红外线炉和用于红外线加热的方法_3

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[0099]参照图5(A),示例性实施方式3的特征为:通过依赖于红外线灯I的排列密度、取决于工件W上的位置来改变入射在工件W的一个表面上的红外线的强度。在下面对示例性实施方式3的说明中,主要说明了本示例性实施方式3与上述示例性实施方式2的不同点。关于两个示例性实施方式共同的内容,必要时参考对示例性实施方式2的说明。
[0100]参照图5(A)和图5 (B),在本示例性实施方式3的红外线炉10中,多个红外线灯Ia相对密集地排列在指向第一区域Rl的位置处,而一个或多个红外线灯Ib相对稀疏地排列在指向第二区域R2的位置处。因此,虽然红外线灯Ia和红外线灯Ib以相同的光强度来放射红外线,但是高光强度的红外线2a投射在第一区域Rl的一个表面上,而低光强度的红外线2b投射在第二区域R2的一个表面上,与此同时,来自反射表面3的反射线2c投射在工件W的相反表面上。
[0101]参照图5(C),作为示例性实施方式3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3中,指向第二区域R2的一个或多个红外线灯Ib也被点亮(打开)了。
[0102]〈示例性实施方式4>
[0103]图6(A)描绘了示出根据示例性实施方式4的红外线炉的内部结构的示意性正视图。图6(B)描绘了示出图6(A)的工件和多个红外线灯的俯视图,以及图6(C)描绘了示出由图6(A)的红外线炉加热的工件的特性分布的俯视图。
[0104]参照图6(A),示例性实施方式4的特征为:通过依赖于红外线灯I与工件W之间的距离、取决于工件W上的位置来改变入射在工件W的一个表面上的红外线的强度。在下面对示例性实施方式4的说明中,主要说明了本示例性实施方式4与上述示例性实施方式2的不同点。关于两个示例性实施方式共同的内容,必要时参考对示例性实施方式2的说明。
[0105]参照图6(A)和图6(B),在本示例性实施方式4的红外线炉10中,多个红外线灯Ia相对靠近工件W而排列在指向第一区域Rl的位置处,而多个红外线灯Ib相对远离工件W而排列在指向第二区域R2的位置处。因此,虽然红外线灯Ia和红外线灯Ib以相同光强度来放射红外线,但是高光强度的红外线2a投射在第一区域Rl的一个表面上,而低光强度的红外线2b投射在第二区域R2的一个表面上,与此同时,来自反射表面3的反射线2c投射在工件W的相反表面上。
[0106]参照图6(C),作为示例性实施方式4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4中,指向第二区域R2的一个或更多个红外线灯Ib也被点亮(打开)了。
[0107]现在将说明通过依赖于由构件等的红外线屏蔽效果、取决于工件上的位置来改变入射在工件上的红外线的强度的示例性实施方式。
[0108]〈示例性实施方式5>
[0109]图7(A)描绘了示出根据示例性实施方式5的红外线炉的内部结构的示意性正视图。图7(B)描绘了示出图7(A)的工件和多个红外线灯的俯视图,以及图7(C)描绘了示出由图7(A)的红外线炉加热的工件的特性分布的俯视图。
[0110]参照图7(A)和图7(B),本示例性实施方式5的红外线炉10包括:指向工件W的一个表面并且具有可调节的输出值的多个红外线灯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。红外线炉10还包括板状构件5,其布置于多个红外线灯I与工件W的一个表面之间,以取决于工件W上的位置来改变投射在工件W上的红外线的强度。构件5放置在工件W的第二区域R2与指向第二区域的多个红外线灯Ib之间。构件5具有与第一区域Rl和第二区域R2的期望的一个或更多个轮廓一致的曲线轮廓。
[0111]当打开红外线灯I时,由红外线灯Ia和红外线灯Ib组成的红外线灯I以相同强度放射红外线。来自指向工件W的第一区域Rl的红外灯Ia的红外线2a直接投射在第一区域Rl上。另一方面,从红外线灯Ib放射的红外线2d被构件5遮蔽,该红外线灯Ib经由构件5指向工件W的第二区域R2。因此,虽然红外线灯Ia和红外线灯Ib以相同光强度放射红外线,但是照射第一区域Rl的红外线的强度大于投射在第二区域R2上的红外线的强度。
[0112]在工件W的相反表面侧上,红外线2a的一部分被反射表面3反射,以形成反射线2c,其随后投射在工件W的相反表面上。这防止了指向构件5的第二区域R2的温度变得太低。还可以基于反射表面3的红外线反射率来控制第二区域R2的温度,以便改变现在将要讨论的过渡区域T的宽度。
[0113]参照图7 (C),通过上述红外线加热在工件中形成第一区域Rl和第二区域R2,所述第一区域和第二区域表现出温度差别,以便向工件W赋予特性例如强度上的差异。例如,将第一区域Rl加热至淬火硬化所需的温度或者该温度以上的温度,并且随后迅速冷却至高强度和高硬度。将第二区域R2加热至淬火硬化温度以下的温度,并且随后冷却至低强度和低硬度。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具有介于第一区域Rl与第二区域R2之间的特性。因为指向第二区域R2的红外线灯Ib也被打开,并且来自反射表面3的反射线2c提供用于工件W的相反表面的额外的加热,所以在第一区域Rl与第二区域R2之间生成的过渡区域T比示例性实施方式I中的过渡区域T变得更窄。注意,通过示例性实施方式5的构件对红外线的部分遮蔽可以与上述对示例性实施方式2的红外线灯的输出调节相结合来使用。
[0114]现在将验证构件5的遮蔽效果,以作为被参照的现在将阐明的实验2的结果。
[0115]〈实验2>
[0116]在图7(A)所示的红外线炉10中,使用遮蔽红外线的构件5,通过红外线对钢板(工件W)进行加热,并且迅速或者非迅速地对其进行冷却,使得钢板将被部分地淬火(淬火硬化)。然后,沿钢板的纵向方向(即沿图7(C)的左右方向)对维氏硬度分布进行测量。注意,钢板的维氏硬度与其强度成正比。所使用的工件W为500mm长、300mm宽和1.6mm厚的硼钢板。作为构件5,使用50mm宽的第一板构件和10mm宽的第二板构件。这些板构件被放置在硼钢板与红外线灯I之间。沿钢板的纵向方向放置第一板构件,使得第一板构件的中心在当从硼钢板的纵向端测量时为10mm处,同时放置第二板构件,使得第二板构件的中心在当从硼钢板的纵向端测量时为400_处。此外,为了比较起见,在不使用第一板构件和第二板构件的情况下,对上述硼钢板进行红外线加热,并且随后进行冷却,在这之后以与上面类似的方式对维氏硬度分布进行测量。
[0117]图8描绘了示出实验2的结果的曲线图。空心方形块表示在使用第一板构件和第二板构件执行红外线加热的情况下沿纵向方向的硬度分布。另一方面,黑色实心圆形块表示在不使用这些板构件执行红外线加热的情况下沿纵向方向的硬度分布。
[0118]在审视图8所示的维氏硬度分布时,看到的是,宽度为50mm的第二区域R2形成于宽度为50mm的第一板构件之下,并且宽度为20mm的过渡区域T形成在第二区域R2的每一侦U。还看到,宽度为10mm的另一个第二区域R2形成于宽度为10mm的第二板构件之下,并且宽度为20mm的另一个过渡区域T形成于第二区域R2的每一侧,而工件的剩余部分为第一区域Rl。
[0119]根据以上,已经确认的是:通过由构件5部分地遮蔽红外线,可以产生在其自身内表现出强度变化的这样的部件。此外,如在实验I中,即使在构件5正下方的区域中,也几乎观察不到在工件W的一个侧表面与相反侧表面之间的温度差上的任何改变。该结果被认为可归因于将反射表面3布置在工件W的相反表面侧上。还可以推测到的是,在反射表面3等的作用下过渡区域T的宽度已经被减小了。
[0120]〈示例性实施方式6>
[0121]图9㈧描绘了示出根据示例性实施方式6的红外线炉的内部结构的示意性正视图。图9(B)描绘了示出图9(A)的工件和多个红外线灯的俯视图,以及图9(C)描绘了示出由图9(A)的红外线炉加热的工件的特性分布的俯视图。
[0122]参照图9(A),示例性实施方式6的特征为:将一个或多个蓄热材料6围绕或部分地围绕工件W而布置在与工件W相对的地方。在下面对示例性实施方式6的说明中,主要说明了本示例性实施方式6与上述示例性实施方式5的不同点。关于两个示例性实施方式共同的内容,必要时参考对示例性实施方式5的说明。
[0123]仍参照图9(A),在示例性实施方式6的红外线炉10中,将多个红外线灯I布置在工件W的上方,并且将蓄热材料6布置在工件的其余三侧。
[0124]一个或更多个蓄热材料6放射存储于其中的热,以帮助将第二区域R2加热至例如淬火硬化温度以下的温度。对于也可以在其它示例性实施方式中使用的蓄热材料6,作为示例为陶瓷耐热板等。
[0125]〈示例性实施方式7>
[0126]图10(A)描绘了示出根据示例性实施方式7的红外线炉的内部结构的示意性正视图。图10(B)描绘了示出图10(A)所示的工件W和多个红外线灯的俯视图,以及图10(C)描绘了示出由图10(A)的红外线炉加热的工件的特性分布的俯视图。
[0127]参照图10(A),示例性实施方式7的特征为:将表现出将红外线部分地从其透射出来的性质的板用作构件5。在下面对示例性实施方式7的说明中,主要说明了本示例性实施方式7与上述示例性实施方式5的不同点。关于两个示例性实施方式共同的内容,必要时参考对示例性实施方式5的说明。
[0128]参照图10(A)和图10 (B),在示例性实施方式7的红外线炉10中,从指向构件5的多个红外线灯Ib所放射的红外线2d的一部分可以透射通过构件5以形成透射线2e,该构件5对于红外线表现出部分光透射的性质。因此,透射线2e可以投射在工件W的第二区域R2的一个表面上。因而,即使多个红外线灯Ia和红外线灯Ib以相同的光强度进行放射,但是入射在
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