[发明专利]在片状金属结构中引起局部加热的方法、设备和工作头

说明书

本发明涉及在片状金属结构中引起局部加热的方法、设备和工作头。所述方法包括提供包括待加热区域的片状金属结构的步骤。在另一步骤中，提供磁场发生器，在另一步骤中，磁场发生器被定位为在待处理区域中与片状金属结构相邻，使得磁场发生器与片状金属结构一起形成谐振电路结构。在另一步骤中，将具有特定频率的至少一个校准电流脉冲施加到谐振电路结构，以便确定谐振电路结构的谐振频率。在另一步骤中，将至少一个功率电流脉冲施加到谐振电路结构，该电流脉冲的工作频率对应于通过至少一个校准电流脉冲确定的谐振电路结构的谐振频率。

技术领域

本发明涉及用于从片状金属结构去除凹痕的方法和设备，具体地，涉及用于通过感应加热从非铁磁片状金属结构去除凹痕的方法和设备。

背景技术

2001年2月15日公布了属于Advanced Photonics Technologies AG的WO 01/10579 A1，其公开了用于从片状金属部件去除凹痕的方法和设备。因此，片状金属部件被灯局部加热。加热以基本上无接触的方式进行，目的是产生机械应力梯度，该机械应力梯度使凹痕变直。该文献还公开了通过感应装置或通过定向的热空气流施加热量。该申请中详细描述的设备包括具有灯和反射器的罩。

2006年11月16日公布了属于Ralph Meichtry的WO 2006/119661 A1，其公开了用于基于电磁能量从片状金属结构去除凹痕的方法和设备。该设备包括工作头，该工作头可以通过连接电缆与功率设备互连。为了去除凹痕，将工作头定位在待处理区域中并使其与片状金属相接触。随后，通过工作头施加磁场，该磁场在片状金属上产生磁力，导致凹痕变形。该设备适于从铁磁片状金属结构去除凹痕。

2016年2月11日公布了属于Ralph Meichtry的WO 2016/020071 A1。该文献公开了一种通过局部感应加热从铁磁片状金属结构去除凹痕的系统，该局部感应加热由交变磁场及其相关的局部热膨胀引起。所公开的系统特别适合于以精确且易操作的方式从铁磁片状金属结构去除凹痕。

发明内容

已知的系统具有若干缺点。辐照加热(例如通过灯进行加热)可能会在底下的片状金属被充分加热之前对吸收辐照的表面(例如清漆涂层)造成热损伤。另外，使用磁场以便在片状金属结构上产生磁力的系统仅可应用于铁磁金属，如果用于非铁磁金属则会失效。对于使用传统感应装置的系统也是如此，这种系统在用于铁磁材料时正常工作，但在用于非铁磁金属时失效。

非铁磁金属包括铝、镁、钛和铜。然而，本发明不限于用于这些金属。在本发明的语境中，铝、镁、钛和铜应被理解为也指它们的合金。

传统的感应加热系统在用于非铁磁片状金属结构时失效的原因在于，它们不能在片状金属结构中引起足够的局部加热，因此不能形成使凹痕变直所需的机械应力梯度。有几个机制是造成这种情况的原因。

铁磁片状金属结构的传统感应加热奏效的主要效应是交变磁场引起的磁滞损耗。磁滞损耗使得能够对大多数铁磁金属进行高效且空间上集中的加热，直至其特定的居里温度。在非铁磁材料(相应地为非铁材料，例如铝)中，通过磁滞损耗进行加热是不可能的。在这些材料中，加热主要是通过涡电流引起的。然而，许多非铁基合金(例如铝)具有比大多数铁基合金低得多的电阻。此外，由于这些合金是非铁磁的，因此它们表现出更大的趋肤深度。因此，在这些材料中感应的涡电流将在更厚的层中流动，这比薄层相比具有更低的电阻。因此，如果与铁磁材料中的焦耳加热相比，大多数非铁磁材料中的焦耳加热显著减少并且空间集中度更低。

此外，特别地，如果与例如大多数铁基合金相比，铝具有相对高的热导率。因此，铝中产生的热在空间上相对高效地分布，导致大面积热膨胀，并因此导致待矫直的凹痕区域中的机械应力梯度变低。因此，凹痕不会变直。