ES2712495T3 - Método de calentamiento, aparato de calentamiento y método para la fabricación de artículos moldeados a presión - Google Patents
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Abstract
Un método de calentamiento que comprende: colocar un par de electrodos (10) en una pieza de trabajo (W) a lo largo de una primera dirección, teniendo el par de electrodos (10) una longitud que se extiende a través de una región objetivo de calentamiento de la pieza de trabajo (W) en la primera dirección; y mover al menos uno de los electrodos (11) en una segunda dirección perpendicular a la primera dirección sobre la región objetivo de calentamiento mientras se aplica corriente eléctrica al par de electrodos (10), para calentar la región objetivo de calentamiento mediante un calentamiento de resistencia directa; caracterizado por comprender, además ajuste de una distribución de presión de contacto entre al menos uno de los electrodos (11) y la pieza de trabajo (W) a lo largo de la primera dirección, con una pluralidad de regiones (B1-Bm) de segmento definidas dividiendo la región objetivo de calentamiento de manera que las regiones (B1-Bm) de segmento estén dispuestas una al lado de la otra en la primera dirección, y de acuerdo con una longitud (b1-bm) de cada una de las regiones (B1-Bm) del segmento entre el par de electrodos (10), para ajustar una temperatura de calentamiento de cada una de las regiones del segmento de la región objetivo de calentamiento.
Description
DESCRIPCION
Metodo de calentamiento, aparato de calentamiento y metodo para la fabricacion de articulos moldeados a presion
Campo tecnico
La presente invencion se refiere a un metodo de calentamiento y a un aparato de calentamiento para calentar una pieza de trabajo de placa mediante un calentamiento por resistencia directa, y a un metodo para fabricar un articulo moldeado a presion.
Antecedentes de la tecnica
Los metodos para calentar piezas de trabajo de acero incluyen calentamiento indirecto y calentamiento directo. El calentamiento indirecto incluye, por ejemplo, un calentamiento de horno. El calentamiento directo incluye, por ejemplo, un calentamiento por induccion y un calentamiento por resistencia directa. En el calentamiento por induccion, la corriente de Foucault se aplica a una pieza de trabajo por induccion electromagnetica para calentar la pieza de trabajo. En el calentamiento por resistencia directa, la corriente electrica se aplica directamente a una pieza de trabajo para calentar la pieza de trabajo.
De acuerdo con un primer metodo de calentamiento de la tecnica relacionada, una pieza de trabajo de placa que tiene una region objetivo de calentamiento cuya anchura varia a lo largo de una direccion longitudinal de la pieza de trabajo se calienta mediante un calentamiento de resistencia directa. La region objetivo de calentamiento se divide en una pluralidad de regiones de segmento en forma de tira dispuestas una al lado de la otra en la direccion longitudinal de la pieza de trabajo. Se proporciona un par de electrodos para cada region de segmento. La corriente electrica se aplica a cada par de electrodos para que la region del objetivo de calentamiento se caliente uniformemente (ver, por ejemplo, JP3587501B2).
Tambien segun un segundo metodo de calentamiento de la tecnica relacionada, una pieza de trabajo de placa que tiene una region objetivo de calentamiento cuya anchura varia a lo largo de una direccion longitudinal de la pieza de trabajo se calienta mediante un calentamiento de resistencia directa. La region objetivo de calentamiento de la pieza de trabajo tiene una anchura que disminuye monotonamente desde un extremo hacia el otro extremo en la direccion longitudinal. Se coloca un par de electrodos en la parte del extremo ancho de la region del objetivo de calentamiento de la pieza de trabajo, y uno de los electrodos se mueve hacia la porcion del extremo estrecho mientras aplica la corriente electrica al par de electrodos para que la region objetivo de calentamiento se caliente uniformemente (ver, por ejemplo, JP2013-114942A).
De acuerdo con el primer metodo de calentamiento de la tecnica relacionada, una configuracion de un aparato de calentamiento es complicada porque se requieren multiples pares de electrodos para una region objetivo de calentamiento. Por otra parte, segun el segundo metodo de calentamiento de la tecnica relacionada, una region objetivo de calentamiento puede calentarse uniformemente mediante un solo par de electrodos. De este modo, la configuracion del aparato de calentamiento puede simplificarse.
Sin embargo, cuando la region del objetivo de calentamiento cuyo ancho varia a lo largo de su direccion longitudinal se divide en una pluralidad de regiones de segmentos en forma de tira, de manera que las regiones del segmento estan dispuestas lado a lado en la direccion del ancho de la region del objetivo de calentamiento, las longitudes de las regiones de segmento entre el par de electrodos son diferentes entre si, y las resistencias de las regiones de segmento tambien son diferentes entre si. La corriente electrica que fluye a traves de una region de segmento que tiene una longitud relativamente larga entre el par de electrodos, es decir, que tiene una resistencia relativamente grande, es relativamente pequena. Por lo tanto, la cantidad de calor generado en la region del segmento es relativamente pequena. Por lo tanto, en el segundo metodo de calentamiento de la tecnica relacionada, la distribucion de temperatura a lo largo de la direccion de la anchura de la region objetivo de calentamiento puede no ser uniforme. El documento WO 2013/081180 A1 describe un metodo de calentamiento, que comprende colocar un par de electrodos en una pieza de trabajo a lo largo de una primera direccion, teniendo el par de electrodos una longitud que se extiende a traves de una region objetivo de calentamiento de la pieza de trabajo en la primera direccion; y mover al menos uno de los electrodos en una segunda direccion perpendicular a la primera direccion sobre la region objetivo de calentamiento mientras se aplica corriente electrica al par de electrodos para calentar la region objetivo de calentamiento mediante un calentamiento de resistencia directa. El documento US 2014/209597 A1 describe un dispositivo de calentamiento electrico con un par de electrodos para aplicar una corriente electrica a una pieza de trabajo, y un par de abrazaderas para fijar la pieza de trabajo.
Resumen
Los aspectos ilustrativos de la presente invencion proporcionan un metodo de calentamiento y un aparato de calentamiento capaz de calentar uniformemente una region objetivo de calentamiento de una pieza de trabajo y tambien capaz de proporcionar una distribucion de temperatura deseada en la region objetivo de calentamiento de la pieza de trabajo.
De acuerdo con un aspecto ilustrativo de la presente invencion, un metodo de calentamiento incluye colocar un par de electrodos en una pieza de trabajo a lo largo de una primera direccion, teniendo el par de electrodos una longitud que se extiende a traves de una region objetivo de calentamiento de la pieza de trabajo en la primera direccion, mover al menos uno de los electrodos en una segunda direccion perpendicular a la primera direccion sobre la region del objetivo de calentamiento mientras se aplica corriente al par de electrodos, para calentar la region objetivo de calentamiento mediante un calentamiento directo por resistencia, y ajustar una distribucion de presion de contacto entre al menos uno de los electrodos y la pieza de trabajo a lo largo de la primera direccion, con una pluralidad de regiones de segmento que se definen dividiendo la region objetivo de calentamiento de manera que las regiones de segmento esten dispuestas una al lado de la otra en la primera direccion, y de acuerdo con una longitud de cada una de las regiones de segmento entre el par de electrodos, para ajustar una temperatura de calentamiento de cada una de las regiones de segmento de la region objetivo de calentamiento.
De acuerdo con otro aspecto ilustrativo de la presente invencion, un aparato de calentamiento incluye un par de electrodos dispuestos para extenderse a traves de una region objetivo de calentamiento de una pieza de trabajo en una primera direccion, una unidad de suministro de energia configurada para suministrar corriente electrica al par de electrodos, una seccion movil configurada para mover al menos uno de los electrodos en una segunda direccion perpendicular a la primera direccion sobre la region del objetivo de calentamiento, un prensador configurado para presionar al menos uno de los electrodos contra la pieza de trabajo de modo que se pueda ajustar una distribucion de la presion de contacto contra la pieza de trabajo a lo largo de la primera direccion, y una unidad de control configurada para controlar el prensador, con una pluralidad de regiones de segmento que se definen dividiendo la region de destino de calentamiento de manera que las regiones de segmento esten dispuestas una junto a la otra en la primera direccion, y de acuerdo con una longitud de cada una de las regiones de segmento entre el par de electrodos, para ajustar la distribucion de la presion de contacto a lo largo de la primera direccion.
De acuerdo con otro aspecto ilustrativo de la presente invencion, se proporciona un metodo para fabricar un articulo moldeado a presion. El metodo incluye calentar una pieza de trabajo de placa mediante el metodo de calentamiento descrito anteriormente, y aplicar presion a la pieza de trabajo de placa con un molde de prensa para realizar el moldeado en caliente de la pieza de trabajo de placa.
Otros aspectos y ventajas de la invencion seran evidentes a partir de la siguiente descripcion, los dibujos y las reivindicaciones.
Breve descripcion de los dibujos
[figura 1A] La figura 1A es una vista en planta de un ejemplo de una pieza de trabajo a calentar segun una realizacion de la presente invencion.
[figura 1B] La figura 1B es una vista frontal de la pieza de trabajo de la figura 1 A.
[figura 2A] La figura 2A es una vista frontal de un ejemplo de un aparato de calentamiento de acuerdo con una realizacion de la presente invencion.
[figura 2B] La figura 2B es una vista en planta que ilustra un par de electrodos del aparato de calentamiento junto con la pieza de trabajo.
[figura 2C] La figura 2C es un lado del aparato de calentamiento.
[figura 3A] La figura 3A es una vista en planta que ilustra un ejemplo de calentamiento por resistencia directa de acuerdo con una realizacion de la presente invencion.
[figura 3B] La figura 3B es otra vista en planta que ilustra el metodo de calentamiento por resistencia directa.
[figura 4] La figura 4 es un diagrama que ilustra un concepto de un ajuste de la corriente electrica aplicada entre los electrodos y un ajuste de la velocidad de movimiento de un electrodo movil de acuerdo con el metodo de calentamiento por resistencia directa de las figuras 3A y 3B.
[figura 5] La figura 5 es un grafico que muestra ejemplos de una relacion entre un tiempo transcurrido desde el inicio del calentamiento y una posicion del electrodo movil, una relacion entre el movimiento del electrodo movil y la corriente electrica aplicada entre el par de electrodos, y una distribucion de la temperatura a lo largo de la direccion longitudinal de la pieza de trabajo al final del calentamiento, de acuerdo con el metodo de calentamiento por resistencia directa de las figuras 3A y 3B.
[figura 6] La figura 6 es un grafico que muestra otros ejemplos de una relacion entre un tiempo transcurrido desde el inicio del calentamiento y una posicion del electrodo movil, una relacion entre el movimiento del electrodo movil y la corriente electrica aplicada entre el par de electrodos, y una distribucion de la temperatura a lo largo de la direccion longitudinal de la pieza de trabajo al final del calentamiento, de acuerdo con el metodo de calentamiento por resistencia directa de las figuras 3A y 3B.
[figura 7] La figura 7 es una vista en planta que ilustra los detalles del metodo de calentamiento por resistencia directa de las figuras 3A y 3B.
[figura 8] La figura 8 es un diagrama que ilustra un circuito electricamente equivalente del metodo de calentamiento por resistencia directa de la figura 7.
[figura 9A] La figura 9A es una vista que muestra una distribucion de la presion de contacto entre un electrodo movil y una pieza de trabajo en el ejemplo 1 de prueba.
[figura 9B] La figura 9B es una vista que muestra la distribucion de la temperatura de una pieza de trabajo que ha sido calentada por una resistencia directa en el ejemplo 1 de prueba.
[figuralOA] La figura 10A es una vista que muestra una distribucion de la presion de contacto entre un electrodo movil y una pieza de trabajo en el ejemplo 2 de prueba.
[figura 10B] La figura 10B es una vista que muestra la distribucion de la temperatura de una pieza de trabajo que ha sido calentada por una resistencia directa en el ejemplo 2 de prueba.
Descripcion de las realizaciones
A continuacion, se describiran en detalle realizaciones de la presente invencion con referencia a los dibujos.
Las figuras 1A y 1B ilustran un ejemplo de una pieza de trabajo W de acuerdo con una realizacion de la presente invencion. La pieza de trabajo W mostrada es un material de banda con un espesor constante. La dimension de la pieza de trabajo W en su direccion de ancho (primera direccion) disminuye monotonamente desde un extremo R hacia el otro extremo L a lo largo de la direccion longitudinal (segunda direccion) de la pieza de trabajo W. En este ejemplo, toda la pieza de trabajo W es una region de destino de calentamiento.
Las figuras 2A a 2C ilustran un ejemplo de un aparato de calentamiento configurado para calentar la pieza de trabajo W.
Un aparato 1 de calentamiento tiene un par de electrodos 10 que incluyen electrodos 11, 12, una unidad 13 de suministro de energia, una seccion 14 movil, un prensador 15 y una unidad 16 de control.
Los electrodos 11, 12 que forman el par de electrodos 10 estan dispuestos a traves de la pieza de trabajo W (region objetivo de calentamiento) en su direccion de anchura. En este ejemplo, el electrodo 11 esta soportado por la seccion 14 movil para que pueda moverse en la direccion longitudinal de la pieza de trabajo W, mientras que el electrodo 12 esta dispuesto en la porcion R del extremo ancho de la pieza de trabajo W y se fija en su lugar. Alternativamente, el electrodo 12 tambien puede estar soportado por una seccion 14 movil para poder moverse en la direccion longitudinal de la pieza de trabajo W.
El electrodo 11 movil incluye una porcion 11a de electrodo principal y una porcion 11b de electrodo auxiliar que sostiene la pieza de trabajo W en la direccion del grosor de este. El electrodo 12 fijo que se va a fijar en la pieza de trabajo W tambien incluye una porcion 12a de electrodo principal y una porcion 12b de electrodo auxiliar que sostiene la pieza de trabajo W en la direccion del grosor de este. La porcion 11a de electrodo principal y la porcion 11b de electrodo auxiliar del electrodo 11 movil estan configuradas como rodillos respectivamente. Cuando el electrodo 11 movil es movido por la seccion 14 movil, la porcion 11a de electrodo principal y la porcion 11b de electrodo auxiliar ruedan sobre la superficie de la pieza de trabajo W mientras hacen contacto con la pieza de trabajo W.
La porcion 11a de electrodo principal del electrodo 11 movil rueda sobre una barra 11d conductora a traves de un rodillo 11c auxiliar. La barra 11d conductora se extiende en la direccion longitudinal de la pieza de trabajo W. La barra 11d conductora esta conectada a la unidad 13 de fuente de alimentacion. Se suministra una corriente electrica desde la unidad 13 de fuente de alimentacion a la porcion 11a de electrodo principal a traves de la barra 11d conductora y el rodillo 11c auxiliar. La porcion 11a de electrodo principal y la porcion 11b de electrodo auxiliar pueden estar conectadas electricamente entre si de modo que la corriente electrica pueda suministrarse a la porcion 11a de electrodo principal y a la porcion 11b de electrodo auxiliar.
El prensador 15 esta configurado para ajustar la distribucion de la presion de contacto en la direccion de la anchura entre al menos uno del par de electrodos 10 y la pieza de trabajo W. En el ejemplo ilustrado, el prensador 15 incluye un primer prensador 15a configurado para ajustar la distribucion de la presion de contacto entre el electrodo 11 movil y la pieza de trabajo W y un segundo prensador 15b configurado para ajustar la distribucion de la presion de contacto entre el electrodo 12 fijo y la pieza de trabajo W.
El primer prensador 15a incluye, por ejemplo, una pluralidad de elementos de presion, tales como cilindros, provistos a intervalos a lo largo de la porcion 11b de electrodo auxiliar del electrodo 11 movil y accionados independientemente entre si. Una serie de ubicaciones en la porcion 11b del electrodo auxiliar son presionadas por
los respectivos elementos de presion para ajustar la distribution de la presion de contacto entre la pieza de trabajo W y el electrodo 11 movil.
El segundo prensador 15b tambien puede configurarse de la misma manera. Es decir, el segundo prensador 15b puede incluir una pluralidad de elementos de presion, tales como cilindros, provistos a intervalos a lo largo de la porcion 12b de electrodo auxiliar del electrodo 12 fijo y accionados independientemente entre si. Los elementos de presion presionan una pluralidad de ubicaciones en la porcion 12b del electrodo auxiliar para ajustar la distribucion de la presion de contacto entre el electrodo 12 fijo y la pieza de trabajo W.
La unidad 13 de fuente de alimentacion esta configurada para suministrar corriente CC o CA al par de electrodos 10 bajo el control de la unidad 16 de control. La seccion 14 movil esta configurada para mover el electrodo 11 movil en la direccion longitudinal de la pieza de trabajo W bajo el control de la unidad 16 de control. El prensador 15 esta configurado para ajustar la distribucion de la presion de contacto entre cada uno de los electrodos 11 moviles y el electrodo 12 fijo y la pieza de trabajo W bajo el control de la unidad 16 de control.
A continuacion, se describira un metodo para calentar la pieza de trabajo W mediante calentamiento por resistencia directa utilizando el aparato 1 de calentamiento.
Las figuras 3A y 3B son vistas en planta de un ejemplo en el que la temperatura de calentamiento de la pieza de trabajo W se controla en la direccion longitudinal de la pieza de trabajo W. El electrodo 11 movil esta dispuesto en la porcion R del extremo de la pieza de trabajo W donde esta dispuesto el electrodo 12 fijo. Luego, se aplica corriente electrica al par de electrodos 10. En ese estado, el electrodo 11 movil se mueve desde la porcion R del extremo de la pieza de trabajo W hacia la porcion L del extremo de esta.
Cuando el electrodo 11 movil se mueve desde la porcion R del extremo de la pieza de trabajo W hacia la porcion L del extremo de esta, la corriente electrica aplicada entre el par de electrodos 10 y/o la velocidad de movimiento del electrodo 11 movil se ajustan adecuadamente. Por lo tanto, la temperatura de calentamiento de cada region del segmento Ai (i = 1,2, 3, ... n) en la que la pieza de trabajo W esta virtualmente dividida en la direccion longitudinal de la misma se puede ajustar individualmente.
Por ejemplo, teniendo la pieza de trabajo W una anchura que disminuye monotonamente a lo largo de la direccion de movimiento del electrodo 11 movil moviendose en la direccion longitudinal de la pieza de trabajo W, en otras palabras, La pieza de trabajo W tiene un area de seccion transversal que disminuye monotonamente a lo largo de la direccion de movimiento del electrodo 11 movil, es decir, la resistencia por unidad de longitud de la pieza de trabajo W aumenta de manera monotona, la pieza de trabajo W puede calentarse uniformemente a lo largo de la direccion longitudinal.
La figura 4 muestra el concepto de ajuste de la corriente electrica aplicada entre el par de electrodos 10 y el ajuste de la velocidad de movimiento del electrodo 11 movil cuando la pieza de trabajo W se calienta uniformemente a lo largo de la direccion longitudinal.
Dado que Ii es una corriente electrica aplicada cuando el electrodo 11 movil pasa a traves de cada region Ai del segmento con una unidad de longitud Dl, y siendo ti un tiempo de aplicacion actual (segundos), la temperatura (cantidad de aumento de temperatura) qi en la region Ai del segmento se puede obtener mediante la siguiente expresion, porque la region Ai del segmento se calienta despues de que el electrodo 11 movil pasa a traves de la region A i del segmento.
donde re es la resistividad (QXm), r es la densidad (kg/m3), c es el calor especifico (J/kgX°C) y ai es el area de la seccion transversal (m2) de la region del segmento Ai.
La temperatura qi en cada region Ai del segmento se puede hacer uniforme como q1 = q2 = ... = qn si la corriente Ii aplicada o el tiempo ti de aplicacion actual (velocidad de movimiento del electrodo Vi) para cada region Ai del segmento se ajusta para satisfacer la siguiente expresion. Cuando la velocidad es constante, solo la corriente Ii aplicada puede ajustarse porque el tiempo ti de aplicacion actual es constante. Cuando la corriente es constante, solo el tiempo ti de aplicacion actual puede ajustarse porque la corriente Ii aplicada es constante. Tanto la corriente Ii aplicada como el tiempo ti de aplicacion actual pueden ajustarse.
Cuando el electrodo 12 fijo se fija a la porcion R del extremo de la pieza de trabajo W y el electrodo 11 movil se mueve desde la porcion R del extremo de la pieza de trabajo W hacia la porcion L del extremo de la misma, una seccion de aplicacion actual colocada entre el electrodo 11 movil y el electrodo 12 fijo en la pieza de trabajo W se expande gradualmente desde el lado de la porcion R del extremo donde la resistencia por unidad de longitud en la direccion de movimiento del electrodo 11 movil es relativamente pequena.
En consecuencia, el tiempo de aplicacion actual t1 difiere de una region de segmento Ai a otra. El tiempo de aplicacion actual es mas largo en una region de segmento mas cercana a la porcion R del extremo. Cuando se aplica la misma corriente a una region de segmento en el lado de la porcion R del extremo y a una region de segmento en el lado de la porcion L del extremo al mismo tiempo, la cantidad de calor es menor en la region del segmento en el lado de la porcion R del extremo donde la resistencia por unidad de longitud en la direccion de movimiento del electrodo 11 movil es relativamente pequena.
Por lo tanto, en funcion de la variacion en la resistencia por unidad de longitud en la direccion de movimiento del electrodo 11 movil, la corriente electrica aplicada entre el par de electrodos 10 y/o la velocidad de movimiento del electrodo 11 movil se ajustan de acuerdo con la relacion con el tiempo de aplicacion actual ti para cada region Ai de segmento, con el fin de ajustar la cantidad de calor generado en la region del segmento Ai. De esta manera, la pieza de trabajo W puede calentarse uniformemente en la direccion longitudinal.
Las figuras 5 y 6 muestran ejemplos de una relacion entre un tiempo transcurrido desde el inicio del calentamiento y una posicion del electrodo 11 movil, una relacion entre el movimiento del electrodo 11 movil y la corriente electrica aplicada entre el par de electrodos 10, y una distribucion de temperatura a lo largo de la direccion longitudinal de la pieza de trabajo W al final del calentamiento. En las figuras 5 y 6, la posicion del electrodo 11 movil se expresa en una distancia desde el origen como la posicion inicial (en la porcion R del extremo de la pieza de trabajo W) del electrodo 11 movil al comienzo del calentamiento.
En el ejemplo que se muestra en la figura 5, el electrodo 11 movil se mueve a una velocidad constante desde la porcion R del extremo de la pieza de trabajo W hacia la porcion L del extremo de esta, mientras que la corriente electrica aplicada entre el par de electrodos 10 se ajusta para disminuir gradualmente. El electrodo 11 movil se mantiene en la porcion L del extremo durante un tiempo predeterminado despues de que el electrodo 11 movil alcance la porcion L del extremo, durante el cual se aplica la misma cantidad de corriente electrica que en el momento en que el electrodo 11 movil ha alcanzado la porcion L del extremo se aplica al par de electrodos 10. Al ajustar la corriente electrica de esta manera, la pieza de trabajo W se calienta uniformemente en la direccion longitudinal.
En el ejemplo que se muestra en la figura 6, se aplica una corriente electrica constante al par de electrodos 10, mientras que el electrodo 11 movil se mueve desde la porcion R del extremo de la pieza de trabajo W hacia la porcion L del extremo de esta y la velocidad de movimiento se ajusta para aumentar gradualmente. El electrodo 11 movil se mantiene en la porcion L del extremo durante un tiempo predefinido despues de que el electrodo 11 movil alcanza la porcion L del extremo, durante el cual se aplica una corriente electrica constante al par de electrodos 10. Al ajustar la velocidad de esta manera, la pieza de trabajo W se calienta uniformemente en la direccion longitudinal.
La figura 7 ilustra un ejemplo en el que la temperatura de calentamiento de la pieza de trabajo W se controla en la direccion de la anchura de la pieza de trabajo W. Como se muestra en la figura 7, la seccion de la pieza de trabajo W donde la corriente electrica aplicada entre el electrodo 11 movil y el electrodo 12 fijo durante el movimiento del electrodo 11 movil desde la porcion R del extremo de la pieza de trabajo W hacia la otra porcion L del extremo de la pieza de trabajo W se divide en una pluralidad de regiones de segmento Bj (j = 1, 2, 3 ... m) dispuestas de lado a lado en la direccion del ancho de la pieza de trabajo W.
En la pieza de trabajo W, cuyo ancho disminuye monotonamente en la direccion de movimiento del electrodo 11 movil, las longitudes bj de la respectiva region del segmento Bj (j = 1, 2, 3 ... m) entre el par de electrodos son diferentes entre si, y sus resistencias electricas tambien son diferentes entre si en consecuencia. En el ejemplo ilustrado, la longitud entre el par de electrodos es mayor en un lado de una region Bm de segmento a lo largo de un lado de la pieza de trabajo W que en un lado de una region Bi de segmento a lo largo del otro lado de la pieza de trabajo W, y la resistencia electrica tambien es mayor en el lado de la region Bm del segmento en consecuencia.
La figura 8 ilustra un circuito electricamente equivalente con el que cada region Bj de segmento se calienta mediante un calentamiento de resistencia directa. El circuito equivalente puede expresarse como un circuito en el que la resistencia Rsj electrica (W) de la pieza de trabajo W en la region del segmento Bj, la resistencia Rc1j de contacto (W) entre la pieza de trabajo W y el electrodo 11 movil en la region Bj del segmento, y la resistencia Rc2j de contacto
(W) entre la pieza de trabajo W y el electrodo 12 fijo en la region del segmento Bj estan conectados en serie. En el ejemplo que se muestra en la Fig. 7, la resistencia electrica Rs aumenta en el lado de la region del segmento Bm. Aqui, si el electrodo 11 movil esta en contacto uniforme con la pieza de trabajo W y la resistencia de contacto es uniforme como Rc1i =Rcl2=...=Rc1m, y si el electrodo 12 fijo tambien esta en contacto uniforme con la pieza de trabajo W y la resistencia de contacto es uniforme ya que Rc21=Rc22=...=Rc2m, la corriente que fluye a traves de la region Bm del segmento cuya resistencia Rs electrica es relativamente grande es relativamente pequena, y la cantidad de calor generado en la region Bm del segmento es relativamente pequena en consecuencia.
Aqui, cada resistencia Rc1j o Rc2j de contacto disminuye de acuerdo con el aumento en el area de contacto entre la pieza de trabajo W y el electrodo 11 movil o el electrodo 12 fijo en la region Bj de segmento. En relacion con la presion de contacto entre la pieza de trabajo W y el electrodo 11 movil o el electrodo 12 fijo en el segmento region Bj, el area de contacto tambien aumenta a medida que aumenta la presion de contacto.
Por lo tanto, basandose en la relacion con la resistencia Rsj electrica, es decir, basandose en la relacion con la distancia bj entre el par de electrodos en la region Bj de segmento, la presion de contacto entre la pieza de trabajo W y el electrodo 11 movil o el electrodo 12 fijo en la region Bj del segmento se ajusta para ajustar la resistencia de contacto Rc1j o Rc2j . Por lo tanto, la cantidad de calor generado en la pieza de trabajo W en la region Bj del segmento se puede ajustar de manera que la temperatura de calentamiento de la pieza de trabajo W se pueda controlar en la direccion de la anchura de la pieza de trabajo W.
Por ejemplo, cuando aumenta la presion de contacto entre la pieza de trabajo W y el electrodo 11 movil o el electrodo 12 fijo en el lado de la region Bm de segmento cuya resistencia electrica Rs es relativamente grande, el trabajo W se puede calentar uniformemente en la direccion de la anchura. En combinacion con el ajuste de corriente mostrado en la figura 5 o el ajuste de velocidad del electrodo 11 movil mostrado en la figura 6, el trabajo W puede calentarse uniformemente.
Los ejemplos de prueba se describiran a continuacion.
En cada ejemplo de prueba, como se muestra en las figuras 3A y 3B, el par de electrodos 10 se dispuso en la porcion R del extremo ancho de la pieza de trabajo W, y uno de los pares de electrodos 10, el electrodo 11, se movio hacia la porcion L del extremo estrecho para calentar la pieza de trabajo W uniformemente a lo largo de la direccion longitudinal mediante un calentamiento de resistencia directa.
La figura 9A muestra una distribucion de la presion de contacto entre el electrodo 11 movil y la pieza de trabajo W en el ejemplo 1 de prueba, y la figura 9B muestra una distribucion de la temperatura de la pieza de trabajo W que ha sido calentada por un calentamiento de resistencia directa en el ejemplo 1 de prueba. La figura 10A muestra una distribucion de la presion de contacto entre cada porcion del electrodo 11 movil y la pieza de trabajo W en el ejemplo 2 de prueba, y la figura 10B muestra una distribucion de la temperatura de la pieza de trabajo W que se ha calentado mediante un calentamiento de resistencia directa en el ejemplo 2 de prueba.
La distribucion de la presion de contacto entre el electrodo 11 movil y la pieza de trabajo W se detecto utilizando papel sensible a la presion. En la figura 9A y en la figura10A, la distribucion de la presion de contacto entre el electrodo 11 movil y la pieza de trabajo W se muestra mediante un patron de color del papel sensible a la presion. En la figura 9B y la figura 10B, la distribucion de la temperatura de la pieza de trabajo W se expresa en escala de grises y la temperatura mas alta se expresa en un tono claro.
En el ejemplo 1 de prueba, como se muestra en la figura 9A, la presion de contacto entre el electrodo 11 movil y la pieza de trabajo W en una region A en el lado de la porcion R del extremo ancho de la pieza de trabajo W era demasiado pequena para ser detectada por el papel sensible a la presion. En la distribucion de la temperatura de la pieza de trabajo W que se habia calentado mediante un calentamiento de resistencia directa, como se muestra en la figura 9B, la temperatura en la region A fue relativamente baja, mientras que la temperatura en una region B dispuesta al lado de la region A en la direccion de la anchura de la pieza de trabajo W fue relativamente alta.
En el ejemplo 2 de prueba, como se muestra en la figura 10A, la distribucion de la presion de contacto entre el electrodo 11 movil y la pieza de trabajo W se ajusto de modo que la presion de contacto en la region A entre el electrodo 11 movil y la pieza de trabajo W se pudiera hacer sustancialmente igual a la presion de contacto en la region B. Despues de calentar la pieza de trabajo W mediante un calentamiento por resistencia directa, como se muestra en la figura 10B, se resolvio y ecualizo la variacion de temperatura en el lado de la porcion R del extremo ancho en el ejemplo 1 de prueba.
El metodo de calentamiento descrito anteriormente se puede aplicar, por ejemplo, a un proceso de endurecimiento basado en el enfriamiento rapido despues del calentamiento, o puede aplicarse a un metodo para fabricar un articulo moldeado a presion mediante moldeo en caliente con presion aplicada por un molde a presion en un estado de alta temperatura despues del calentamiento. De acuerdo con el metodo de calentamiento mencionado anteriormente, el equipo para calentar puede tener una configuracion simple de modo que el equipo para calentar se pueda colocar cerca de una maquina de prensa o integrarse integralmente en la maquina de prensa. Por consiguiente, una pieza
de trabajo de placa puede moldearse a presion en poco tiempo despues del calentamiento. Por lo tanto, una caida de temperatura en la pieza de trabajo de placa calentada puede suprimirse para reducir la perdida de energia. Ademas, se puede evitar que la supeficie de la pieza de trabajo de placa se oxide, de modo que se pueda fabricar un articulo moldeado a presion de alta calidad.
Esta solicitud se basa en la Solicitud de Patente Japonesa No. 2015-043557 presentada el 5 de marzo de 2015, cuyo contenido completo se incorpora aqui como referencia.
Claims (8)
1. Un metodo de calentamiento que comprende:
colocar un par de electrodos (10) en una pieza de trabajo (W) a lo largo de una primera direccion, teniendo el par de electrodos (10) una longitud que se extiende a traves de una region objetivo de calentamiento de la pieza de trabajo (W) en la primera direccion; y
mover al menos uno de los electrodos (11) en una segunda direccion perpendicular a la primera direccion sobre la region objetivo de calentamiento mientras se aplica corriente electrica al par de electrodos (10), para calentar la region objetivo de calentamiento mediante un calentamiento de resistencia directa;
caracterizado por comprender, ademas
ajuste de una distribucion de presion de contacto entre al menos uno de los electrodos (11) y la pieza de trabajo (W) a lo largo de la primera direccion, con una pluralidad de regiones (B1-Bm) de segmento definidas dividiendo la region objetivo de calentamiento de manera que las regiones (B1-Bm) de segmento esten dispuestas una al lado de la otra en la primera direccion, y de acuerdo con una longitud (b1-bm) de cada una de las regiones (B1-Bm) del segmento entre el par de electrodos (10), para ajustar una temperatura de calentamiento de cada una de las regiones del segmento de la region objetivo de calentamiento.
2. El metodo de calentamiento de acuerdo con la reivindicacion 1, en donde las regiones (B1-Bm) de segmento incluyen una region de segmento largo y una region de segmento corto, la longitud de la region del segmento largo entre el par de electrodos (10) es mas larga que la longitud de la region del segmento corto entre el par de electrodos (10), y en donde la presion de contacto se ajusta para ser mayor en la region del segmento largo que en la region del segmento corto.
3. El metodo de calentamiento de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, en donde una dimension de la region objetivo de calentamiento en la primera direccion varia a lo largo de la segunda direccion.
4. El metodo de calentamiento segun la reivindicacion 3, en donde la dimension de la region objetivo de calentamiento en la primera direccion disminuye monotonamente a lo largo de la segunda direccion.
5. Un aparato (1) de calentamiento que comprende:
un par de electrodos (10) dispuestos para extenderse a traves de una region objetivo de calentamiento de una pieza de trabajo (W) en una primera direccion;
una unidad (13) de fuente de alimentacion configurada para suministrar corriente electrica al par de electrodos (10); y
una seccion (14) movil configurada para mover al menos uno de los electrodos (11) en una segunda direccion perpendicular a la primera direccion sobre la region objetivo de calentamiento,
caracterizado por comprender, ademas
un prensador (15) configurado para presionar al menos uno de los electrodos contra la pieza de trabajo (W) de manera que se pueda ajustar la distribucion de la presion de contacto contra la pieza de trabajo (W) en la primera direccion; y
una unidad (16) de control configurada para controlar el prensador (15), con una pluralidad de regiones de segmento (B1-Bm) que se definen dividiendo la region objetivo de calentamiento de manera que las regiones (B1-Bm) de segmento esten dispuestas una al lado de la otra en la primera direccion, y de acuerdo con una longitud (b1-bm) de cada una de las regiones (B1-Bm) del segmento entre el par de electrodos (10), para ajustar la distribucion de la presion de contacto a lo largo de la primera direccion.
6. El aparato (1) de calentamiento de acuerdo con la reivindicacion 5, en donde las regiones (B1-Bm) de segmento incluyen una region de segmento largo y una region de segmento corto, la longitud de la region del segmento largo entre el par de electrodos (10) es mas larga que la longitud de la region del segmento corto entre el par de electrodos (10), y en donde la unidad (16) de control ajusta la presion de contacto para que sea mas alta en la region del segmento largo que en la region del segmento corto.
7. El aparato (1) de calentamiento de acuerdo con la reivindicacion 5 o 6, en donde el prensador (15) comprende una pluralidad de elementos de presion provistos a intervalos en la primera direccion para funcionar independientemente uno de otro.
8. Un metodo para fabricar un articulo moldeado a presion, que comprende:
calentando una pieza de trabajo (W) de placa por el metodo de calentamiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, y
aplicando presion a la pieza de trabajo (W) de la placa con un molde de prensa para realizar el moldeado en caliente de la pieza de trabajo (W) de placa.
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