用于感应模制的电荷加热方法和系统技术方案

本公开涉及用于感应模制的电荷加热方法和系统。一种用于加热材料的方法和系统包括感应线圈、提供容器的感应器以及至少一个喷嘴，其中容器被配置为容纳材料，至少一个喷嘴用于将加热气体喷射到材料上和/或材料中。在该方法中，感应器由感应线圈加热，并且来自感应器的热能可以传送至材料。除了经来自感应器的热加热之外，材料还被加热气体加热，从而增加材料的加热速率以快速将材料加热至加工温度。该系统可以包括其他部件，诸如气体源，将气体从气体源输送到至少一个喷嘴的至少一个导管，以及在从至少一个喷嘴喷射气体之前加热气体的热源。

【技术实现步骤摘要】
用于感应模制的电荷加热方法和系统
本公开涉及材料的热控制领域，更具体地，涉及使用智能感应器(smartsusceptor)加热材料。
技术介绍
感应器(susceptor)是将电磁能转化为热能的材料，并且可以用于在例如制造工艺中加热各种材料。智能感应器是关于温度自调节的感应器组件。通常，智能感应器放置在由感应元件(inductor)产生的电磁通量场中。感应器材料包括各种铁磁材料，例如铁镍钴合金，诸如可伐以及其他铁、镍和钴合金。在相对较低的温度下，感应器对于电磁通量场具有高渗透性，并且电子流过感应器所经横截面区域(即，趋肤深度)较小。因此，在这些相对低的温度下，感应器的电阻较高。当放置到例如由作为智能感应器组件的一部分的感应线圈产生的电磁通量场中时，由于初始的小趋肤深度和高磁导率，感应器开始感应加热。随着感应器加热，感应器的热分布渐进地接近其调平温度(levelingtemperature)。调平温度是即使在存在磁通量场的情况下感应器维持热平衡而不进一步升高温度的温度，并且调平温度至少部分地取决于感应器周围的环境条件。调平温度通常比智能感应器的设计“居里”温度或“TC”低几度(例如，在2℉内，或在10℉内，或在50℉内，或在100℉内)，其中感应器在居里温度下变得非磁性。当感应器接近其调平温度时，感应器的磁导率降低，这增加了趋肤深度，从而衰减了感应器的电阻并降低了加热效果。磁导率的降低限制了在处于或接近调平温度的那些感应器部分处的热产生。感应器的磁通量移动到具有较高磁导率的较低温度部分，从而使感应器的低于调平温度的那些部分更快地朝向调平温度加热。对于感应器的不同区域，给定时间点的磁导率可以不同，这取决于局部区域的局部温度。当感应器的每个局部区域接近调平温度时，该局部区域变得越来越非磁性，直到达到稳定状态(即，热平衡)，并且停止在该局部区域对感应器的进一步加热。达到居里温度的感应器区域在居里温度或居里温度以上变得非磁性。当感应器开始冷却时，其磁导率增加，趋肤深度减小，其电阻增加，并且加热工艺再次开始。智能感应器由于其温度自调节的特性，在制造和其他用途中是有价值的工具。
技术实现思路
以下呈现了简化的
技术实现思路
以便提供对本公开的一个或多个实现方式的一些方面的基本理解。该
技术实现思路
不是广泛的综述，也不旨在标识本公开的关键或重要元件，也不旨在描绘本公开的范围。相反，其主要目的仅仅是以简化形式呈现一个或多个概念，作为稍后呈现的详细描述的序言。在本公开的一种实现方式中，一种用于加热材料的方法包括：将材料放置在感应器组件的容器内，使用由感应线圈发射的磁通量场加热感应器组件的感应器，以及用经引导以接合材料的加热气体加热容器内的材料。该方法还可以包括使气体从气体源流入与气体源流体连通的导管，并且加热导管内的气体以形成加热气体，其中加热材料还包括通过喷嘴从导管喷射加热气体以接合材料。该材料可以是处于颗粒形式的一定量的材料，并且该材料的加热还可以包括在用加热气体加热该材料之前将喷嘴放置到容器中并且放置到一定量的材料中。可选择地，该材料可以具有加工温度，并且该方法还可以包括在该材料达到加工温度之前停止用加热气体加热该材料，并且在停止用加热气体加热该材料之后使用从感应器传送至该材料的热进一步加热该材料至加工温度。该方法另外可以包括用感应器组件的感应器加热感应器组件的容器内的材料。在一种实现方式中，感应器可以限定第一模面的至少一部分，并且该方法还可以包括用由感应线圈发射的磁通量场加热第二模面，在该材料达到材料的加工温度之前停止用加热气体加热该材料，并且在停止用加热气体加热该材料之后使用从感应器传送至该材料的热在容器内加热该材料至加工温度，并且使该材料与第二模面接合。感应器可以被加热至感应器从磁性转变为非磁性的居里温度。在另一种实现方式中，模制工艺包括将具有加工温度的模制材料放置在由感应器组件限定的容器内，其中，感应器组件包括感应器，感应器限定模面(dieface)，并且模面与模制材料热连通。该实现方式的方法还包括用经引导到模制材料的加热气体以第一加热速率加热模制材料，并且通过在感应器处引导磁通量场以第二加热速率加热模面，其中，第一加热速率和第二加热速率在彼此的300秒的时间段内将模制材料和模面的温度升高到加工温度的5℉内。可选择地，模面的加热在第一持续时间内具有第一温度分布，其中，第一持续时间在磁通量场首先在感应器处被引导时开始并且在模制材料达到加工温度时结束，模制材料的加热在第二持续时间内具有第二温度分布，其中，第二持续时间在加热气体首先被引导到模制材料时开始并且在模制材料达到加工温度时结束，第一持续时间与第二持续时间同时开始，并且第一温度分布相对于第二温度分布在第一持续时间和第二持续时间上变化不超过20℉。第一持续时间和第二持续时间可以为3.5分钟至7.0分钟。此外，模制工艺可以包括在达到加工温度的±25℉时停止用加热气体加热模制材料。该模制工艺还可以包括使气体从气体源流入导管中并且加热导管内的气体以形成加热气体，其中，该材料的加热包括通过喷嘴喷射加热气体以接合该材料。该模制材料可以是处于颗粒形式的一定量的模制材料，并且该材料的加热可以包括在用加热气体加热该模制材料之前将喷嘴放置到容器中并且放置到一定量的模制材料中。第一加热速率和第二加热速率可以是从100℉/分钟(℉/min)至200℉/min。在本公开的另一种实现方式中，一种用于加热模制材料的系统包括感应器组件，其包括感应器，其中，感应器限定被配置为容纳模制材料的容器，并且感应器进一步限定模面。该系统还包括气体喷射器，其被配置为朝向放置在容器内的模制材料引导加热气体。气体喷射器可以包括喷嘴和与喷嘴流体连通的导管，喷嘴可以被配置为将加热气体从导管朝向模制材料引导，并且该系统还可以包括被配置为加热导管内的气体的热源。可选择地，该系统进一步包括多个气体喷射器，每个气体喷射器具有喷嘴和与喷嘴流体连通的导管，其中，多个气体喷射器中的每个气体喷射器的喷嘴被配置为朝向模制材料引导加热气体。该系统还可以包括感应线圈，其被配置为朝向感应器发射磁通量场。在一种实现方式中，感应器具有感应器从磁性转变为非磁性的居里温度。此外，气体喷射器可以是非磁性的。附图说明并入本说明书并且构成本说明书的一部分的附图示出了本公开的实现方式，并且与说明书一起用于说明本公开的原理。在图中：图1是根据本公开的实现方式的用于加热材料的系统的示意性横截面图。图2是图1结构在模制工艺期间的横截面；图3是在模制工艺之后和在从系统移除材料之后的材料的横截面。图4是根据本公开的用于加热材料的系统的另一种实现方式的示意性平面图。图5示出了传统系统的加热分布的第一曲线图和根据本公开的系统的加热分布的第二曲线图；图6是根据本公开的实现方式的方法的流程图或流程示意图。应当注意，附图的一些细节已经简化并且经绘制以便于理解本公开而不是保持严格的结构精度、细节和比例。具体实施方式现在将详细参考本公开的示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于加热材料(102)的方法(600)，包括：/n将所述材料(102)放置在感应器组件的容器(122)内；/n用由感应线圈(140，408)发射的磁通量场(142，430)加热感应器组件(100，400)的感应器(120)；以及/n用经引导以接合所述容器(122)内的所述材料(102)的加热气体(110)来加热所述材料(102)。/n

【技术特征摘要】
20190701 US 16/459,3061.一种用于加热材料(102)的方法(600)，包括：
将所述材料(102)放置在感应器组件的容器(122)内；
用由感应线圈(140，408)发射的磁通量场(142，430)加热感应器组件(100，400)的感应器(120)；以及
用经引导以接合所述容器(122)内的所述材料(102)的加热气体(110)来加热所述材料(102)。


2.根据权利要求1所述的方法(600)，还包括：
使气体(110)从气体源(104)流入与所述气体源(104)流体连通的导管(106)；以及
加热所述导管(106)内的所述气体(110)以形成所述加热气体(110)；
其中，加热所述材料(102)还包括通过喷嘴(108，406)喷射来自所述导管(106)的所述加热气体(110)，以接合所述材料(102)。


3.根据权利要求2所述的方法(600)，其中：
所述材料(102)是处于颗粒形式的一定量的材料(102)；以及
加热所述材料(102)还包括在用所述加热气体(110)加热所述材料(102)之前将所述喷嘴(108，406)放置到所述容器(122)中并且放置到一定量的所述材料(102)中。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法(600)，其中，所述材料(102)具有加工温度，并且所述方法(600)还包括：
在所述材料(102)达到所述加工温度之前停止用所述加热气体(110)加热所述材料(102)；以及
在停止用所述加热气体(110)加热所述材料(102)之后，使用从所述感应器(120)传送至所述材料(102)的热将所述材料(102)进一步加热至所述加工温度。


5.根据权利要求1所述的方法(600)，还包括用所述感应器组件(100，400)的所述感应器(120)加热所述感应器组件(100，400)的所述容器(122)内的所述材料(102)。


6.根据权利要求1所述的方法(600)，其中，所述感应器(120)限定第一模面(160)的至少一部分，并且所述方法(600)还包括：
使用由所述感应线圈(140，408)发射的所述磁通量场(142，430)加热第二模面(202)；
在所述材料(102)达到所述材料(102)的加工温度之前，停止用所述加热气体(110)加热所述材料(102)；
在停止用所述加热气体(110)加热所述材料(102)之后，使用从所述感应器(120)传送至所述材料(102)的热将所述容器(122)内的所述材料(102)加热至所述加工温度；以及
将所述材料(102)与所述第二模面(202)接合。


7.根据权利要求1所述的方法(600)，还包括将所述感应器(120)加热至所述感应器(120)从磁性转变为非磁性的居里温度。


8.一种模制工艺，包括：
将具有加工温度的模制材料(102)放置在由感应器组件(100，400)限定的容器(122)内，其中：
所述感应器组件(100，400)包括感应器(120)；
所述感应器(120)限定模面(160，202)；以及
所述模面(160，202)与所述模制材料(102)热连通；
用被引导到所述模制材料(102)的加热气体(110)以第一加热速率(552)加热所述模制材料(102)；以及
通过将磁通量场(142，430)引导到感应器(120)处以第二加热速率(554)加热所述模面(160，202)；
其中，所述第一加热速率和第二加热速率(554)在彼此的300秒的时间段内将所述模制材料(102)和所述模面(160，202)的温度升高到所述加工温度的5℉内。


9.根据权利要求8所述的模制工艺，其中：
所述模面(160，20...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·R·马特森，通德·奥拉尼扬，埃弗里特·D·格雷，兰顿·K·亨森，威廉·C·戴克斯特拉，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US