一种温度均匀分布的异形坯料加热装置的制作方法

本发明涉及坯料加热领域，尤其涉及一种温度均匀分布的异形坯料加热装置。

背景技术：

在热冲压成型工艺中，坯料温度的分布是影响制件性能和质量的决定性因素。目前，工业生产中主要采用箱式炉或者辊底式炉来完成坯料的加热，该方法加热坯料温度的均匀性好，然而其加热效率低。感应加热和导电加热都具有加热速度快、加热效率高的优点，具有较好的应用前景。

公开号cn201018673y的专利申请公开了一种银基合金带材导电加热设备，包括变压器和导电装置，导电装置使用前后两对导电辊夹持一段被加热带材，轧机拉动带材移动，适用于与轧机在线配套的加工；温度传感器所测信号输入到温度控制仪，温度控制仪通过调控可控硅的导通角进而调节变压器的二次测电压，二次测电压维持后导电辊处带材的温度稳定；加热受环境温度、带材运动速度、带材截面积等因素的影响，带材被加热部分的温度会产生波动。

公开号cn2473848y的专利申请公开了一种异形工件导电感应加热装置，一导电体与工件上表面接触，另一导电体穿过工件内部空隙和工件下表面接触，从而构成回路。当不同频率的电流通过时，因电磁感应的“集肤效应”可在工件表面产生一定厚度的加热层，以此对工件进行加热。导电体要根据异形工件的表面形状和加热要求而制作，即一种形状的导电体只能加热特定形状的坯料，并只加热异性工件的表面，且结构较为复杂。

技术实现要素：

本发明的目的是使横截面积不均一的坯料快速获得均匀的温度分布。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：一种温度均匀分布的异形坯料加热装置，包括两个相对设置的铜电极，铜电极之间夹紧异形坯料，铜电极分别连接可调直流电源的两极，两个铜电极、异形坯料构成闭合回路；所述异形坯料周围布置有一个或多个感应线圈，感应线圈连接可调交流电源。

作为本发明一种优选，所述感应线圈具体布置在异形坯料的截面厚度大于平均厚度的部位。

作为本发明另一种优选，所述感应线圈具体布置在异形坯料的截面宽度大于平均宽度的部位。

所述异形坯料为带有凸起部位的圆形坯料，电极分别夹持圆形坯料轴向端部，感应线圈环绕凸起部位设置。

本发明的有益效果是：

本发明可使横截面积不均一的坯料快速获得均匀的温度分布，加热装置由导电加热和感应加热配合使用，中心部分由导电加热升温，不同横截面积的外部由加载不同频率交流电的感应加热升温，结构简单，操作方便，装置大小可根据坯料尺寸调整，通用性强。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明用于较厚坯料实施例图；

图3为本发明用于较宽坯料实施例图；

图4为本发明用于带凸起坯料实施例图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1所示，一种温度均匀分布的异形坯料加热装置，包括两个相对设置的铜电极1，铜电极1之间夹紧异形坯料2，铜电极1分别连接可调直流电源(图中未画出)的两极，两个铜电极1、异形坯料2构成闭合回路，闭合回路通电，异形坯料2中通过电流，从而产生热量。异形坯料2周围布置有一个或多个感应线圈3，感应线圈3连接可调交流电源(图中未画出)，感应线圈3内通交流电使异形坯料内部产生涡流，涡流会使坯料内部产生热量，从而加热坯料。

q＝i²rt式(1)

式中：r—坯料电阻，ρ—坯料的电阻率，l坯料长度，s—坯料横截面积，q—产生的热量，i—电流，t—导电加热时间。

由式(1)、(2)可知，坯料导电加热的热量与坯料本身的电阻成正比，而电阻与坯料的横截面积成反比。异形坯料的截面积不一致，会导致电阻不同，从而使得导电加热产生的热量不同，最后导致坯料的加热温度不均匀。在坯料较厚的部分甚至不构成“回路”，无法产生热量。同时，坯料的电阻率随温度的升高而变大，因此在能构成“回路”的部分，截面积小、电阻大，产生的热量多，升温快；温度高电阻率也随之增大，产生的热量更多，这会导致坯料的温度差过大。

利用感应加热的原理在外部对异形坯料进行加热，弥补导电加热中坯料存在温差的缺陷，从而得到温度均匀的坯料。根据如下经验公式：

式中：δ—加热深度，f—交流电频率。

由上式(3)、(4)可知，加热的厚度取决于交流电的频率，频率越小加热深度越深。感应线圈加热的厚度可以通过交流电的频率进行调整，感应线圈本身可大可小，位置可以根据异形坯料不同部位的形状、数量进行调整，结构简单实用。

如图2所示，异形坯料后部的截面厚度大于平均厚度，采用两个感应线圈3布置在该较厚部位上下两面。

如图3所示，异形坯料后部的截面宽度大于平均宽度，感应线圈3共有四个，分别布置在后部两翼的上下两面，分别针对异形坯料的两翼进行感应加热。

如图4所示，在加热带有凸起部位的圆形坯料4时，电极分别夹持在圆形坯料的轴向的两端，感应线圈3采用环绕凸起部分的方式布置，感应线圈3的数量根据凸起部位的数量确定，本实施例中圆形坯料为两个凸起，则采用两个感应线圈3，两个感应线圈3可以单独通交流电，也可以串接后通交流电。

所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种温度均匀分布的异形坯料加热装置，包括两个相对设置的铜电极，铜电极之间夹紧异形坯料，铜电极分别连接可调直流电源的两极，两个铜电极、异形坯料构成闭合回路；所述异形坯料周围布置有一个或多个感应线圈，感应线圈连接可调交流电源。本发明可使横截面积不均一的坯料快速获得均匀的温度分布，加热装置由导电加热和感应加热配合使用，中心部分由导电加热升温，不同横截面积的外部由加载不同频率交流电的感应加热升温，结构简单，操作方便，装置大小可根据坯料尺寸调整，通用性强。

技术研发人员：梁卫抗;王乾廷;王建杰;陈鼎宁;黎文峰;谢志敏;张禹;钟权;林大伟;梁凯明;相军香
受保护的技术使用者：福建工程学院
技术研发日：2018.05.25
技术公布日：2018.11.06