外的多个红外线灯I。同时,对在工件W(硼钢板)的单侧上的温度与在工件W的相反侧上的温度之间的温度差进行测量。注意,因为需要为双侧加热提供的红外线灯I的数目是为单侧加热提供的红外线灯I的数目的两倍,所以用于双侧加热所需电功率是用于单侧加热所需电功率的两倍。
[0085]图2描绘了示出硼钢板在单侧加热的情况下的温度提升速度和在双侧加热的情况下的温度提升速度的曲线图。从图2看出,针对单侧加热情况的温度从室温升高达到900摄氏度所用去的时间和针对双侧加热情况的温度从室温升高达到900摄氏度所用去的时间分别为31.4秒和29.6秒,这表明二者之间不存在显著差异。因此可以看出,通过单侧加热可以在实现节电的同时获得足够短的钢板温度提升时间。注意,即使在单侧加热的情况下,钢板的一侧与相反侧之间的温度差被抑制成不大于5摄氏度,这样的温度差处于在温度控制方面不成问题的水平。
[0086]<示例性实施方式1>
[0087]图3(A)描绘了示意性示出根据示例性实施方式I的红外线炉的内部结构的正视图。图3(B)描绘了示出图3(A)的红外线灯和工件的俯视图,以及图3(C)描绘了示出由图3(A)的红外线炉加热的工件的特性分布的俯视图。
[0088]参照图3 (A)和图3 (B),示例性实施方式I的红外线炉10包括:指向工件W的一个表面的多个红外线灯I ;以及指向工件W的相反表面以对红外线进行反射的反射表面3。可以对红外线灯的输出值进行调节。
[0089]在多个红外线灯I当中,将指向工件W的第一区域Rl的红外线灯Ia打开,以便以如由图1所示的控制器4设置的输出值来放射红外线2a,同时将指向工件W的第二区域R2的红外线灯Ib关闭。因此,选择性地将红外线2a入射或照射在第一区域Rl上。注意,此时可以拆下红外线灯lb。
[0090]在工件W的相反表面侧上,红外线2a的一部分从反射表面3被反射以生成反射线2c,其随后入射在工件W的相反表面上。
[0091 ] 参照图3 (C),通过上述红外线加热在工件W中形成具有温度差的第一区域Rl和第二区域R2,所述温度差将允许赋予特性如强度上的差异。例如,将第一区域Rl加热至用于淬火硬化所需的温度或者该温度以上的温度,并且随后迅速冷却以产生高强度和高硬度。将第二区域R2加热至淬火硬化温度以下(未达到淬火硬化温度)的温度,并且随后冷却以产生低强度和低硬度。注意,在第一区域Rl与第二区域R2之间必然形成过渡区域T。过渡区域T表现出介于第一区域Rl的特性与第二区域R2的特性之间的特性。
[0092]<示例性实施方式2>
[0093]图4(A)描绘了示出根据示例性实施方式2的红外线炉的内部结构的示意性正视图。图4(B)描绘了示出工件和多个红外线灯的俯视图,以及图4(C)描绘了示出由图4(A)的红外线炉加热的工件的特性分布的俯视图。
[0094]参照图4 (A),示例性实施方式2的特征为:由图1所示的控制器4根据红外线灯I与工件W之间的位置关系来设置多个红外线灯I的输出值。在下面对示例性实施方式2的说明中,主要说明了本示例性实施方式2与上述示例性实施方式I的不同点。关于本示例性实施方式2和示例性实施方式I共同的内容,必要时可以参考对示例性实施方式I的说明。
[0095]参照示出示例性实施方式2的红外线炉10的图4(A)和图4(B),在多个红外线灯I当中,指向工件W的第一区域Rl的那些红外线灯Ia放射较高光强度的红外线2a。另一方面,指向工件W的第二区域R2的红外线灯Ib放射较低光强度的红外线2b。因此,较高光强度的红外线2a入射在所述一个表面的第一区域Rl上,同时较低光强度的红外线2b入射在该表面的第二区域R2上,与此同时,来自反射表面3的反射线2c入射在工件W的相反(其它)表面上。
[0096]参照图4(C),作为示例性实施方式2的红外线加热的结果,在第一区域Rl与第二区域R2之间形成了在宽度上比示例性实施方式I的过渡区域T更窄的过渡区域T。原因在于,在示例性实施方式2中,指向第二区域R2的红外线灯Ib也被打开了,并且从而减小了第一区域Rl与第二区域R2之间的温度差。因此,降低了每单位时间从第一区域Rl至第二区域R2的热通量,以抑制与第二区域R2相邻的第一区域Rl的一部分的温度下降至淬火硬化温度以下的温度。
[0097]<示例性实施方式3>
[0098]图5(A)描绘了示出根据示例性实施方式3的红外线炉的内部结构的示意性正视图。图5(B)描绘了示出图5(A)的工件和多个红外线灯的俯视图,以及图5(C)描绘了示出由图5(A)的红外线炉加热的工件的特性分布的俯视图
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