JP6427397B2 - 加熱方法及び加熱装置並びにプレス成形品の作製方法 - Google Patents

Description

本発明は、板状ワークを通電加熱する加熱方法及び加熱装置、並びにプレス成形品の作製方法に関する。

板状ワークに電極対を接触させ、電極対の間に電流を流して板状ワークを通電加熱する加熱方法が知られている。この加熱方法では、炉内に板状ワーク全体を収容して行う、所謂炉加熱に比べて加熱装置のコンパクト化が図れる。反面、板状ワークの形状によっては加熱温度にムラが生じ易いことも知られている。

そのため、通電加熱は、帯状、四角形、等の比較的シンプルな形状の板状ワークを加熱する際に利用されることが多かったが、近年、比較的複雑な形状の板状ワークを加熱する際にも通電加熱を利用することが提案されている。

例えば、下記特許文献１には、自動車の構造部品のホットプレス成形において、複数の形状が組み合わされた金属板を通電加熱する加熱方法が記載されている。この特許文献１では、板状ワークに４個以上の電極を取り付け、２個の電極を選択して通電することで、複数の形状が組み合わされたような形状の板状ワークを均一な温度に加熱することができるとされている。

また、下記特許文献２には、板状ワークの一部の領域を焼き入れしてプレス加工する方法が記載されている。この方法は、プレス加工する板状ワークの幅をワークの長手方向に異ならせ、電極対の間に通電した際に電流密度が高くなる部位を設け、この部位を焼き入れ温度以上に加熱している。他の部位は、電流密度が低く、焼き入れ温度未満に維持される。

特開２０１１−１８９４０２号公報 特許４５６３４６９号公報

特許文献１のように板状ワークに複数の電極対を取り付けて通電加熱を行う加熱装置では、板状ワークを均一に加熱するために電極対が多数必要となるため、加熱装置の構造が複雑であった。

一方、特許文献２のように、板状ワークの形状を利用して部分加熱するのであれば、加熱装置の構造を簡素化することは可能であるものの、板状ワークの広い範囲を均一に加熱するには、予め板状ワークの形状を熱処理に合わせた形状にしなければならず、生産性が低下する。

比較的複雑な形状の板状ワークを通電加熱する際、装置構成を簡素化するためにワークの長手方向にワークの全長にわたって電流を流してワークを通電加熱することも考えられる。ところが、ワークの形状に応じて、ワークの長手方向と直交する断面の断面積がワークの長手方向に変化し、電流密度の分布が過度に不均一になる。その結果、過剰に加熱される部位や加熱が不足する部位が生じてしまい、全体を均一に加熱することは困難であった。

そこで、本発明では、比較的複雑な形状を有する板状ワークの広い範囲を容易に所定の温度範囲に加熱できる、簡素な構成の板状ワーク加熱方法及び加熱装置を提供することを第１の目的とし、そのような加熱方法を利用できるプレス成形品の作製方法を提供することを第２の目的とする。

本発明の一態様の加熱方法は、第１方向に垂直な断面の断面積が該第１方向に単調に変化する主加熱領域と、前記主加熱領域の一部に隣接して一体に設けられた副加熱領域と、を有する板状ワークの加熱方法であって、前記副加熱領域を加熱した後、前記板状ワークに接する電極対のうち前記第１方向と交差する第２方向に前記主加熱領域を横断して配置された少なくとも一方の電極を前記主加熱領域において前記第１方向に一定速度で移動させながら、移動される電極の変位に応じて前記電極対の間に流れる電流を調整して前記主加熱領域を通電加熱することにより、前記主加熱領域及び前記副加熱領域を所定の温度範囲に加熱する。

また、本発明の一態様の加熱装置は、第１方向に垂直な断面の断面積が該第１方向に単調に変化する主加熱領域と、前記主加熱領域の一部に隣接して一体に設けられた副加熱領域と、を有する板状ワークを加熱する加熱装置であって、前記主加熱領域を加熱する第１加熱部と、前記副加熱領域を加熱する第２加熱部と、を備え、前記第１加熱部は、前記板状ワークに接する電極対と、前記電極対のうち前記第１方向と交差する第２方向に前記主加熱領域を横断して配置される少なくとも一方の電極を前記主加熱領域において前記第１方向に一定速度で移動させる移動機構と、移動される電極の変位に応じて前記電極対の間に流れる電流を調整する制御部と、を有し、前記制御部は、前記副加熱領域が前記第２加熱部によって加熱された後に、前記第１加熱部の前記電極対に対する電力の供給を開始する。

また、本発明の一態様のプレス成形品の作製方法は、上記の加熱方法を用いて前記板状ワークを加熱し、プレス型により加圧してホットプレス成形を行う。

本発明によれば、比較的複雑な形状を有する板状ワークの広い範囲を容易に所定の温度範囲内に加熱できる、簡素な構成の板状ワークの加熱方法及び加熱装置を提供することができ、また、そのような加熱方法を利用できるプレス成形品の作製方法を提供することができる。

本発明の実施形態を説明するための、板状ワーク及び加熱装置の一例の構成、並びに加熱方法を示す図である。 図１の加熱方法において、板状ワークを所定温度範囲に加熱する場合の電流調整のコンセプトを示す図である。 図１の加熱方法において、加熱開始からの経過時間と移動電極の位置との関係、移動電極の移動と電極対の間に流す電流との関係、並びに加熱終了時における板状ワークの温度分布の一例を示す図である。 図１の加熱方法の変形例を示す図である。 本発明の実施形態を説明するための、板状ワーク及び加熱装置の他の例の構成、並びに加熱方法を示す図である。 本発明の実施形態を説明するための、プレス成形品の作製方法の一例を示す図である。 本発明の実施形態を説明するための、プレス成形品の作製方法の他の例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明の実施形態を説明するための、板状ワーク及び加熱装置の一例の構成、並びに加熱方法を示す。

図１に示すワークＷは、厚みが一定な板材であり、成形されることで所望の製品形状、具体的には車体のピラーが得られる形状とされている。

ワークＷは、長手方向（第１方向）に垂直な断面の断面積が長手方向に単調に増加又は減少する主加熱領域Ａと、主加熱領域Ａの一部に隣接して一体に設けられた副加熱領域Ｂと、を有している。

図示の例では、ワークＷは、ワークＷの長手方向に延び、長手方向と直交する幅方向の寸法が長手方向の一方の端部から他方の端部に向けて徐々に狭くなる狭幅部２と、狭幅部２の長手方向の一端に隣接されて一体に設けられた広幅部３ａと、狭幅部２の長手方向の他端に隣接されて一体に設けられた広幅部３ａよりもさらに幅広の広幅部３ｂとを有している。

そして、主加熱領域Ａは、狭幅部２と、長手方向に延びる狭幅部２の両側縁をそれぞれ長手方向に延長した仮想区画線Ｘによって広幅部３ａ，３ｂの各々に区画される仮想延長部４とで形成され、ワークＷの長手方向の一方の端部から他方の端部に及んで設けられている。副加熱領域Ｂは、仮想延長部４を除く広幅部３ａ，３ｂの残余の領域によって形成され、主加熱領域Ａの長手方向の一方の端部Ｒ及び他方の端部Ｌの幅方向両側に隣接して設けられている。

主加熱領域Ａは、一方の端部Ｒから他方の端部Ｌに向けて徐々に幅が狭くなり、長手方向に垂直な断面の断面積が端部Ｒから端部Ｌに向けて単調に減少している。なお、長手方向に垂直な断面の断面積が長手方向に単調に増加又は減少するとは、断面積が一方向に変曲点なく増加又は減少することである。主加熱領域Ａが長手方向に通電された際に電流密度が幅方向に過度に不均一になることによって実用上問題となるような部分的な低温部位や高温部位が生じるような断面積の急激な変化がなければ、単調に増加又は減少しているとみなすことができる。

ワークＷを加熱する加熱装置は、主加熱領域Ａを加熱するための第１加熱部１０と、副加熱領域Ｂを加熱するための第２加熱部１１とを備えている。

第１加熱部１０は、給電部１２と、電極１３，１４からなる電極対１５と、移動機構１６と、制御部１７と、を備えている。

給電部１２は、電極対１５に電流を供給する。給電部１２から電極対１５に供給される電流は制御部１７によって調整される。

電極対１５を構成する電極１３，１４は、ワークＷの幅方向にワークＷを横断する長さを有し、互いに平行にワークＷを幅方向に横断して、ワークＷの表面に接触して配置される。

図１に示す例では、一方の電極１４は位置を固定されており、他方の電極１３は、移動機構１６によって支持され、ワークＷとの接触を保ってワークＷの長手方向に移動可能とされている。以下、電極１３を移動電極といい、電極１４を固定電極という。移動電極１３は転動可能なローラによって構成されていてもよい。

移動機構１６は、制御部１７の制御のもと、移動電極１３をワークＷの長手方向に一定速度で移動させる。

第２加熱部１１は、主加熱領域Ａの加熱を抑えて副加熱領域Ｂを加熱できるものが好ましい。例えば、副加熱領域Ｂを通電加熱する電極対や、副加熱領域Ｂを誘導加熱するコイルや、副加熱領域Ｂを部分的に収容する加熱炉や、副加熱領域Ｂに接触されるヒータなどを用いることができる。なお、第２加熱部１１として電極対を用いて副加熱領域Ｂを通電加熱する場合には、高周波電流を流すことが好ましく、表皮効果により副加熱領域Ｂの外縁側が強く加熱されるため、副加熱領域Ｂのみを加熱し易くなる。

このような加熱装置を用いてワークＷを加熱するには、次のように行う。

まず、図１（Ａ）に示すように、ワークＷに主加熱領域Ａ及び副加熱領域Ｂを設定する。主加熱領域Ａ及び副加熱領域Ｂは、ワークＷの形状に応じて適宜設定でき、目標とする所定温度範囲にワークＷを加熱し易い形状であることが望ましい。ここでは、上記のとおり、狭幅部２と、仮想延長部４とを合わせて主加熱領域Ａとし、仮想延長部４を除く広幅部３ａ，３ｂの残余の領域を副加熱領域Ｂとする。

次いで、図１（Ｂ）に示すように、副加熱領域Ｂを第２加熱部１１に配置し、副加熱領域Ｂを加熱する。このとき、主加熱領域Ａの加熱を抑えて副加熱領域Ｂを加熱すると、副加熱領域Ｂは高温に加熱され、主加熱領域Ａは低温に保たれる。そのため、副加熱領域Ｂの抵抗が主加熱領域Ａの抵抗よりも大きくなり、次の主加熱領域Ａを通電加熱する際の通電路が形成されることになる。

副加熱領域Ｂの加熱が終了する段階では、目標とする所定温度範囲よりも高い温度に副加熱領域Ｂを加熱することが望ましい。これにより、次の主加熱領域Ａの通電加熱までの間に放熱によって温度が低下しても、副加熱領域Ｂの温度を目標とする所定温度範囲とすることが可能となる。

副加熱領域Ｂの加熱後、図１（Ｃ）及び図１（Ｄ）に示すように、電極対１５をワークＷに配置し、給電部１２から電極対１５の間に電流を流して主加熱領域Ａを通電加熱する。

図１に示す例では、移動電極１３及び固定電極１４は、主加熱領域Ａの相対的に幅広の端部Ｒに配置される。そして、断面積が相対的に大きい端部Ｒ側から断面積が相対的に小さい端部Ｌ側に向けて移動電極１３が一定速度で移動されながら、電極対１５の間に電流が流される。移動電極１３の移動に伴い、移動電極１３と固定電極１４との間隔は次第に拡大され、ワークＷにおいて移動電極１３と固定電極１４との間に位置する区間に電流が流れる。このとき、副加熱領域Ｂは高温に加熱されており、上記のとおり主加熱領域Ａに対応した通電路が形成されていることから、主加熱領域Ａに電流が多く流れ、主加熱領域Ａが加熱される。

ここで、移動電極１３の移動方向に断面積が単調に減少している主加熱領域Ａの通電加熱では、一定速度で移動される移動電極１３の変位に応じて電極対１５の間に流れる電流を調整することにより、実質的に均一な温度と同視し得る所定温度範囲に主加熱領域Ａを加熱することが可能である。

図２は、主加熱領域Ａを均一に加熱する場合の電流調整のコンセプトを示す。

主加熱領域Ａの全長をｎ個の長さΔｌの仮想区分領域Ａ_１，Ａ_２，・・・Ａ_ｎに分割して考える。第ｉ区分領域のΔｌを移動電極が通過する時の通電電流をＩｉ、通電時間をｔｉ（ｓｅｃ）とすると、第ｉ区分領域の昇温θ_ｉは、移動電極１３がこの区分領域を通過以後加熱されるので、次式で与えられる。

ただし、ρ_ｅは抵抗率（Ω・ｍ）、ρは密度（ｋｇ／ｍ^３）、ｃは比熱（Ｊ／ｋｇ・℃）、ａ_ｉは第ｉ区分領域の断面積（ｍ^２）。

各区分領域の温度がθ_１＝θ_２＝・・・＝θ_ｎと均一になるためには、次式が満たされるように各区分領域での通電電流Ｉ_ｉ及び通電時間ｔ_ｉ（電極移動速度Ｖ_ｉ）を決めればよく、速度一定であればｔ_ｉ＝一定であるのでＩ_ｉだけを定めればよい。

固定電極１４が主加熱領域Ａの端部Ｒに固定され、移動電極１３が主加熱領域Ａの端部Ｒから端部Ｌに向けて一定速度で移動される場合に、主加熱領域Ａにおいて移動電極１３と固定電極１４との間に挟まれる通電区間は、断面積が相対的に大きい端部Ｒ側から次第に拡大される。したがって、区分領域Ａ_１，Ａ_２，・・・Ａ_ｎの各々における通電時間は異なり、端部Ｒ側の区分領域ほど通電時間が長くなる。そして、端部Ｒ側の区分領域及び端部Ｌ側の区分領域に同じ電流を同じ時間流した場合に、断面積が相対的に大きい端部Ｒ側の区分領域ほど生じる熱量が少ない。

そこで、区分領域の各々における通電時間との関係で、主加熱領域Ａの断面積の変化に基づいて電極対１５の間に流れる電流を調整することにより、区分領域の各々に生じる熱量を略等しくし、実質的に均一な温度と同視し得る温度範囲に主加熱領域Ａを加熱することができる。

図３は、図１の加熱方法において、加熱開始からの経過時間と移動電極１３の位置との関係、移動電極１３の移動と電極対１５の間に流す電流との関係、並びに加熱終了時における主加熱領域Ａの温度分布の一例を示す。なお、図３において、移動電極１３の位置は、加熱開始時における移動電極１３の初期位置（主加熱領域Ａの端部Ｒ）を原点とし、原点からの距離で示されている。

図３に示す例では、移動電極１３が主加熱領域Ａの端部Ｒから端部Ｌに向けて一定速度で移動される間、電極対１５の間に流れる電流が次第に小さくなるように調整されている。主加熱領域Ａの端部Ｌを所定の温度範囲に加熱するため、移動電極１３が端部Ｌに達した後の一定時間、移動電極１３は端部Ｌに保持され、その間、移動電極１３が端部Ｌに達した時点での電流が電極対１５の間に流されている。かかる電流調整により、主加熱領域Ａは、実質的に均一な温度と同視し得る所定温度範囲に加熱される。

そして、副加熱領域Ｂの加熱温度と主加熱領域Ａの加熱タイミングとを調整することで、実質的に均一な温度と同視し得る所定温度範囲に主加熱領域Ａ及び副加熱領域Ｂを加熱することができる。なお、副加熱領域Ｂの加熱と主加熱領域Ａの通電加熱との間の時間や熱伝達の程度によっては、副加熱領域Ｂの温度が放熱によって低下することがあるが、副加熱領域Ｂの加熱時に所定温度範囲よりも高い温度に加熱しておけば、主加熱領域Ａと放熱した副加熱領域Ｂとの温度を同等として、主加熱領域Ａ及び副加熱領域Ｂの温度を所定温度範囲とすることができる。

以上のワークＷの加熱方法によれば、ワークＷを主加熱領域Ａと副加熱領域Ｂとに分けて順次加熱するので、主加熱領域Ａ及び副加熱領域Ｂを簡素な形状として加熱することができ、主加熱領域Ａ及び副加熱領域Ｂを合わせたワークＷの広い範囲を所定温度範囲に加熱することが容易となる。さらに、主加熱領域Ａを通電加熱し、副加熱領域Ｂを副加熱領域Ｂに適した方法で加熱できるため、主加熱領域Ａ及び副加熱領域Ｂを合わせたワークＷの広い範囲を簡素な構成で加熱することが可能である。

そして、主加熱領域Ａは長手方向に垂直な断面の断面積が長手方向に単調に変化する形状を有するため、主加熱領域Ａを長手方向に通電加熱する際、幅方向の電流密度の分布が過度に不均一となる部分が主加熱領域Ａに生じることを防止することができる。さらに、主加熱領域Ａを長手方向に通電加熱する電極対１５のうち一方の移動電極１３を長手方向に一定速度で移動させながら、移動電極１３の変位に応じて電極対１５の間に流れる電流を調整することにより、主加熱領域Ａを所定温度範囲内に容易に加熱することが可能である。

また、副加熱領域Ｂが主加熱領域Ａの一部に幅方向に隣接して一体に設けられているため、主加熱領域Ａを長手方向に通電加熱する際、副加熱領域Ｂを適切な加熱状態にしておくことにより、主加熱領域Ａに対応した通電路を形成することができる。それにより、主加熱領域Ａの通電加熱における副加熱領域Ｂの影響を少なくでき、主加熱領域Ａ及び副加熱領域Ｂを合わせたワークＷの広い範囲を所定温度範囲に容易に加熱することが可能である。

図４は、図１の加熱方法の変形例を示す。

図４に示す例では、ワークＷにおける主加熱領域Ａ及び副加熱領域Ｂの設定が図１に示した例と異なる。

図４に示す例では、主加熱領域Ａは、狭幅部２と、狭幅部２の両側縁をそれぞれ長手方向に延長して一方の広幅部３ａに区画された仮想延長部４とで形成されている。副加熱領域Ｂは、仮想延長部４が区画された一方の広幅部３ａにおいて仮想延長部４を除く広幅部３ａの残余の領域、及び他方の広幅部３ｂによって形成されている。主加熱領域Ａは、一方の端部Ｒから他方の端部Ｌに向けて徐々に幅が狭くなり、長手方向に垂直な断面の断面積が端部Ｒから端部Ｌに向けて単調に減少している。

このワークＷを加熱するには、まず、図４（Ａ）に示すように、ワークＷに主加熱領域Ａ及び副加熱領域Ｂを上記のように設定し、次いで、図４（Ｂ）に示すように、副加熱領域Ｂを第２加熱部１１に配置して、副加熱領域Ｂを加熱する。

副加熱領域Ｂの加熱後、図４（Ｃ）及び図４（Ｄ）に示すように、移動電極１３及び固定電極１４が、主加熱領域Ａの相対的に幅広の端部Ｒに配置され、断面積が相対的に大きい端部Ｒ側から断面積が相対的に小さい端部Ｌ側に向けて移動電極１３が一定速度で移動されながら、電極対１５の間に電流が流される。移動電極１３の移動に伴い、移動電極１３と固定電極１４との間隔は次第に拡大され、ワークＷにおいて移動電極１３と固定電極１４との間に位置する区間に電流が流れる。

本例においても、主加熱領域Ａは、移動電極１３の移動方向に断面積が単調に減少しており、移動電極１３の変位に応じて電極対１５の間に流れる電流を調整することにより、実質的に均一な温度と同視し得る所定温度範囲に主加熱領域Ａを加熱することが可能である。そして、副加熱領域Ｂの加熱温度と主加熱領域Ａの加熱タイミングとを調整することで、実質的に均一な温度と同視し得る所定温度範囲に主加熱領域Ａ及び副加熱領域Ｂを加熱することができる。

図５は、本発明の実施形態を説明するための、板状ワーク及び加熱装置の他の例の構成、並びに加熱方法を示す。

図５に示す例では、一方の広幅部３ａ及び狭幅部２を含む第１部位Ｗ１と、他方の広幅部３ｂを含む第２部位Ｗ２とにワークＷを区分して、第１部位Ｗ１及び第２部位Ｗ２の各々を所定温度範囲に加熱し、且つ第１部位Ｗ１と第２部位Ｗ２とで異なる温度範囲に加熱するようにして、異なる性状の部位を形成する。

第１部位Ｗ１は、長手方向（第１方向）に垂直な断面の断面積が長手方向に単調に増加又は減少する第１主加熱領域Ａ１と、第１主加熱領域Ａ１の一部に隣接して一体に設けられた副加熱領域Ｂ１と、を有している。

第１主加熱領域Ａ１は、狭幅部２と、長手方向に延びる狭幅部２の両側縁をそれぞれ長手方向に延長した仮想区画線Ｘ１によって広幅部３ａに区画される仮想延長部４とで形成されており、一方の端部Ｒ１から他方の端部Ｌ１に向けて徐々に幅が狭くなり、長手方向に垂直な断面の断面積が端部Ｒ１から端部Ｌ１に向けて単調に減少している。副加熱領域Ｂ１は、仮想延長部４を除く広幅部３ａの残余の領域によって形成され、第１主加熱領域Ａの長手方向の一方の端部Ｌ１の幅方向両側に隣接して設けられている。

第２部位Ｗ２もまた、長手方向（第１方向）に垂直な断面の断面積が長手方向に単調に増加又は減少する第２主加熱領域Ａ２と、第２主加熱領域Ａ２の一部に隣接して一体に設けられた副加熱領域Ｂ２と、を有している。

第２主加熱領域Ａ２は、長手方向に延びる狭幅部２の両側縁をそれぞれ長手方向に延長した仮想区画線Ｘ２によって広幅部３ｂに区画されて形成されており、一方の端部Ｌ２から他方の端部Ｒ２に向けて徐々に幅が狭くなり、長手方向に垂直な断面の断面積が端部Ｌ２から端部Ｒ２に向けて単調に減少している。副加熱領域Ｂ２は、第２主加熱領域Ａ２を除く広幅部３ｂの残余の領域によって形成され、第２主加熱領域Ａ２の幅方向両側に隣接して設けられている。

ワークＷを加熱する加熱装置は、第１加熱部１０の構成を除き図１に示した例と同様である。第１加熱部１０は、給電部１２と、電極１３，１４からなる電極対１５と、移動機構１６ａ，１６ｂと、制御部１７と、を備えている。

給電部１２は、電極対１５に電流を供給する。給電部１２から電極対１５に供給される電流は制御部１７によって調整される。電極対１５を構成する電極１３，１４は、ワークＷの幅方向にワークＷを横断する長さを有し、互いに平行にワークＷを幅方向に横断して、ワークＷの表面に接触して配置される。そして、本例では、電極１３は、ワークＷとの接触を保ってワークＷの長手方向に移動可能に、移動機構１６ａによって支持されており、電極１４もまた、ワークＷとの接触を保ってワークＷの長手方向に移動可能に、移動機構１６ｂによって支持されている。

このような加熱装置を用いてワークＷを加熱するには、次のように行う。

まず、図５（Ａ）に示すように、ワークＷに第１主加熱領域Ａ１及び第２主加熱領域Ａ２並びに副加熱領域Ｂ１，Ｂ２を設定する。

次いで、図５（Ｂ）に示すように、副加熱領域Ｂ１，Ｂ２を第２加熱部１１に配置し、副加熱領域Ｂ１，Ｂ２を加熱する。このとき、第１主加熱領域Ａ１の加熱を抑えて副加熱領域Ｂ１を加熱し、また、第２主加熱領域Ａ２の加熱を抑えて副加熱領域Ｂ２を加熱するのがよい。副加熱領域Ｂ１の抵抗が隣接する第１主加熱領域Ａ１の抵抗よりも大きくなり、また、副加熱領域Ｂ２の抵抗が隣接する第２主加熱領域Ａ２の抵抗よりも大きくなり、次の第１主加熱領域Ａ１及び第２主加熱領域Ａ２を通電加熱する際の通電路を形成することができる。

副加熱領域Ｂ１，Ｂ２の加熱が終了する段階では、第１部位Ｗ１について目標とする所定温度範囲よりも高い温度に副加熱領域Ｂ１を加熱し、また、第２部位Ｗ２について目標とする所定温度範囲よりも高い温度に副加熱領域Ｂ２を加熱することが望ましい。これにより、次の第１主加熱領域Ａ１及び第２主加熱領域Ａ２の通電加熱までの間に放熱によって温度が低下しても、副加熱領域Ｂ１，Ｂ２の温度を各々の目標とする所定温度範囲とすることが可能となる。

副加熱領域Ｂ１，Ｂ２の加熱後、図５（Ｃ）及び図５（Ｄ）に示すように、電極対１５をワークＷに配置し、給電部１２から電極対１５の間に電流を流して第１主加熱領域Ａ１及び第２主加熱領域Ａ２を通電加熱する。

一方の移動電極１３は、第１主加熱領域Ａ１の第２主加熱領域Ａ２との境界近傍にあたる相対的に幅広の端部Ｒ１に配置され、断面積が相対的に大きい端部Ｒ１側から断面積が相対的に小さい端部Ｌ１側に向けて一定速度で移動される。他方の移動電極１４は、第２主加熱領域Ａ２の第１主加熱領域Ａ１との境界近傍にあたる相対的に幅広の端部Ｌ２に配置され、断面積が相対的に大きい端部Ｌ２側から断面積が相対的に小さい端部Ｒ２側に向けて一定速度で移動される。そして、移動電極１３，１４が一定速度でそれぞれ移動されながら、電極対１５の間に電流が流される。移動電極１３，１４の移動に伴い、移動電極１３と固定電極１４との間隔は次第に拡大され、ワークＷにおいて移動電極１３と固定電極１４との間に位置する区間に電流が流れる。このとき、副加熱領域Ｂ１，Ｂ２は高温に加熱されており、上記のとおり第１主加熱領域Ａ１及び第２主加熱領域Ａ２の各々に対応する通電路が形成されていることから、第１主加熱領域Ａ１及び第２主加熱領域Ａ２に電流が多く流れ、第１主加熱領域Ａ１及び第２主加熱領域Ａ２が加熱される。

本例においても、第１主加熱領域Ａ１は、移動電極１３の移動方向に断面積が単調に減少しており、移動電極１３の変位に応じて電極対１５の間に流れる電流を調整することにより、実質的に均一な温度と同視し得る所定温度範囲に第１主加熱領域Ａ１を加熱することが可能である。第２主加熱領域Ａ２もまた、移動電極１４の移動方向に断面積が単調に減少しており、移動電極１４の変位に応じて電極対１５の間に流れる電流を調整することにより、実質的に均一な温度と同視し得る所定温度範囲に第２主加熱領域Ａ２を加熱することが可能である。そして、副加熱領域Ｂ１，Ｂ２の各々の加熱温度と第１主加熱領域Ａ１及び第２主加熱領域Ａ２の各々の加熱タイミングとを調整することで、第１部位Ｗ１において実質的に均一な温度と同視し得る所定温度範囲に第１主加熱領域Ａ１及び副加熱領域Ｂ１を加熱することができ、また、第２部位Ｗ２においても実質的に均一な温度と同視し得る所定温度範囲に第２主加熱領域Ａ２及び副加熱領域Ｂ２を加熱することができ、且つ第１部位Ｗ１と第２部位Ｗ２とで異なる温度範囲に加熱することができる。

以上のようにワークＷを加熱することで、図１に示した加熱方法と同様の作用効果を得ることができる。特に、本例では、第１部位Ｗ１及び第２部位Ｗ２の各々に本発明を適用したので、第１部位Ｗ１及び第２部位Ｗ２を異なる温度範囲に加熱することができる。

なお、図１や図５に示した例では、ワークＷとして厚みが全体で一定のものを用いたが、長手方向に厚みが変化するテーラードブランクを用いることも可能であり、例えば広幅部３ｂと残部とで異なる厚みを有する板状ワークを同様にして加熱してもよい。その場合、広幅部３ｂと残部とを同じ温度範囲に加熱することも容易である。

以上説明した加熱方法は、例えば加熱後に急冷する焼入処理に用いることもでき、また、加熱後の高温状態でプレス型により加圧してホットプレス成形を行う、プレス成形品の作製方法に用いることもできる。

図６は、本発明の実施形態を説明するための、プレス成形品の作製方法の一例を示す。

図６に示すように、まず、所定の形状に形成されたワークＷを、加熱装置２０を用いて図１や図５に示した加熱方法によって加熱し、その後、高温状態のワークＷを直ちにプレス装置のプレス型２１によって加圧し、所定形状に成形する。

このプレス成形品の作製方法によれば、上記のとおり加熱装置２０が簡素な構成でよく、加熱装置２０をプレス装置に近接配置し、又はプレス装置に一体に組み込むことができる。そのため、ワークＷを加熱後に短時間でプレス成形することができ、加熱されたワークＷの温度低下を抑制してエネルギーロスを削減し、また板状ワークの表面の酸化を防止して高品質なプレス成形品を作製することが可能である。

また、主加熱領域と主加熱領域に隣接して一体に設けられた副加熱領域とを合わせたワークＷの広い範囲を所定温度範囲内に加熱できるため、ワークＷをプレス型２１によって加圧する際、変形させる領域内の温度のバラツキを抑制してワークＷの強度のバラツキを少なくできる。その結果、成形を容易にでき、成形品Ｐの品質のバラツキを少なくすることができる。

上述したプレス成形品の作製方法は、例えば図７に示すように中空に形成されたワークＷにも適用することが可能である。この場合、所定形状に形成された中空のワークＷに電極対を接触させ、通電しつつ各壁の断面積の長手方向の変化に対応させて電極を移動させることで通電加熱を行い、その後、高温状態のワークＷを直ちにプレス装置のプレス型２１により加圧して、所定形状の成形品Ｐを成形することも可能である。このようなプレス成形品の作製方法であっても、上記と同様の作用効果を得ることが可能である。

なお、以上の例は、本発明の範囲内において適宜変更可能である。例えば、厚みが各部で異なる板状ワークであっても本発明を適用することも可能である。また、主加熱領域Ａを通電加熱する際に、電極１３，１４のうち一方の電極を移動させた例について説明したが、主加熱領域Ａの形状に応じて電極１３，１４の双方の電極を移動させることも可能である。

１０ 第１加熱部
１１ 第２加熱部
１２ 給電部
１３ 電極
１４ 電極
１５ 電極対
１６ 移動機構
１７ 制御部
２０ 加熱装置
２１ プレス型
Ｗ ワーク
Ａ 主加熱領域
Ｂ 副加熱領域
Ｐ 成形品

Claims (8)

1. 第１方向に垂直な断面の断面積が該第１方向に単調に変化する主加熱領域と、前記主加熱領域の一部に隣接して一体に設けられた副加熱領域と、を有する板状ワークの加熱方法であって、
   前記副加熱領域を加熱した後、前記板状ワークに接する電極対のうち前記第１方向と交差する第２方向に前記主加熱領域を横断して配置された少なくとも一方の電極を前記主加熱領域において前記第１方向に一定速度で移動させながら、移動される電極の変位に応じて前記電極対の間に流れる電流を調整して前記主加熱領域を通電加熱することにより、前記主加熱領域及び前記副加熱領域を所定の温度範囲に加熱する加熱方法。
2. 請求項１記載の加熱方法であって、
   前記第１方向における前記主加熱領域の前記断面積の変化に基づいて前記電極対の間に流れる電流を調整する加熱方法。
3. 請求項１又は２記載の加熱方法であって、
   前記電極対のうち前記第１方向と交差する第２方向に前記主加熱領域を横断して配置された一方の電極を前記主加熱領域において前記第１方向に一定速度で移動させ、前記主加熱領域における通電区間を前記主加熱領域の前記断面積が相対的に大きい側から次第に拡大させる加熱方法。
4. 請求項１から３のいずれか一項記載の加熱方法であって、
   前記副加熱領域は、前記第２方向に前記主加熱領域の一部に隣接して一体に設けられている加熱方法。
5. 請求項１から４のいずれか一項記載の加熱方法であって、
   前記副加熱領域を前記所定の温度範囲よりも高温に加熱した後、前記主加熱領域を通電加熱する加熱方法。
6. 請求項１から５のいずれか一項記載の加熱方法であって、
   前記副加熱領域を通電加熱、誘導加熱、炉加熱、及びヒータ加熱の何れかにより加熱する加熱方法。
7. 第１方向に垂直な断面の断面積が該第１方向に単調に変化する主加熱領域と、前記主加熱領域の一部に隣接して一体に設けられた副加熱領域と、を有する板状ワークを加熱する加熱装置であって、
   前記主加熱領域を加熱する第１加熱部と、前記副加熱領域を加熱する第２加熱部と、を備え、
   前記第１加熱部は、前記板状ワークに接する電極対と、前記電極対のうち前記第１方向と交差する第２方向に前記主加熱領域を横断して配置される少なくとも一方の電極を前記主加熱領域において前記第１方向に一定速度で移動させる移動機構と、移動される電極の変位に応じて前記電極対の間に流れる電流を調整する制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記副加熱領域が前記第２加熱部によって加熱された後に、前記第１加熱部の前記電極対に対する電力の供給を開始する加熱装置。
8. 請求項１から６のいずれか一項記載の加熱方法を用いて前記板状ワークを加熱し、プレス型により加圧してホットプレス成形を行う、プレス成形品の作製方法。

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