專利名稱：一種使用電磁感應加熱待加工材料的設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種使用電磁感應加熱的設備，尤其用于加工或模制熱塑性或熱固性材料。
背景技術：
為了實現塑料部件或復合材料部件的模制，現有技術的感應加熱法具有加熱大部分模殼的缺點。
發明內容本實用新型提供一種使用電磁感應加熱加工材料的設備，其將電磁感應加熱限制于表面，以使加熱局部化于模具/材料界面處，由此限制能量消耗并因此提高了設備的能 量效率。因為模具體積的很小部分進行了感應加熱，所以隨著加熱時間和冷卻時間的減少還提聞了生廣率。本實用新型的目的還在于降低設備的成本。本實用新型由此涉及一種使用電磁感應加熱待加工材料的設備,該設備包括兩個相對于彼此可移動的模殼(10、20)，所述兩個模殼由導電材料制成并包括設計成與所述待加工材料接觸的模制區(12、22);以及感應裝置(30)，所述感應裝置用于產生包圍所述模殼的磁場，該感應裝置30包括多組導電線圈，每組導電線圈分為兩個可分離的部分(32、34),每一可分離的部分固定連接到模殼之一，并能夠隨各自的模殼移動，上述兩個可分離的部分(33、34)通過至少一個電接觸器(36)電連接，所述電接觸器能夠在加工期間在一個模殼(10、20)相對另一個模殼移動的過程中維持接觸；在除所述模制區(12、22)之外的區域，所述兩個模殼(10、20)中的至少一個的設置為在面對該感應裝置的面上涂覆有防止所述磁場透入所述模殼(10、20)的由非磁性材料制成的屏蔽層(14、24);在模制階段期間所述模殼彼此電絕緣，使得所述兩個模殼的相對面限定空氣間隙(42)，所述磁場在所述空氣間隙中流動并在每個模殼(10、20)的所述模制區(12、22)的表面處感生電流，因此使加熱局部化于所述模制區和所述待加工材料之間的界面處。根據一個實施方案，兩個模殼涂覆有屏蔽層。根據一個實施方案，模殼包含磁性化合物，其優選具有高的相對磁導率和電阻率，例如基于鎮的鋼、基于絡的鋼和/或基于欽的鋼。根據一個實施方案，屏蔽層還覆蓋兩個模殼的兩個相互面對的面的至少一個的不構成模制區的部分。根據一個實施方案，屏蔽層包含低電阻率的非磁性材料，例如銅或鋁。

通過參照附圖的非限制性的實施例，從下面的描述會顯示出本實用新型的其它特征和優點。[0011]圖I顯示根據本實用新型的設備；圖2顯示在材料加工過程中的圖I的設備；圖3A和3B顯示用于如圖I所示設備的感應裝置的兩種不同的布置，這些圖對應于沿圖2的剖線3-3的圖。
具體實施方式
如圖I和2所示的模制設備包括兩個相對于彼此移動的模殼10和20。所述模殼10,20由磁性材料制成，其一部分分別構成模殼10的模制區12和模殼20的模制區22。模制區12、22位于模殼的兩個相對的面上。與電流發生器并聯或串聯電連接的感應裝置30的網絡位于模殼的周圍。該感應 裝置包括多組導電線圈，每組導電線圈分為兩個可分離的部分(32、34)，每一可分離的部分固定連接到模殼之一，并能夠隨各自的模殼移動，上述兩個可分離的部分(33、34)通過至少一個電接觸器(36)電連接，所述電接觸器能夠在加工期間在一個模殼(10、20)相對另一個模殼移動的過程中維持接觸。在除模制區12、22之外的區域，每個模殼10、20的一部分外表面襯有屏蔽層14、24。在該實施例中，所述屏蔽層覆蓋模殼的設置為面對感應裝置30的外表面和兩個模殼的相對的面的一部分。然而，模殼不面對感應裝置的外表面(即與圖I的平面平行的面)不必涂覆屏蔽層，這是因為所產生的磁場對這些面的影響非常有限。圖I顯示模制前彼此隔開一定距離的兩個模殼，圖2與圖I類似并且顯示在模制操作期間的兩個模殼。如圖2所示，在材料40的加工過程中，該材料夾緊在兩個模殼的模制區12、22之間并保持在壓力下。然后該材料在這兩個模殼10、20之間提供電絕緣。通過該電絕緣，由兩個模殼的相對表面限定的空間構成能夠使磁場在該空間中環流的空氣間隙42。當包括導電線圈30的感應裝置通過交變電流Ii時，所述感應裝置產生包圍模殼10、20的磁場。如此產生的磁場跨越模殼并在空氣間隙中即在模殼之間環流。磁場在與電流Ii的方向相反的方向感生電流，并且空氣間隙的存在使得能夠產生在兩個模殼的每一個的表面上流動的感生電流Icl和Ic2。屏蔽層防止磁場到達除模制區之外的模殼。因此這些感生電流Icl和Ic2主要在模制區的表面上具有熱作用，從而所述模制區的表面是通過感應裝置的作用而被加熱的主要區域。由于所述屏蔽是非磁性的，所以其幾乎沒有被感應加熱。由于空氣間隙42的存在具有使磁通量在其內集中的作用，所以本實用新型的設備是尤其有效的，由此進一步增強磁場在模制區處的作用，并且因此將感應能量提供于模制區的表面。因此，根據本實用新型的一個設備具有直接在模制區/材料界面處而不是模殼的厚度內來局部加熱模制區的優點。這相當于明顯節省了能量。這類的設備還具有簡單和制造成本低廉的優點。因為空氣間隙42 (圖3a和3b)使由感應裝置提供的能量“均勻分布”，所以空氣間隙還具有限制感應裝置的幾何形狀和/或分布對所產生加熱的影響的作用。因此，均勻地分布在模具長度上的感應線圈30' i-SO' 4(圖3b)實際上具有與分布在較短長度上的相同數量的感應線圈SO1 304(圖3a)相同的效果。該布置使得可以隨意地選擇感應線圈的分布。用于形成屏蔽的非磁性材料優選具有低電阻率，以限制能量損失。所述材料例如為銅或招。用于模殼的磁性材料是磁性化合物，其可以具有高于銅的居里(Curie)溫度以及電阻率，例如基于鎳的鋼合金、基于鉻的鋼合金和/或基于鈦的鋼合金。因為模殼的高電阻率能夠更有效地感應加熱，所以其是優點。 然而，必須注意到構成模殼的材料的磁導率也影響感應加熱的效率。實際上，如果我們參考上式，則高的相對磁導率導致較低的磁場穿透深度，因此相同量的能量分布在更有限的區域上，其結果是更強地加熱。當材料具有居里點時，在接近于該居里點的溫度下模殼的材料失去其磁性，并且感應加熱急劇減小，由此能夠將加熱溫度調節到居里點附近。如圖I和2所示的設備具有冷卻系統，以能夠高速率地通過加熱制造或加工部件，在兩個加工操作之間進行所述冷卻。為此，在每個模殼中，提供能夠使冷卻液體在模制表面12,22附近流動的通道18、28的網絡。第一因為所述金屬模殼是高度導熱的、第二因為所述通道可以設置得盡可能靠近模制區12、22，所以如此得到的冷卻進行得非常好。在模制復合材料的情況下，在加熱和成形循環后，利用冷卻使復合材料以其限定的形式凝固。與已知的系統不同，本實用新型的裝置將磁場作用和熱效應集中在模制區附近。結果，由于使加熱更局部化，所以在冷卻過程中散逸的熱能更少，因此冷卻過程更快。由此，降低了設備的循環時間，因此顯著地提高了生產率。由于感應裝置由固定連接到模具上的兩個可分離的部分32、34構成，所以兩個模殼易于分離。這能夠在模制之后快速地取出部件40，因此有助于以高的速率制造。在材料加工期間，通過電接觸器36確保感應裝置網絡的兩個部分32、34之間的電連續性。該接觸器允許感應裝置網絡的兩個部分32、34相對移動，這是因為材料的加工通常在恒定壓力下進行，但這導致材料厚度的減小，由此導致兩個模殼10、20之間的距離減小。因此，應用該設備進行生產主要包括四個步驟-將待加工部件的一種或更多種材料置于設備的下模殼上，-加熱兩個模制區，并對所述兩個模制區之間的材料施加壓力給定的時間，-對所述模殼進行冷卻，以冷卻所述部件；-升高上模殼并彈出/移出所述部件。此上述各步驟廣泛地受益于通過根據本實用新型的設備提供的優點，尤其是在生產率方面對模制區的局部加熱使循環時間最小化。通過增加或除去屏蔽層的部分易于調整加熱區，這提供大的靈活性根據第一次測試期間得到的結果，容易改變設備。最后，因為屏蔽層14、24不需要任何復雜或昂貴的制造,所以經濟地制造設備。
權利要求1.一種使用電磁感應加熱待加工材料的設備，該設備包括 -兩個相對于彼此可移動的模殼(10、20)，所述兩個模殼由導電材料制成并包括設計成與所述待加工材料接觸的模制區(12、22)，其特征是，該設備還包括 -感應裝置(30)，所述感應裝置用于產生包圍所述模殼的磁場，該感應裝置(30)包括多組導電線圈，每組導電線圈分為兩個可分離的部分(32、34)，每一可分離的部分固定連接到模殼之一，并能夠隨各自的模殼移動，上述兩個可分離的部分(32、34)通過至少一個電接觸器(36)電連接，所述電接觸器能夠在加工期間在一個模殼(10、20)相對另一個模殼移動的過程中維持接觸， 在除所述模制區(12、22)之外的區域，所述兩個模殼(10、20)中的至少一個的設置為在面對該感應裝置的面上涂覆有防止所述磁場透入所述模殼(10、20)的由非磁性材料制成的屏蔽層(14,24), 在模制階段期間所述模殼彼此電絕緣，使得所述兩個模殼的相對面限定空氣間隙(42)，所述磁場在所述空氣間隙中流動并在每個模殼(10、20)的所述模制區(12、22)的表面處感生電流，因此使加熱局部化于所述模制區和所述待加工材料之間的界面處。
2.根據權利要求I所述的使用電磁感應加熱待加工材料的設備，其特征是，所述兩個模殼(10,20)涂覆有屏蔽層(14、24)。
3.根據權利要求I或2所述的使用電磁感應加熱待加工材料的設備，其特征是，所述屏蔽層(14、24)還覆蓋所述兩個模殼的兩個相對面中至少一個的不構成模制區的部分。
專利摘要本實用新型涉及一種使用電磁感應加熱待加工材料的設備，該設備包括兩個相對于彼此可移動的模殼，所述兩個模殼由導電材料制成并包括模制區；感應裝置，用于產生包圍所述模殼的磁場，該感應裝置包括多組導電線圈，每組導電線圈分為兩個可分離的部分，每一可分離的部分固定連接到模殼之一，上述兩個可分離的部分通過至少一個電接觸器電連接；在除所述模制區之外的區域，所述兩個模殼中的至少一個的設置為在面對該感應裝置的面上涂覆有防止所述磁場透入所述模殼的由非磁性材料制成的屏蔽層；所述磁場在每個模殼的所述模制區的表面處感生電流，因此使加熱局部化于所述模制區和所述待加工材料之間的界面處。
文檔編號H05B6/10GK202679687SQ201220211558
公開日2013年1月16日 申請日期2012年5月12日 優先權日2012年5月12日
發明者李維旺 申請人:天津熔之寶科技有限公司