高周波誘導加熱の利用例

POINT

非接触かつ瞬時に加熱可能で用途が多彩

高周波誘導加熱装置は幅広い業界・分野で利用されています。ここではその代表例を紹介します。

品質と環境対応を両立する加熱工法

誘導加熱は、対象物だけを瞬時に加熱でき、冷却も早いため加工時間を大幅に短縮できます。その結果、エネルギーロスが少なく、省エネやCO₂削減にも直結する環境負荷の小さい加工技術として幅広く活用されています。

熱処理系

焼き嵌め

軸と枠のはめあい方法のひとつで、常温では軸より小さい枠を、加熱膨張させることで はめあわせ、かたく結合させる方法。相互にしっかりと固定される。

メリット:強い結合力、ゆがみが出ない、
     少ない加圧力で圧入可能

デメリット:容易に外すことができない

【加工例】
ベアリング、モーターコア
焼き入れ

金属表面を急速に高温加熱し、急冷することで硬化させる熱処理。急冷によって金属の結晶構造が変化し、硬くて丈夫な性質になる。

メリット:硬度向上、強度向上、
     疲労強度の改善(長寿命化に貢献)

デメリット:焼き割れや変形のリスク

【加工例】
金型(先端部)、シャフト、ギヤ、
ベアリング、切削工具の刃先
焼き戻し

焼き入れ後の硬くなりすぎた金属を再加熱し、冷却することで靭性(粘り)を回復させる熱処理

メリット:割れ・脆さの防止(靭性回復)、内部応力の緩和

デメリット:精密な温度制御

【加工例】
焼き入れ後の金型、シャフト、ギヤ、工具、爪切りなど
焼きなまし

金属を比較的低めの温度で長時間加熱し、ゆっくり冷ますことで、組織を柔らかく・加工しやすくする、金属加工前に行う処理。

メリット:延性向上、加工性の向上、内部応力除去

デメリット:一定温度の保持

【加工例】
金属板の曲げ加工、ワイヤーやパイプの前処理
焼きならし

金属を加熱し自然冷却することで、組織を均一にし強度・靭性のバランスを取る、金属加工前に行う処理。

メリット:組織の均一化、内部応力の緩和、
     延性・強度のバランス改善

デメリット:一定温度の保持 

【加工例】
鍛造部品・鋳造品の後処理、
シャフト・ギヤなどの機械部品

接合系

ナットインサート

プラスチックなどの柔らかい素材に加熱した真鍮や鉄などのナットを埋め込む組立方法。ナットの引張強度を向上させ、締結力を高めるために使用される。

メリット:締結強度アップ、クラックのリスク低減 

デメリット:溶けバリ、温度管理が難しい

【加工例】
インサートナット 
シール

プラスチック容器やガラス瓶の口にアルミラミネートフィルムを密着させるための加工方法

メリット:非接触加熱のため清潔、安全、加工スピードも早い 

デメリット:容器の口の形状に制約がある 

【加工例】
コーヒーの蓋、サプリメントの蓋、
飲料のアルミ蓋、調味料の蓋
ロウ付け

接合する2つの母材よりも融点の低いロウ材(合金)を溶かし、接合部分に浸透させて接合する方法

メリット:母材への熱影響範囲が狭い、自動化しやすい、
     均一な加熱が可能、熟練度が不要 、火気を使用しないため安全

デメリット:形状に制限がある 

【加工例】
超硬チップ、ラジエーター、エアコンの冷媒管
CFRTP溶着

CFRTPの部材同士を、熱で樹脂を軟化・溶融させて接着する加工。

メリット:非接触加熱のため繊維を傷めにくい、
     繰り返し加熱が可能 

デメリット:炭素繊維の配向により加熱効率が変動

【加工例】
CFRTPの同士の溶着
磁性シート

電磁波に反応して発熱する薄い材料のこと。このシートを誘電加熱を利用して加熱し、対象物にぴったりと貼り付ける

メリット:火を使わず加工できる、
     シートの表層を経由して、内部の磁性層のみをピンポ
     イントで加熱できる

デメリット:加熱範囲に制限がある

【加工例】
異種材接着用シート、トンネル用防水シート

加工補助

チューブの先端加工

金型を加熱し、そこにチューブを押し付けて加工する

メリット:加熱時間が短い

デメリット:一定温度の保持

【加工例】
カテーテル
チューブの突き合わせ溶着

樹脂チューブに、内側に金属マンドレル(芯金)を挿入して加熱 して加工する 

メリット:冷却が早い、加熱時間が短い

デメリット:サイズと形状に制限がある

【加工例】
カテーテルチューブの突き合わせ
注射針の加工

注射針を瞬時に加熱し、ニードルハブ内に固着

メリット:非接触なので異物混入のリスクが少ない、
     加熱時間が短い 

デメリット:針の個体差によって加熱できない場合がある 

【加工例】
注射針 
プレヒート

本加熱・溶接・ろう付け・成形などの加工前に、あらかじめ材料や部品を加熱しておくこと  

メリット:加熱ムラを防ぐ、加熱時間の短縮、熱影響範囲が狭い 

デメリット:過熱リスク、急激な温度変化 

【加工例】
ろう材の濡れをよくする、塗膜の密着性向上、
接着剤乾燥の予備加熱  
ブレードチューブの加熱

チューブの中に入っている金属メッシュや導電性フィルムを電磁誘導で直接加熱し、加工する方法 

メリット:内部の金属メッシュが発熱するため、
     均一かつ効率的な加熱ができる
     非接触加熱のため部品や素材を傷つけない、
     高速加熱できる 

デメリット:メッシュの種類や形状によっては
      加熱ムラが起きやすい、
      位置精度が要求される 

【加工例】
医療用カテーテル(ハブとブレードチューブの溶着) 
錆びたナット外し 

錆(酸化膜)が固着している部分を局所的に加熱することで、金属が膨張し、錆の結合力を緩める 

メリット:非接触で局所加熱のため周辺部品を傷めにくい、
     火を使わないので安全性が高い 

デメリット:加熱範囲の調整が必要で、
      過熱による金属の変質や焼きなましに注意 


【加工例】
錆びたナット外し
(車・電車・飛行機・橋梁・水道管など) 

検査・製品処理

被覆はがし・剥離

導線やチューブの外側にある絶縁被覆・コーティング・塗膜などを、芯材(金属)を加熱することにより、傷つけずに除去する加工

メリット:芯線を傷つけにくい、多芯ケーブルの加工も可能、
     複数本の同時加工も可能

デメリット:導電性のある芯材が対象、過熱のリスク、
      一部被覆材は有毒ガスが出る可能性あり

【加工例】
車載用ハーネス、エナメル線、被覆ケーブル 
検査・検品

温度変化によって動作する部品を局所的に加熱し、温度が一定以上になると機能が動作するかを確認 

メリット:局所加熱のため樹脂や配線を傷めない、
     数秒以内に高速加熱できる、
     非接触のため内部回路に直接作用できる

デメリット:対象の材質が限られる

【加工例】
サーモスタット 
油分の焼き切り(加熱脱脂)

 対象物についた油分(シリコンオイルなど)を加熱することで焼き飛ばす。

メリット:内部まで浸透した油脂も除去可能、
     非接触、タクトタイムが短い、自動化しやすい

デメリット:適切な温度管理が必要、
      対象物の材質によっては変質する可能性がある

【加工例】
注射針、粉体塗装前の脱脂  

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