加熱裝置以及加熱方法
【專利摘要】一種對(duì)含有金屬的工件進(jìn)行加熱的加熱裝置，其包括：第1加熱部、第2加熱部、第1加熱器、以及第2加熱器。所述第1加熱部將工件加熱升溫至規(guī)定溫度；所述第2加熱部在被加熱的氣氛中或者在真空中，對(duì)被搬入所述第2加熱部的、通過(guò)所述第1加熱部升溫了的工件進(jìn)行加熱；所述第1加熱器設(shè)置于所述第1加熱部，對(duì)工件中的第1部位進(jìn)行加熱；所述第2加熱器設(shè)置于所述第1加熱部，對(duì)工件中的、不同于所述第1部位的第2部位進(jìn)行加熱。
【專利說(shuō)明】加熱裝置以及加熱方法
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本國(guó)際申請(qǐng)要求2012年3月28日在日本專利局提交的日本發(fā)明專利申請(qǐng)第 2012-74250號(hào)的優(yōu)先權(quán)，所述日本發(fā)明專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用而并入本文。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003] 本發(fā)明涉及一種用于對(duì)工件進(jìn)行"淬火"或"回火"等熱處理的加熱裝置以及其加 熱方法。

【背景技術(shù)】
[0004] 例如，在專利文獻(xiàn)1所記載的鋼的加熱方法中，通過(guò)對(duì)作為加熱對(duì)象的工件進(jìn)行 直接通電的直接通電加熱方式，或者使感應(yīng)電流產(chǎn)生于工件中的感應(yīng)加熱方式而對(duì)工件進(jìn) 行加熱。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開(kāi)第2003-73737號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 發(fā)明要解決的問(wèn)是頁(yè)
[0009] 但是，在直接通電加熱方式中，因?yàn)殡姌O夾持部等配置有通電電極的部位與通電 電極間等相比，實(shí)際上流動(dòng)的電流值（電流密度）小，所以發(fā)熱量小，難以使工件整體升溫 至熱處理溫度。
[0010] 感應(yīng)加熱方式通過(guò)使感應(yīng)電流產(chǎn)生于工件中而使工件發(fā)熱。因?yàn)楦袘?yīng)加熱方式 難以使得感應(yīng)電流的電流密度均勻分布于工件整體，所以難以使工件整體升溫至熱處理溫 度。
[0011] 對(duì)此，如果采用大氣爐等由被加熱的氣氛對(duì)工件進(jìn)行加熱的加熱方式，則可使工 件整體暴露于高溫氣氛中。與直接通電方式以及感應(yīng)加熱方式相比，通過(guò)使工件整體暴露 于高溫氣氛中能夠使工件整體均勻升溫至熱處理溫度。
[0012] 但是，因?yàn)樵诓捎么髿鉅t等的加熱方式中，與直接通電方式以及感應(yīng)加熱方式相 比使工件升溫至熱處理溫度所需要的時(shí)間長(zhǎng)，所以在生產(chǎn)性等方面存在困難。
[0013] 本發(fā)明的1個(gè)方面在于希望提供一種使工件整體快速升溫的加熱裝置。
[0014] 解決Ι'π!題的摶術(shù)方案
[0015] 本發(fā)明為對(duì)含有金屬的工件進(jìn)行加熱的加熱裝置，其特征在于，其包括：第1加熱 部、第2加熱部、第1加熱器、以及第2加熱器。所述第1加熱部將工件加熱升溫至規(guī)定溫 度；所述第2加熱部在被加熱的氣氛中或者在真空中，對(duì)被搬入所述第2加熱部的、通過(guò)所 述第1加熱部升溫了的工件進(jìn)行加熱；所述第1加熱器設(shè)置于所述第1加熱部，對(duì)工件中的 第1部位進(jìn)行加熱；所述第2加熱器設(shè)置于所述第1加熱部，對(duì)工件中的、不同于所述第1 部位的第2部位進(jìn)行加熱。
[0016] 由此，在本發(fā)明中，在第1加熱部中，由多個(gè)加熱器、即由第1加熱器以及第2加熱 器進(jìn)行分擔(dān)而對(duì)工件進(jìn)行加熱，因此，例如，與通過(guò)1個(gè)加熱器對(duì)工件整體進(jìn)行加熱并使之 升溫的情況相比，能夠使工件整體均勻升溫。
[0017] 此外，由于第2加熱部在被加熱的氣氛中或者在真空中對(duì)工件進(jìn)行加熱，所以與 大氣爐等一樣地，能夠使工件整體均勻升溫。在該情況下，由于在通過(guò)第2加熱部進(jìn)行加熱 之前，通過(guò)第1加熱部對(duì)工件進(jìn)行預(yù)備加熱，所以能夠使工件快速升溫。因此，在本發(fā)明中， 能夠使工件整體快速升溫。
[0018] 以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的一例進(jìn)行說(shuō)明。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式的加熱裝置1的概念圖。
[0020] 圖2是本發(fā)明的第1實(shí)施方式的第1加熱器3A的概念圖。
[0021] 圖3A是本發(fā)明的第2實(shí)施方式的第1加熱器3A的概念圖，圖3B是本發(fā)明的第2 實(shí)施方式的通電電極3C的概念圖。
[0022] 附圖標(biāo)記的說(shuō)明
[0023] 1…加熱裝置
[0024] 3…第1加熱部
[0025] 3A···第1加熱器
[0026] 3B···第2加熱器
[0027] 30·通電電極
[0028] 邪…電阻體
[0029] 3E…電極部
[0030] 5…第2加熱部
[0031] H1···通電加熱區(qū)域
[0032] H2…非通電加熱區(qū)域

【具體實(shí)施方式】
[0033] 以下所說(shuō)明的"發(fā)明的實(shí)施方式"表示實(shí)施方式的一例。即，權(quán)利要求書(shū)中所記載 的發(fā)明特定事項(xiàng)等不限于下述實(shí)施方式所示出的具體方法或結(jié)構(gòu)等。
[0034] 而且，本實(shí)施方式為將本發(fā)明的加熱裝置以及加熱方法應(yīng)用于用以對(duì)車輛用穩(wěn)定 器（以下，稱為工件。）進(jìn)行熱處理的加熱裝置中的實(shí)施方式。
[0035] 附帶說(shuō)明一下，車輛用穩(wěn)定器為連結(jié)左右的懸架裝置的金屬制的扭桿。此外，熱處 理指淬火、回火或者消除應(yīng)力退火等。
[0036](第1實(shí)施方式）
[0037] 1.加熱裝置的構(gòu)成
[0038] 圖1是表示對(duì)作為加熱對(duì)象的工件W進(jìn)行熱處理的加熱裝置1的概要的圖。在圖 1中，工件W的傳送方向用箭頭d表示。
[0039] 第1加熱部3執(zhí)行將工件W加熱升溫至規(guī)定溫度的第1加熱工序。第2加熱部5 執(zhí)行對(duì)通過(guò)第1加熱部3升溫了的工件W進(jìn)行加熱的第2加熱工序。
[0040] 如圖2所示，第1加熱部3構(gòu)成為具有第1加熱器3A以及第2加熱器3B。第1加 熱器3A為通過(guò)對(duì)工件W進(jìn)行通電而使該工件W升溫的通電加熱器。該第1加熱器3A對(duì)工 件W中的相當(dāng)于一對(duì)通電電極3C之間的部位（以下，稱為通電加熱區(qū)域（在各圖中以"H1" 表示）。）進(jìn)行加熱。
[0041] 第2加熱器3B為通過(guò)使感應(yīng)電流產(chǎn)生于工件W中而使工件升溫的感應(yīng)加熱器。該 第2加熱器3B對(duì)工件W中的不同于通電加熱區(qū)域的部位（以下，稱為非通電加熱區(qū)域（在 各圖中以"H2"表示）。）進(jìn)行加熱。
[0042] 此外，雖然不能明確地區(qū)別通電加熱區(qū)域和非通電加熱區(qū)域，但是，大致上能夠以 通電電極3C為界對(duì)通電加熱區(qū)域和非通電加熱區(qū)域進(jìn)行區(qū)別。因此，在本實(shí)施方式中，從 各通電電極3C直至工件W的端部的區(qū)域?yàn)榉峭娂訜釁^(qū)域。
[0043] 附帶說(shuō)明一下，第1加熱器3A所進(jìn)行的加熱以及第2加熱器3B所進(jìn)行的加熱可 以如圖2所示分為2個(gè)工序執(zhí)行，但是，本發(fā)明不限于此，第1加熱器3A所進(jìn)行的加熱和第 2加熱器3B所進(jìn)行的加熱也可以同時(shí)執(zhí)行。
[0044] 此外，當(dāng)?shù)?加熱器3A所進(jìn)行的加熱以及第2加熱器3B所進(jìn)行的加熱分為2個(gè) 工序執(zhí)行時(shí)，可以先執(zhí)行任意1個(gè)。在本實(shí)施方式中，在執(zhí)行第2加熱器3B所進(jìn)行的加熱 之前，先執(zhí)行第1加熱器3A所進(jìn)行的加熱。
[0045] 第2加熱部5在被加熱的氣氛中或者在真空中對(duì)通過(guò)第1加熱部3升溫了的工件 W進(jìn)行加熱。而且，在本實(shí)施方式中，作為第2加熱部5,采用電熱爐等大氣爐。而且，在氣 氛中進(jìn)行加熱時(shí)，優(yōu)選通過(guò)氮?dú)獾榷栊詺怏w的氣氛來(lái)進(jìn)行加熱。
[0046] 而且，在第1加熱部3中，使工件W升溫至熱處理溫度（例如，500°C )或者升溫至 該熱處理溫度以下的規(guī)定溫度（例如，490°C )。在第2加熱部5中，對(duì)通過(guò)第1加熱部3升 溫了的工件W進(jìn)行加熱，使其升溫至熱處理溫度。之后，使工件W的溫度在熱處理溫度下保 持預(yù)先設(shè)定的規(guī)定時(shí)間。
[0047] 而且，之后，通過(guò)空冷或者水冷等冷卻方法對(duì)結(jié)束了在第2加熱部5中的加熱處理 的工件W進(jìn)行冷卻，從而結(jié)束對(duì)工件W的熱處理。
[0048] 2.加熱裝置以及加熱方法的特征
[0049] 在本實(shí)施方式中，在第1加熱部3中，使用多個(gè)加熱器，即使用第1加熱器3A以及 第2加熱器3B通過(guò)分擔(dān)而對(duì)工件W進(jìn)行加熱。因此，例如與通過(guò)1個(gè)加熱器對(duì)工件W整體 進(jìn)行加熱并使其升溫時(shí)相比，能夠使工件W整體均勻升溫。
[0050] 此外，由于第2加熱部5在被加熱的氣氛中或者在真空中對(duì)工件W進(jìn)行加熱并保 持，因此，與大氣爐等一樣地，能夠在使工件W整體均勻升溫的狀態(tài)下，保持工件W的溫度。
[0051] 此時(shí)，因?yàn)樵谕ㄟ^(guò)第2加熱部5進(jìn)行加熱之前，通過(guò)第1加熱部3對(duì)工件W進(jìn)行預(yù) 備加熱，所以能夠在使工件W快速升溫之后，通過(guò)第2加熱部5對(duì)工件W進(jìn)行加熱并保持。 因此，在本實(shí)施方式中，能夠使工件W整體快速升溫。
[0052] 此外，因?yàn)橥ㄟ^(guò)使工件W整體快速升溫，能夠大幅度地縮短將工件W升溫至熱處理 溫度所需要的時(shí)間，所以能夠?qū)崿F(xiàn)加熱裝置1的小型化、運(yùn)作費(fèi)用的降低、以及生產(chǎn)周期的 短縮。
[0053] 此外，在本實(shí)施方式中，由于作為第1加熱器3A使用通電加熱器，所以不會(huì)過(guò)大地 受到工件W形狀的影響，而僅通過(guò)對(duì)通電電極3C進(jìn)行通電，便能夠容易地在短時(shí)間內(nèi)使通 電加熱區(qū)域整體升溫。
[0054] 但是，假如僅由第1加熱器3A、即僅由通電加熱器構(gòu)成第1加熱部3,則會(huì)因?yàn)樵?非通電加熱區(qū)域中幾乎不會(huì)流動(dòng)有電流，而存在"不能對(duì)非通電加熱區(qū)域進(jìn)行加熱"的問(wèn) 題。
[0055] 此外，假如僅由第2加熱器3B、即由感應(yīng)加熱器構(gòu)成第1加熱部3,則難以使感應(yīng) 電流的電流密度均勻分布于工件W整體。因此，產(chǎn)生于工件W內(nèi)部和表面的感應(yīng)電流的電 流密度不同，從而存在"難以使工件W整體均勻升溫且保持"的問(wèn)題。
[0056] 而且，為了通過(guò)感應(yīng)加熱器使工件W整體均勻升溫，需要采用下列加熱方法：（a) 對(duì)線圈施加低頻率的電流，（b)通過(guò)較長(zhǎng)的升溫時(shí)間對(duì)工件W進(jìn)行緩慢地升溫和加熱，或者 (c)變更頻率、輸出功率以及通電時(shí)間等條件多階段地使工件進(jìn)行升溫等。因此，不能使工 件W整體快速升溫。
[0057] 對(duì)此，在本實(shí)施方式中，對(duì)于工件W中的通電加熱區(qū)域，通過(guò)對(duì)第1加熱器3A、即對(duì) 通電加熱器進(jìn)行通電，能夠容易地使通電加熱區(qū)域整體在短時(shí)間內(nèi)均勻升溫。
[0058] 另一方面，非通電加熱區(qū)域?yàn)閺耐婋姌O3C直至工件W的端部的區(qū)域。因?yàn)榕c通 電加熱區(qū)域相比該非通電加熱區(qū)域?yàn)榉浅Ｐ〉膮^(qū)域，所以在非通電加熱區(qū)域中感應(yīng)加熱器 所產(chǎn)生的電流密度差的影響小。因此，即使是感應(yīng)加熱器，若在非通電加熱區(qū)域中，則不會(huì) 對(duì)工件W整體的升溫產(chǎn)生大的影響，從而能夠使該區(qū)域的內(nèi)部及表面均勻升溫。
[0059] 如上所述，在本實(shí)施方式的加熱裝置1中，通過(guò)感應(yīng)加熱器來(lái)彌補(bǔ)通電加熱器的 缺點(diǎn)，從而能夠使工件W整體快速升溫并進(jìn)行保持。
[0060] (第2實(shí)施方式）
[0061] 在第1實(shí)施方式中，第1加熱器3A與第2加熱器3B是分體的，但是，在本實(shí)施方 式中，第1加熱器3A和第2加熱器3B是一體的。
[0062] 即，在本實(shí)施方式中，如圖3A所示，由通過(guò)通電而發(fā)熱的電阻體3D來(lái)構(gòu)成第2加 熱器3B，并且，通電電極3C的電極部3E和電阻體3D是一體的。而且，在本實(shí)施方式中，當(dāng) 對(duì)一體化的電極部3E和電阻體3D進(jìn)行統(tǒng)稱時(shí)，將其稱為通電電極3C。
[0063] 電極部3E為用于對(duì)工件W、即對(duì)通電加熱區(qū)域進(jìn)行通電的電極，該電極部3E相當(dāng) 于第1實(shí)施方式中的通電電極3C。電阻體3D具有比電極部3E高的電阻值，并通過(guò)被通電 而發(fā)熱。
[0064] 由此，通電加熱區(qū)域發(fā)熱并升溫，并且因電阻體3D發(fā)熱通電電極3C也升溫，所以 通過(guò)升溫的通電電極3C，非通電加熱區(qū)域也被加熱并升溫。因此，僅通過(guò)對(duì)通電電極3C進(jìn) 行通電，便能夠?qū)ν娂訜釁^(qū)域以及非通電加熱區(qū)域、即對(duì)工件W整體進(jìn)行加熱并使之升 溫。
[0065] 而且，電極部3E含有例如Cu系材料（包含Cu合金。）等電阻值低的材料。另一 方面，電阻體3D含有例如具有與Fe系材料等類似的電阻特性的材料。
[0066] 附帶說(shuō)明一下，當(dāng)工件W為彈簧鋼時(shí)，電阻體3D也可以含有具有與彈簧鋼相同的 電阻值的Fe系材料。而且，對(duì)于線徑細(xì)的工件W，當(dāng)想要使通電電極3C變大時(shí)等，電阻體 3D也可以含有電阻值大于Fe系材料的不銹鋼或因科鎳合金（注冊(cè)商標(biāo)）等。
[0067] 此外，如圖3B所示，電極部3E以?shī)A著電阻體3D的方式設(shè)置在電阻體3D的兩側(cè)。 而且，如圖3A所示，一對(duì)通電電極3C配置為如下?tīng)顟B(tài)：電極部3E以?shī)A持工件W的方式與工 件W接觸。而且，在電極部3E中的、與工件W接觸的部位形成有沿著工件W的表面形狀彎 曲的接觸面。由此，通過(guò)使電極部3E和工件W的接觸面積增大，來(lái)降低在接觸部產(chǎn)生的接 觸電阻。
[0068] 另一方面，電阻體3D位于設(shè)置在通電電極3C的一對(duì)電極部3E之間、即與電極部 3E中的、不與工件W接觸的一側(cè)相連接，從而不與工件W直接接觸。而且，對(duì)于電極部3E以 及電阻體3D，即本實(shí)施方式的通電電極3C的通電條件如下所示。
[0069] 即，在本實(shí)施方式中，以使下式成立而進(jìn)行通電。
[0070] α X Rff/ (mff X Cpff) ^ RE/ (mE X CpE)
[0071] 在上式中，工件W的電阻值為RW，工件W的質(zhì)量為mW，工件W的比熱為CpW，電阻體 3D的電阻值為RE，電阻體3D的質(zhì)量為mE，電阻體3D的比熱為CpE，根據(jù)通電開(kāi)始時(shí)的電阻 體3D的溫度而確定的系數(shù)為α。
[0072] 附帶說(shuō)明一下，當(dāng)加熱裝置1連續(xù)運(yùn)行時(shí)（電阻體3D的溫度高時(shí)），本實(shí)施方式的 系數(shù)α為例如0. 7?0. 8,當(dāng)加熱裝置1開(kāi)始運(yùn)行時(shí)或者間歇運(yùn)行時(shí)（電阻體3D的溫度低 時(shí)），本實(shí)施方式的系數(shù)α為例如1。
[0073](其他實(shí)施方式）
[0074] 在上述實(shí)施方式中，第2加熱器3Β由感應(yīng)加熱器或者電阻體構(gòu)成，但是，本發(fā)明不 限于此。第2加熱器也可以是，例如：火焰加熱；通過(guò)由反射鏡對(duì)光進(jìn)行聚光而對(duì)工件W進(jìn) 行加熱的聚焦?fàn)t；通過(guò)使加熱了的固體顆粒流動(dòng)而使固體顆粒與工件W相接觸從而對(duì)工件 W進(jìn)行加熱的流化床加熱爐；向工件W噴吹被加熱的氣體的加熱手段；或者使用紅外線、等 離子體、硝石或過(guò)熱蒸氣等的加熱手段等。
[0075] 此外，在上述實(shí)施方式中，第1加熱器3Α由通電加熱器構(gòu)成，但是，本發(fā)明不限于 此。第1加熱器3Α也可以是，例如，上述加熱手段的任一種。
[0076] 此外，在上述實(shí)施方式中，將穩(wěn)定器作為工件W對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明。但是，本發(fā) 明的適用對(duì)象不限于穩(wěn)定器，也可以將線圈彈簧、扭桿、板彈簧等其他的金屬制品作為加熱 對(duì)象。
[0077] 此外，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不脫離權(quán)利要求書(shū)中所記載的本發(fā)明主 旨的范圍內(nèi)可以以各種形式實(shí)施。
[0078] 而且，對(duì)于不需要在非通電區(qū)域進(jìn)行熱處理的工件W，也可以采用廢除第2加熱器 3Β的第1加熱部3。附帶說(shuō)明一下，"不需要在非通電區(qū)域進(jìn)行熱處理的工件W"是指，例如， (a)制品的規(guī)格上，不需要進(jìn)行熱處理的工件W，（b)熱處理后，切斷除去非通電區(qū)域的工件 W等。
【權(quán)利要求】
1. 一種加熱裝置，其為對(duì)含有金屬的工件進(jìn)行加熱的加熱裝置，其特征在于，包括： 第1加熱部，所述第1加熱部將工件加熱升溫至規(guī)定溫度； 第2加熱部，所述第2加熱部在被加熱的氣氛中或者在真空中，對(duì)被搬入所述第2加熱 部的、通過(guò)所述第1加熱部升溫了的工件進(jìn)行加熱； 第1加熱器，所述第1加熱器設(shè)置于所述第1加熱部，對(duì)工件中的第1部位進(jìn)行加熱； 以及 第2加熱器，所述第2加熱器設(shè)置于所述第1加熱部，對(duì)工件中的、不同于所述第1部 位的第2部位進(jìn)行加熱。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱裝置，其特征在于， 所述第1加熱器為通過(guò)對(duì)工件進(jìn)行通電而使工件升溫的通電加熱器， 所述第2加熱器為通過(guò)使感應(yīng)電流產(chǎn)生于工件中而使工件升溫的感應(yīng)加熱器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的加熱裝置，其特征在于， 所述第1部位為工件中相當(dāng)于所述通電加熱器的通電電極間的部位， 所述第2部位為工件中除了相當(dāng)于所述通電電極間的部位之外的部位。
4. 一種加熱方法，其為對(duì)含有金屬的工件進(jìn)行加熱的加熱方法，其特征在于，包括： 第1加熱工序，所述第1加熱工序?qū)⒐ぜ訜嵘郎刂烈?guī)定溫度；以及 第2加熱工序，所述第2加熱工序在被加熱的氣氛中或者在真空中，對(duì)被搬入所述第2 加熱工序的、通過(guò)所述第1加熱工序升溫了的工件進(jìn)行加熱， 在所述第1加熱工序中，通過(guò)第1加熱器對(duì)工件中的第1部位進(jìn)行加熱，并且，通過(guò)第 2加熱器對(duì)工件中不同于所述第1部位的第2部位進(jìn)行加熱。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的加熱方法，其特征在于， 所述第1加熱器為通過(guò)對(duì)工件進(jìn)行通電而使工件升溫的通電加熱器， 所述第2加熱器為通過(guò)使感應(yīng)電流產(chǎn)生于工件中而使工件升溫的感應(yīng)加熱器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的加熱方法，其特征在于， 所述第1部位為工件中相當(dāng)于所述通電加熱器的通電電極間的部位， 所述第2部位為工件中除了相當(dāng)于所述通電電極間的部位之外的部位。
【文檔編號(hào)】C21D1/42GK104204232SQ201380017098
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2013年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月28日
【發(fā)明者】伊藤?gòu)? 鈴木秀和 申請(qǐng)人:中央發(fā)條株式會(huì)社