一种降低不规则金属板电阻加热整体温差方法及装置与流程

本发明涉及金属板电阻加热，更具体的说是一种降低不规则金属板电阻加热整体温差方法及装置。

背景技术：

钢材因其优异的力学性能在汽车等领域有着广泛的应用。特别是高强钢具有较高的强度，因此在汽车的主体结构和防撞结构上有着广泛的应用。这些零件的生产部分是通过冲压成型，但高强钢冲压成型前需要将钢板加热至900℃，国外主要采用红外加热炉对钢板进行加热，钢板主要靠炉内的对流和辐射进行升温，钢板的厚度和表面状态对钢板的升温具有很大的影响。而国内主要靠感应加热的方式对高强钢板进行加热，但感应加热式，钢板容易变形。可通过电阻加热方式解决以上问题，在钢板上直接通电流，利用电阻热加热钢板，比如公开号cn106211389b的专利文献；

目前大型钢板的加热主要有两种方法，一种为热传导式，比如公开号cn105916608b和cn108372378a的专利文献，在钢板外部加热，通过热传导的方式将热量传输给钢板，钢板吸收热量后升温，达到对钢板加热的目的；另一种为自发热式，比如cn106211389b的专利文献，即对钢板通电流或感应加热，钢板由于存在电阻，因此会产生电阻热，从而实现对钢板的加热。热传导式的加热速度较慢，想要将大型钢板加热到500℃以上需要较长时间，且需要的加热设备，如加热炉等，体积也较大，因此需要较高成本。而自发热式可实现钢板的快速加热，且成本较低。但目前通过电阻加热方式对形状不规则的冲压成型钢板，钢板横截面尺寸大小不一，钢板中心存在孔洞等，加热时，电流在孔洞处的集肤效应较为明显，钢板上的温度分布极不均匀，冲压成型时钢板各部位变形能力不一致，容易导致冲压成型件存在缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种降低不规则金属板电阻加热整体温差方法及装置，基于微分思想，提出利用直径较小的导电金属球填充不规则形状部位，从而减小金属板电阻加热过程中的温差。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种降低不规则金属板电阻加热整体温差方法，包括电极、压板、挡板、工件和模具，将工件的加热部放置在模具内，工件和挡板之间的不规则处和工件的孔洞内均填充有多个导电金属球。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种降低不规则金属板电阻加热整体温差方法，所述该方法包括以下步骤：

步骤一：将工件从模具一端的开口处插入并放置于合适位置，工件的下表面与模具凹槽上表面紧密贴合；

步骤二：将挡板放置于工件两侧，挡板侧面与工件侧面接触，并且两个挡板相互平行，两个挡板之间的距离与工件最大宽度相等，两个挡板的长度与模具凹槽内部长度相等；保证导电金属球完全填充于各种不规则的形状处，导电金属球与工件本体形成一个长方体导电区域；

步骤三：将多个导电金属球填充至工件和挡板之间的不规则处和工件的孔洞内；

步骤四：清除工件上表面的导电金属球，使得工件的孔洞和不规则形状处填充的金属球与工件上表面齐平，工件上表面无导电金属球；

步骤五：将压板压至工件上表面，保证压板与工件完全接触，同时压板上施加一定压力；

步骤六：工件的两端处均放置有电极，并压紧，然后通电加热工件至所需温度；

步骤七：加热到预设温度后，停止通电，移除电极、压板和挡板，抽出工件，回收导电金属球。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种降低不规则金属板电阻加热整体温差方法，所述该方法包括以下步骤：

步骤一：将模具倾斜，使得导电金属球全部聚集于模具的一边或一角；

步骤二：将工件放置于模具的内部凹槽合适位置处，工件的下表面与模具凹槽上表面紧密贴合，避免导电金属球进入工件和模具接触面之间，放平模具；

步骤三：将挡板放置于工件两侧，挡板侧面与工件侧面接触，并且两个挡板相互平行，两个挡板之间的距离与工件最大宽度相等，两个挡板的长度与模具凹槽内部长度相等；保证导电金属球完全填充于各种不规则的形状处，导电金属球与工件本体形成一个长方体导电区域；

步骤四：将多个导电金属球填充至工件和挡板之间的不规则处和工件的孔洞内；

步骤五：清除工件上表面的导电金属球，使得工件的孔洞和不规则形状处填充的金属球与工件上表面齐平，工件上表面无导电金属球；

步骤六：将压板压至工件上表面，保证压板与工件完全接触，同时压板上施加一定压力；

步骤七：工件的两端处均放置有电极，并压紧，然后通电加热工件至所需温度；

步骤八：加热到预设温度后，停止通电，移除电极、压板和挡板，取出工件，跳转至第一步，可继续一个新的工件的加热。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种降低不规则金属板电阻加热整体温差方法，所述模具宽度和深度均大于工件的宽度和高度，工件上表面的最高点低于模具凹槽上表面的最低点，模具的两侧边均设置有插孔，工件的长度大于模具的长度，工件通过插孔插入模具内。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种降低不规则金属板电阻加热整体温差方法，所述模具内部凹槽的长度、宽度和深度均大于工件的长度、宽度和高度，工件上表面的最高点低于模具凹槽上表面的最低点。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种降低不规则金属板电阻加热整体温差方法，所述模具、挡板和压板均为耐高温、导热性差的非导电材料，工件为固体导电金属。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种降低不规则金属板电阻加热整体温差方法，所述导电金属球的材质与工件材质一致。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种降低不规则金属板电阻加热整体温差方法，所述导电金属球直径应小于工件最薄处的厚度。

一种金属板电阻加热装置，包括电极、压板、挡板、工件和模具，所述模具的两侧边均设置有插孔，工件的长度大于模具的长度，工件通过插孔插入模具内，位于模具内工件的两侧均放置有挡板，两个挡板相互平行，两个挡板之间的距离与工件最大宽度相等，两个挡板的长度与模具凹槽内部长度相等，将多个导电金属球填充至工件和挡板之间的不规则处和工件的孔洞内，压板压至工件上表面，工件的两端处均放置有电极。

一种金属板电阻加热装置，包括电极、压板、挡板、工件和模具，所述模具上设置有凹槽，工件放置在凹槽内，工件的两侧均放置有挡板，两个挡板相互平行，两个挡板之间的距离与工件最大宽度相等，两个挡板的长度与模具凹槽内部长度相等，将多个导电金属球填充至工件和挡板之间的不规则处和工件的孔洞内，压板压至工件上表面，工件的两端处均放置有电极。

本发明一种降低不规则金属板电阻加热整体温差方法及装置的有益效果为：

本发明一种降低不规则金属板电阻加热整体温差方法及装置，可以基于微分思想，利用导电金属球填充工件不规则形状与孔洞处，实现了电流通路截面积的均匀性，降低了集肤效应，能够保证不规则形状工件在电阻加热过程中温度的一致性，减小了加热过程中零件的整体温差；

加热不同形状的工件时由于工件尺寸小于模具尺寸，无需更换模具等其他零件，仅需增加或减少导电金属球的数量，或者改变导电金属球的材质，生产效率高；

该方法不仅可以保证外形不规则工件加热过程中温度的一致性，也适用于存在与外部连通的内部复杂流道零件的加热，保证流道各处的截面尺寸大于金属球的直径，金属球可填充至内部流道里即可，从而减小加热过程中复杂零件的整体温差，几乎可应用于任意形状和材料的固体导电金属的加热，并能够保证加热的均匀性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明的第一种金属板电阻加热装置结构示意图一；

图2是本发明的第一种金属板电阻加热装置结构示意图二；

图3是本发明的第二种金属板电阻加热装置结构示意图一；

图4是本发明的第二种金属板电阻加热装置结构示意图二。

图中：电极1；压板2；挡板3；工件4；模具5。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

具体实施方式一：

下面结合图1-4说明本实施方式，一种降低不规则金属板电阻加热整体温差方法，包括电极1、压板2、挡板3、工件4和模具5，将工件4的加热部放置在模具5内，工件4和挡板3之间的不规则处和工件4的孔洞内均填充有多个导电金属球；基于微分思想，利用导电金属球填充工件4不规则形状与孔洞处，实现了电流通路截面积的均匀性，降低了集肤效应，能够保证不规则形状工件4在电阻加热过程中温度的一致性，减小了加热过程中零件的整体温差。

具体实施方式二：

下面结合图1-4说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述该方法包括以下步骤：

步骤一：将工件4从模具5一端的开口处插入并放置于合适位置，工件4的下表面与模具5凹槽上表面紧密贴合；避免导电金属球进入工件4和模具5接触面之间。

步骤二：将挡板3放置于工件4两侧，挡板3侧面与工件4侧面接触，并且两个挡板3相互平行，两个挡板3之间的距离与工件4最大宽度相等，两个挡板3的长度与模具5凹槽内部长度相等；保证导电金属球完全填充于各种不规则的形状处，导电金属球与工件4本体形成一个长方体导电区域；

步骤三：将多个导电金属球填充至工件4和挡板3之间的不规则处和工件4的孔洞内；利用导电金属球填充工件4不规则形状与孔洞处，减小了加热过程中工件4的整体温差；保证导电金属球完全填充，可高出工件4上表面。

步骤四：清除工件4上表面的导电金属球，使得工件4的孔洞和不规则形状处填充的金属球与工件4上表面齐平，工件4上表面无导电金属球；工件4上表面无金属球，多余的金属球收集至回收装置。

步骤五：将压板2压至工件4上表面，保证压板2与工件4完全接触，同时压板2上施加一定压力；防止工件4在加热过程中翘曲变形。

步骤六：工件4的两端处均放置有电极1，并压紧，然后通电加热工件4至所需温度；两个电极1分别为正极和负极，即电流从一个电极流进，经过工件4和导电金属球后从另一个电极流出。

步骤七：加热到预设温度后，停止通电，移除电极1、压板2和挡板3，抽出工件4，回收导电金属球；该方法几乎适用于任何固体导电金属的电阻加热。

具体实施方式三：

下面结合图1-4说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述该方法包括以下步骤：

步骤一：将模具5倾斜，使得导电金属球全部聚集于模具5的一边或一角；

步骤二：将工件4放置于模具5的内部凹槽合适位置处，工件4的下表面与模具5凹槽上表面紧密贴合，避免导电金属球进入工件4和模具5接触面之间，放平模具5；

步骤三：将挡板3放置于工件4两侧，挡板3侧面与工件4侧面接触，并且两个挡板3相互平行，两个挡板3之间的距离与工件4最大宽度相等，两个挡板3的长度与模具5凹槽内部长度相等；保证导电金属球完全填充于各种不规则的形状处，导电金属球与工件4本体形成一个长方体导电区域；

步骤四：将多个导电金属球填充至工件4和挡板3之间的不规则处和工件4的孔洞内；保证导电金属球完全填充，可高出工件4上表面。

步骤五：清除工件4上表面的导电金属球，使得工件4的孔洞和不规则形状处填充的金属球与工件4上表面齐平，工件4上表面无导电金属球；利用刮板清除工件4上表面金属球，多余的金属球被刮板刮至于工件4端面与模具5内部凹槽之间，保证工件4的孔洞和不规则形状处填充的金属球与工件4上表面齐平，工件4上表面无金属球。

步骤六：将压板2压至工件4上表面，保证压板2与工件4完全接触，同时压板2上施加一定压力；防止工件4在加热过程中翘曲变形；

步骤七：工件4的两端处均放置有电极1，并压紧，然后通电加热工件4至所需温度；两个电极1分别为正极和负极，即电流从一个电极流进，经过工件4和导电金属球后从另一个电极流出；

步骤八：加热到预设温度后，停止通电，移除电极1、压板2和挡板3，取出工件4，跳转至第一步，可继续一个新的工件4的加热；该方法几乎适用于任何固体导电金属的电阻加热。

具体实施方式四：

下面结合图1-4说明本实施方式，本实施方式对实施方式二作进一步说明，所述模具5宽度和深度均大于工件4的宽度和高度，工件4上表面的最高点低于模具5凹槽上表面的最低点，模具5的两侧边均设置有插孔，工件4的长度大于模具5的长度，工件4通过插孔插入模具5内；如图1至2所示。

具体实施方式五：

下面结合图1-4说明本实施方式，本实施方式对实施方式三作进一步说明，所述模具5内部凹槽的长度、宽度和深度均大于工件4的长度、宽度和高度，工件4上表面的最高点低于模具5凹槽上表面的最低点；如图3至4所示。

具体实施方式六：

下面结合图1-4说明本实施方式，本实施方式对实施方式二或三作进一步说明，所述模具5、挡板3和压板2均为耐高温、导热性差的非导电材料，工件4为固体导电金属。

具体实施方式七：

下面结合图1-4说明本实施方式，本实施方式对实施方式二或三作进一步说明，所述导电金属球的材质与工件4材质一致；可获得整体温差较小的温度分布；也可按照需求采用其他材质的导电金属球，从而改变不规则形状或孔洞处的温度分布；或者导电金属球的材质与工件4材质不一致。

具体实施方式八：

下面结合图1-4说明本实施方式，本实施方式对实施方式二或三作进一步说明，所述导电金属球直径应小于工件4最薄处的厚度；导电金属球直径应小于工件4最薄处的厚度，也应保证导电金属球在重力作用下能顺利与工件4分离，在这个范围内直径越小，加热过程中工件整体温差越小。

一种金属板电阻加热装置，包括电极1、压板2、挡板3、工件4和模具5，所述模具5的两侧边均设置有插孔，工件4的长度大于模具5的长度，工件4通过插孔插入模具5内，位于模具5内工件4的两侧均放置有挡板3，两个挡板3相互平行，两个挡板3之间的距离与工件4最大宽度相等，两个挡板3的长度与模具5凹槽内部长度相等，将多个导电金属球填充至工件4和挡板3之间的不规则处和工件4的孔洞内，压板2压至工件4上表面，工件4的两端处均放置有电极1；如图1至2所示。

一种金属板电阻加热装置，包括电极1、压板2、挡板3、工件4和模具5，所述模具5上设置有凹槽，工件4放置在凹槽内，工件4的两侧均放置有挡板3，两个挡板3相互平行，两个挡板3之间的距离与工件4最大宽度相等，两个挡板3的长度与模具5凹槽内部长度相等，将多个导电金属球填充至工件4和挡板3之间的不规则处和工件4的孔洞内，压板2压至工件4上表面，工件4的两端处均放置有电极1；如图3至4所示。

当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。