调整感应加热基座平衡温度的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于感应加热工件的系统，其可以包含感应线圈、至少一个基座面板和耦合的电流控制器。所述感应线圈可以经配置用于引导交流电流和响应所述交流电流生成磁场。所述基座面板可以经配置具有与其定位的工件。所述基座面板可以由具有居里温度的铁磁性合金而形成，并且该铁磁性合金响应所述磁场感应地可加热达到所述居里温度的平衡温度。所述电流控制器可以耦合所述感应线圈，并且可以经配置用来以引起所述基座面板的至少一个加热参数的变化的方式调整所述交流电流。

【技术实现步骤摘要】

本公开一般涉及复合材料，更具体地涉及热塑性制品的加热，该加热在这种制品的形成期间。
技术介绍
复合材料制品的形成典型地需要加热预制件同时在所述预制件强化过程中施加压缩力。当加热所述预制件的时候，通常可取的是保持所述预制件在升高的温度下和在相对较窄的温度范围内与所述材料系统或所述预制件的树脂组合物一致，因此所希望的机械性能将会在最终制品中实现。当形成热塑性制品的时候，可以有必要加热所述预制件高于所述热塑性树脂的融化温度，以至于所述树脂可以在强化过程中在整个所述预制件范围流动。为了在所述热塑性制品中实现所希望的机械性能，也可以有必要通过使所述预制件的温度从所述融化温度减少到第二、较低温度从而热循环所述预制件，并且对于预定的时间周期使所述预制件保持在第二温度。通过对于预定的时间周期保持所述预制件在第二温度，所希望的结晶度水平可以在所述热塑性制品中实现，这样可以影响所述最终制品的机械性能。所述最终热塑性制品的机械性能也可以受所述预制件在热循环过程中加热和/或冷却的比率的影响。用于形成复合材料的常规技术包含使用高压处理器和常规工具以便强化所述预制件和形成所希望的形状的所述预制件。遗憾地，高压处理器和工具典型地具有相对较大的热质量，这样导致大量的时间用于使所述预制件初始加热到所述熔点。另外，高压处理器和工具的相对较大的热质量导致大量的时间用于在热循环过程中所述制品的冷却。而且，高压处理器和工具的相对较大的热质量减少了保持所述制品在所希望的温度的能力，该能力用于指定的时间周期以便在最终制品中实现最佳的机械性能。有关使用高压处理器和常规工具的额外缺点包括以均匀分布的方式难以施加热量到所述预制件，由于所述高压处理器和工具的相对较大的热质量。而且，高压处理器和工具的相对较大的热质量导致相对较长的时间周期以便允许所述预制件冷却到用于安全操作的温度。另外，高压处理器在初始加热所述高压处理器内部和所述工具的过程中消耗相对较大数量的电力。可以看出，在加热预制件的系统和方法的
中存在着需求，该系统和方法提供所述预制件加热到所述温度的高水平的可控性。另外，在相对较短的时间周期中和在控制的方式中促进加热和冷却预制件的系统和方法的
中存在着需求，因此所述最终制品的机械性能可以最优化。而且，在加热预制件的系统和方法的
中存在着需求，该系统和方法导致在整个预制件的范围热量的均匀分布。优选地，这种系统和方法可以以高能效和低成本的方式而操作。
技术实现思路
上述指出的有关以高水平的温度可控性加热预制件的需求通过本公开特别提出，本公开提供了感应地加热工件的系统。根据本专利技术的一个方面，提供了可以包含感应线圈、至少一个基座面板和电流控制器的系统。所述感应线圈可以经配置引导交流电流和响应所述交流电流生成磁场。所述基座面板可以经配置具有与其定位的工件。所述基座面板可以由具有居里温度的铁磁性合金而形成，并且该铁磁性合金响应所述磁场感应地可加热达到所述居里温度的平衡温度。所述电流控制器可以耦合所述感应线圈，并且可以经配置用来以引起所述基座面板的至少一个加热参数的变化的方式调整所述交流电流。有利地，所述电流控制器经配置用来以引起所述基座面板的平衡温度的变化的方式调整所述交流电流的频率。优选地，所述电流控制器经配置用来以引起所述基座面板的平衡温度改变约5到15华氏温度的方式调整所述交流电流的频率。有利地，所述电流控制器经配置用来以引起所述基座面板的平衡温度的变化的方式调整所述交流电流的电流强度。有利地，所述电流控制器经配置用来以引起所述基座面板的加热比率的变化的方式调整所述交流电流的频率。有利地，所述电流控制器经配置用来以引起所述基座面板的加热比率的变化的方式调整所述交流电流的电流强度。有利地，所述交流电流具有从约IkHz到300kHz的频率范围。有利地，所述交流电流具有在约10安培和10000安培之间的电流强度。有利地，所述感应线圈包括穿过多个叠片扩展的多个上部和下部线圈部件。有利地，所述感应线圈包括上部线圈部件和下部线圈部件，并且当工件在一对所述基座面板之间夹住的时候上部和下部硬模线圈部件相互电力地耦合以便形成感应线圈。有利地，所述系统进一步包括冷却系统用于冷却所述基座面板。有利地，所述系统进一步包括压力机用于向所述工件施加压缩力。根据本专利技术的一个方面提供了工件的感应加热的方法，其包含施加交流电流到具有至少一个基座面板的感应线圈的步骤，该基座面板与感应线圈邻接安装，其中所述基座面板可以由具有居里温度的铁磁性合金而形成。所述方法可以进一步包含生成磁场和响应所述磁场感应加热所述基座面板到接近所述居里温度的平衡温度。所述方法也可以包含调整所述交流电流的至少一个电流参数和响应调整所述电流参数而改变所述基座面板的所述平衡温度。有利地，调整至少一个电流参数的步骤包括调整所述交流电流的频率和改变所述基座面板的平衡温度。优选地，调整所述电流的步骤包括以引起所述基座面板的平衡温度改变约5到15华氏温度的方式调整所述交流电流的频率。有利地，调整至少一个电流参数的步骤包括调整所述交流电流的电流强度和改变所述基座面板的平衡温度。有利地，调整至少一个电流参数的步骤包括调整所述交流电流的频率和改变所述基座面板的加热比率。有利地，调整至少一个电流参数的步骤包括调整所述交流电流的电流强度和改变所述基座面板的加热比率。有利地，所述方法进一步包括向所述工件施加压缩力的步骤。有利地，所述方法进一步包括主动冷却所述基座面板的步骤。在进一步的实施例中公开感应加热工件的方法，其可以包含施加交流电流到感应线圈，该感应线圈具有与其邻接安装的基座面板。所述基座面板可以由具有居里夫人温度的铁磁性合金而形成。所述方法可以进一步包含沿着所述基座面板响应所述交流电流生成磁场和响应所述磁场感应加热所述基座面板到接近所述居里温度的平衡温度。所述方法可以额外的包含在与所述基座面板的热力接触传导加热所述工件和在低于所述居里温度的平衡温度稳定所述基座面板的温度。所述方法可以额外地包含调整所述交流电流的至少一个电流参数和响应调整所述交流电流的电流参数而改变所述基座面板的至少一个加热特性。已讨论的所述特征、功能和有利条件能够在本公开的不同实施例中独立实现或者还可以结合其他实施例，其进一步的具体实施方案能够参考以下描述和以下图形而看出。附图说明本专利技术的这些和其他特征参考所述图形将会变得更加明白，其中在整个范围相似的号码表示相似的部件，并且其中:图1示出在所述工件的感应加热期间用于施加压缩力到工件的压力机的实施例的透视图2示出安装在所述压力机中的下部硬模和具有由所述下部硬模支撑的基座面板以及经配置用于接收所述工件以便其感应加热的实施例的透视图3示出处在打开位置的上部和下部硬模和具有由其安装的相应的上部和下部基座面板的实施例的侧视示意图，并且进一步示出在实施例中用于感应加热所述上部和下部基座面板的上部和下部线圈部件；图4示出处在关闭位置的具有在所述基座面板之间夹住工件的所述上部和下部硬模的实施例的侧视示意图，并且示出所述上部和下部线圈部件和在所述感应线圈中的电流流量引起在所述基座面板中的感应电流流量；图5示出沿着图4的边线5截取的所述上部和下部硬模的截面图，并且示出响应在所述感应线圈中的所述电流流量而生成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于感应加热工件（150）的系统（72），包括：感应线圈（76），其经配置用于引导交流电流（86）并响应所述交流电流（86）而生成磁场。至少一个基座面板（50），其经配置以便具有与其定位的工件（150），所述基座面板（50）由具有居里温度的铁磁性合金（66）形成并且对于响应所述磁场（90）达到所述居里温度的平衡温度是感应地可加热的；和电流控制器（88），其耦合所述感应线圈（76），并且经配置用来以引起所述基座面板（50）的至少一个加热参数的改变的方式调整所述交流电流（86）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M·R·马森，M·A·尼格利，W·P·格伦，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：