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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen
eines Aufheizbehälters für ein elektromagnetisches Kochgerät,
und betrifft besonders die Anfertigung eines Titan-Legierung
umfassenden elektromagnetischen Kochgeräte-Behälters durch
Heiß-Umformen oder superplastisches Umformen.
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In jüngster Zeit werden weithin elektromagnetische Kochgeräte,
die elektromagnetische Induktion als eine Energiequelle
benutzen, sowohl für professionelle wie für Haushaltseinrichtungen
statt Gas-Kochöfen in Gebrauch genommen. Das Heizprinzip eines
solchen elektromagnetischen Kochgerätes ist so, daß eine
Induktionsspule unterhalb einer Platte vorgesehen ist, auf die
Kochbehälter wie Pfannen, Töpfe und Tiegel aufgesetzt werden,
wobei ein durch eine solche Induktionsspule erzeugtes Wechsel-
Magnetfeld Wirbelströme in dem Kochbehälter erzeugt, und der
Wirbelstromfluß in dem Behälter in Abhängigkeit von einem
besonderen Impedanzwert des den Kochbehälter bildenden
Materials zur Erzeugung von Wärme führt.
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Wie vorstehend beschrieben, ist es üblicherweise so angesehen
worden, daß die Erzeugung von Wirbelströmen in dem Kochbehälter
mittels eines magnetischen Wechselfeldes ein magnetisches
Material wie Edelstahl, Stahl oder dergleichen (siehe Nikkei
New Materials vom 18. März 1991, Seite 20) als Material des
Behälters erfordert.
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Deshalb sind die Behälter für elektromagnetische Kochgeräte wie
Pfannen, Töpfe und Tiegel allgemein aus Eisen gefertigt worden
oder aus einem plattierten Material, an dem zwei oder mehr
unterschiedliche Arten von Materialien aufgebracht wurden, z. B.
Edelstahl und Aluminiumlegierung usw.
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Beiden aus Materialien wie vorstehend angegeben hergestellten
Behältern haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung
inso
weit Probleme festgestellt, daß dort, wo Eisen benutzt wird,
das Wiederholte Erhitzen und Abkühlen in dem extrem starken
Magnetfeld nachteiligerweise eine Verformung des Behälters
infolge der erzeugten Magnetostriktion ergeben hat und dieser
zusätzlich dazu neigt, zu rosten und gewichtiger ist.
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Bei einem Behälter aus plattiertem Metall erzeugt das
wiederholte Erhitzen und Kochen während des Gebrauchs
unterschiedliche thermische Dehnung und Magnetostriktion bei den
unterschiedlichen aufeinander abgeschiedenen Metallarten. Das ergibt
noch weiteres Gewicht, zusätzlich zum Abschälen bei der
Verbindung der unterschiedlichen Metallarten.
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Weiter erfordert das einheitliche Verbinden unterschiedlicher
Arten von Metall höhere Kosten bei einem
Verschrottungsverfahren, zusätzlich zu einem komplizierten und deswegen teuren
Herstellverfahren.
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Ein Nachteil besteht auch darin, daß austenitischer Edelstahl,
der an der Innenfläche des Behälters vorgesehen ist, mit
Fleisch oder Gemüse oder dergleichen beim Kochen in direkte
Berührung kommt, so daß dieses dazu neigt, an der Innenfläche
des Behälters anzuschmoren und anzuhängen.
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JP-A-01 107716 beschreibt einen Titan-Kochbehälter, der durch
elektromagnetische Induktion erwärmt wird.
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein
Herstellverfahren für einen Behälter eines elektromagnetischen Kochgerätes
zu schaffen, mit welchem Behälter leicht umzugehen ist, der ein
leichtes Gewicht besitzt und bei elektromagnetischer Induktion
einen hohen Heizwirkungsgrad aufweist und einen gut bewerteten
Korrosionswiderstand ohne Abschälen an der Bindungsfläche
zwischen den verschiedenen Metallarten und auch bei
wiederholtem Gebrauch keine Verformung zeigt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Herstellverfahren für
einen Behälter eines elektromagnetischen Kochgerätes
geschaffen, das entweder eine einzelne Titan-Legierungsschicht oder
zwei oder mehr laminierte Schichten einer oder mehrerer Art(en)
von Titan-Legierung umfaßt, wobei mindestens ein Teil des
Behälters von einer Außenfläche zu einer Innenfläche eine
Gefäßform bildet, und der spezifische Widerstandswert der oder
jeder Titan-Legierung gleich oder größer als 80 · 10&supmin;&sup6; Ω.cm und
gleich oder kleiner als 200 · 10&supmin;&sup6; Ω.cm ist, und das Verfahren
die Schritte umfaßt des Ausbildens einer Schicht einer Titan-
Legierungsplatte oder einer aus zwei oder mehr Schichten von
Titan-Legierungsplatten ausgebildeten
Titan-Legierungs-Schichtplatte bei einer Formtemperatur gleich oder mehr als 500ºC
mittels Heißformen oder superplastischem Umformen in einer
gewünschten Form, und des Oxidierens der
Titan-Legierungsplatte. Als ein Ergebnis der Untersuchungen wurde gefunden, daß
die Zusammensetzung der Titan-Legierung so eingestellt wird,
daß ein beträchtlich größerer Widerstandswert erzeugt wird und
damit größere Wärmeerzeugung durch elektromagnetische Induktion
erfolgt als in Magnetmaterialien, obwohl es ein
nichtmagnetisches Material ist, und daß eine Oberfläche (Kochfläche) durch
Oxyd bedeckt wird, um so Festschmoren und Anhängen an der
Innenseite des Behälters beim Kochen zu verhindern.
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Es ist unmöglich, die Titan-Legierung durch normale
Kaltbehandlung zu behandeln (verformen), da die Titan-Legierung bei
Raumtemperatur eine beträchtlich höhere Festigkeit besitzt. Es
hat sich jedoch gezeigt, daß die Titan-Legierung leicht in die
gewünschte Form gebracht werden kann mit dem Heißverformen oder
sonst mit dem superplastischen Verformen, das das Superplastik-
Phänomen benutzt, welches bei Titan-Legierungen auftreten kann.
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Die vorliegende Erfindung wurde gemäß einem solchen Wissen und
in der Absicht hergestellt, und ist so aufgebaut, daß der
Behälter eine einzige Titan-Legierungsschicht oder zwei oder
mehrere laminierte Schichten einer Art von Titan-Legierung oder
zwei oder mehr Arten von Titan-Legierungen in dem größten Teil
des eine Gefäßform bildenden Behälters umfaßt und jeder
spezifische Widerstand der Titan-Legierungen gleich oder größer als
80 · 10&supmin;&sup6; Ω.cm und gleich oder weniger als 200 · 10&supmin;&sup6; Ω.cm
ist.
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Die vorliegende Erfindung ist so aufgebaut, daß der Behälter
eine einzelne Titan-Legierungsschicht oder zwei oder mehr
laminierte Schichten einer Art von Titan-Legierung oder zwei
oder mehr Arten von Titan-Legierungen umfaßt an einem Teil des
eine Gefäßform bildenden Behälters von einer Außenfläche zu
einer Innenfläche und jeder spezifische Widerstandswert der
Titan-Legierungen gleich oder größer als 80 · 10&supmin;&sup6; Ω.cm und
gleich oder kleiner als 200 · 10&supmin;&sup6; Ω.cm ist.
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Alle angegeben Werte des spezifischen Widerstands von Titan-
Legierungen, die in dieser Beschreibung genannt werden, sind
die Werte bei Normaltemperatur (Raumtemperatur).
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Es ist allgemein bekannt, daß sich der spezifische
Widerstandswert in Abhängigkeit von der Temperatur ändert. Deshalb
ist zu verstehen, daß dann, wenn der spezifische
Widerstandswert der Titan-Legierungen bei Raumtemperatur einen Wert
innerhalb des erfindungsgemäß festgelegten Bereiches besitzt,
dieser spezifische Widerstandswert auch dann als in der
vorliegenden Erfindung eingeschlossen angesehen wird, wenn der
spezifische Widerstand bei einer anderen als der Raumtemperatur
von dem erfindungsgemäß festgelegten Bereich abweicht.
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Der Grund, warum ein spezifischer Widerstandswert gleich oder
mehr als 80 · 10&supmin;&sup6; Ω.cm für die Titan-Legierung angegeben wird,
besteht darin, daß, auch wenn es schwierig ist, Reintitan (Ti)
mit einem spezifischen Widerstandswert in einer Größe von 50 ·
10&supmin;&sup6; Ω.cm mittels elektromagnetischer Induktion aufzuheizen,
hier, wenn das Reintitan unter Hinzufügen von Aluminium und
dergleichen in eine Legierung gewandelt wird, der spezifische
Widerstandswert größer wird, so daß ein höherer spezifischer
Widerstandswert gleich oder größer als 80 · 10&supmin;&sup6; Ω.cm erhalten
wird, der einen ausreichenden Heizwert zum Kochen durch
elektromagnetische Induktion ergibt.
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Der Grund, warum ein spezifischer Widerstandswert gleich oder
kleiner als 200 · 10&supmin;&sup6; Ω.cm der Titan-Legierung gegeben wird,
besteht darin, daß eine obere Grenze des spezifischen
Wider
standswerts der Titan-Legierung, der auf dem industriellen
Gebiet zur Zeit erreicht werden kann, eben 200 · 10&supmin;&sup6; Ω.cm
beträgt. In dem Behälter des elektromagnetischen Kochgeräts
ergibt jedoch grundsätzlich ein höherer spezifischer
Widerstandswert einen besseren Heizwert.
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Eine Verformungstemperatur wird gleich oder größer als 500ºC
festgesetzt, da die Festigkeit (d. h. die Fließspannung) der
Titan-Legierung in einem solchen Temperaturbereich geringer
wird, und damit die Formen der Pfanne oder des Tiegels oder des
Wok oder dergleichen leicht durch Heißformen oder durch
superplastisches Umformen hervorgebracht werden können, vorzugsweise
bei Vakuum oder inerter Atmosphäre. Falls ein Behälter eine
Vielzahl von laminierten Titan-Legierungsschichten umfaßt, wird
ein Temperaturbereich gleich oder mehr als 500ºC vorgesehen,
da bei solchen Temperaturen diese Legierungsschichten durch
Festphasendiffusion bei der Verformung zu einer einheitlichen
Form verbunden werden.
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Bei der superplastischen Umformung wird ein dünnes Plattenteil
in eine Gefäßform umgeformt. Im Lichte dieser Erkenntnis kann
ein superplastisches Blasformungsverfahren bevorzugt werden,
bei dem die dünne Platte am Innenumfang einer Form durch
Gasdruck in die gewünschte Form gebracht wird. Ein Gas mit
Oxidierungseigenschaften wird benutzt, um einen Formdruck
aufzubringen, bei dem gleichzeitig ein Oxidfilm an der
Innenfläche (Kochfläche) des Behälters zur Zeit der Umformung
erzeugt wird. Wenn in diesem Falle Sauerstoff als
Oxidierungsgas benutzt wird, kann wahlweise ein Teildruck des
Sauerstoffgases ausgesucht werden, der jedoch vorzugsweise in einem
Bereich von 0,001 bis 0,1 Atmosphäre eingesetzt wird.
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Statt der Benutzung von oxidierendem Gas zum Ausbilden des
Oxidfilms im Behälter kann auch durch Eintauchen des Behälters,
bei dem die Umformung bereits beendet ist, in eine
entsprechende oxidierende Lösung oder durch Anodisieren des Behälters in
einer entsprechenden Lösung einer solcher Oxidfilm darauf
ausgebildet werden.
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Falls ein ganzer Behälter oder ein Teil desselben zwei oder
mehr laminierte Lagen einer Art von Titan-Legierung oder von
zwei oder mehr Arten von Titan-Legierungen umfaßt, kann die
Anzahl von Lagen oder jede Lagendicke frei gewählt werden, und
jede Kombination einer Vielzahl von Lagen von Titan-Legierungen
mit unterschiedlichen Zusammensetzungen ist auch möglich.
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Selbstverständlich können auch zwei oder mehr Lagen laminierter
Titan-Legierungsschichten mit der gleichen Zusammensetzung
eingesetzt Werden.
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Erfindungsgemäß wird eine Titan-Legierung mit einer höheren
spezifischen Festigkeit, die einen angemessenen
Korrosionswiderstand ergibt, als Material des elektromagnetischen
Kochgerätebehälters verwendet, und so ist das Auftreten von Rost auch
bei Langzeitgebrauch unterdrückt.
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Ein beträchtlich leichtgewichtiger Behälter wird im Vergleich
mit den üblichen Behältern realisiert, falls ein Behälter mit
der gleichen Festigkeit und der gleichen Form und Abmessung wie
bei dem üblichen Behälter geformt wird. Deshalb kann, wenn der
gesamte Behälter oder ein Teil des Behälters so gefertigt ist,
ein Berufskoch den aus Titan-Legierung hergestellten Behälter
während einer längeren Zeit benutzen, wobei er außerordentlich
wenig Ermüdung erfährt, da er mit dem Behälter infolge von
dessen niedrigem Gewicht leicht umgehen kann.
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Da die Titan-Legierung nichtmagnetisch ist, entsteht auch in
einem intensiven Magnetfeld keine Verformung infolge von
Magnetostriktion, und jede Deformation des Behälters wird bei
Benutzung von Titan-Legierung verhindert.
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Zusätzlich zu dem Vorstehenden kommt hinzu, daß, wenn ein
ganzer Behälter oder ein Teil des Behälters eine aus zwei oder
mehr laminierten Titan-Legierungsschichten bestehende Struktur
umfaßt, jede Titan-Legierungsschicht im Festphasenzustand ist
und vollständig zu einer Einheit gebildet wird, und auch bei
unterschiedlicher Zusammensetzung der Lagen das gleiche Titan
als Grundmaterial benutzt wird. Das verhindert fast jede
Differenz der thermischen Ausdehnung und beseitigt das
Abschälen an der Bindungsfläche der einzelnen Lagen.
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Wegen des hohen spezifischen Widerstandswerts der
Titan-Legierung sind reichen die in dem Wechselmagnetfeld erzeugten
Wirbelströme trotz Skineffekt (Abfallen der Stromstärke auf 1/e
(= 0,368) des Stromwerts an der Oberfläche, und proportional zu
dem Quadrat von ½ des spezifischen Widerstandswerts) tiefer
(das bedeutet einen kleineren Skineffekt und deswegen eine
größere Eindringtiefe des Wirbelstromes), und der Behälter kann
wirksamer durch die elektromagnetische Induktion in seiner
ganzen Dicke aufgeheizt werden.
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Ein spezifischer Widerstandswert gleich oder größer als 80 ·
10&supmin;&sup6; Ω.cm jeder Titan-Legierungslage ergibt einen ausreichenden
Heizwert zum Kochen mit elektromagnetischer Induktion.
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Die an der Innenfläche des Behälters gebildete Titan-Legierung
ermöglicht ein gleichförmiges Aufheizen in der Gesamtheit des
Behälters in Abhängigkeit von dem Magnetfeld und verhindert
Festschmoren und Anhaften an dem Behälter (da Festschmoren und
Anhaften durch partielles Aufheizen entstehen).
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Die Beschichtung aus Titanoxidfilm an der Innenfläche des
Behälters läßt fettige und ölige Bestandteile in dem Oxidfilm
bleiben, und das beseitigt vollständig die genannte Gefahr des
Festschmorens und Anhängens.
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Heißverformen oder superplastisches Verformen bei einer
Temperatur gleich oder mehr als 500ºC, bei der sich nur eine kleine
Veränderung der Festigkeit der Titan-Legierung ergibt, zeigt
leichtes Verformen der Plattenmaterialien aus Titan-Legierung
zu verschiedenen unterschiedlichen Formen wie Pfannen,
Kochtiegeln und Woks.
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Zum Zeitpunkt des Umformens werden die Titan-Legierungslagen
der zwei oder mehr laminierten Lagen durch
Festkörper-Phasendiffusion sicher miteinander verbunden.
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Die Behälter mit einer laminierten Struktur aus
Titan-Legierungslagen erleichtern den Verschrottungsvorgang, da nur Titan-
Legierungen miteinander laminiert sind, wenn auch Legierungen
mit etwas abweichenden Zusammensetzungen benutzt wurden.
BESTER MODUS ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
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Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf eine
erste Ausführung, eine zweite Ausführung und eine
Vergleichsausführung wie folgt beschrieben.
(Erste Ausführung)
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Jeder Behälter eines elektromagnetischen Kochgerätes, der in
der ersten Ausführung erzeugt wurde, enthält nur Lagen aus
Titan-Legierungen.
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Tabelle 1 zeigt jede Lagenstruktur, das Material jeder Lage,
die zugehörige Dicke, ggf. die Anwesenheit einer Oxidschicht
und das Herstellverfahren bei 11 Behälterbeispielen (Nr. 1 bis
Nr. 11). Die Beispiele 5, 9 und 11 sind gemäß der ersten
Ausführung der vorliegenden Erfindung hergestellt.
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Wie in Tabelle 1 gezeigt, bestand jeder Behälter der Nr. 1 und
2 aus einer einzelnen Titan-Legierungslage und wurde durch
Heißverformen hergestellt, jeder Behälter Nr. 3, 4 und 5 wurde
aus einer jeweils einzelnen Titan-Legierungslage durch
superplastisches Verformen hergestellt, jeder Behälter der Nr. 6 und
7 wurde aus zwei Lagen Titan-Legierung durch Heißverformen
hergestellt, und jeder Behälter der Nr. 8, 9, 10 und 11 wurde
aus drei Lagen Titan-Legierung hergestellt, die miteinander
durch SPF (ein Verfahren zur gleichzeitig mit superplastischer
Verformung ablaufenden Festphasenverbindung) verbunden und
geformt sind. (In den Nr. 6 bis 11 ist die jeweils erste Lage
die äußerste Lage, d. h. bildet eine Außenfläche des Behälters.)
Tabelle 1
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* SPF: Eine Vielzahl von Lagen übereinandergesetzt und gleichzeitig mit der superplastischen Verformung verbunden
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Der spezifische Widerstandswert jeder Titan-Legierungslage
dieser Lagen war gleich oder grdßer als 80 · 10&supmin;&sup6; Ω.cm bei
Normaltemperatur. In konkreten Werten war der spezifische
Widerstandswert von Ti-8Al-1Mo-1 V gleich 199 · 10&supmin;&sup6; Ω.cm, der
von Ti-2Al 82 · 10&supmin;&sup6; Ω.cm, der von Ti-6Al-4 V 171 · 10&supmin;&sup6; Ω.cm,
der von Ti-3Al-2,5 V betrug 126 · 10&supmin;&sup6; Ω.cm, der von Ti-5Al-5Sn-
2Zr-2Mo-51 betrug 171 · 10&supmin;&sup6; Ω.cm und der von Ti-8Mn betrug 92
· 10&supmin;&sup5; Ω.cm, wobei Al, Mo, V, Sn, Zr, Si und Mn jeweils
Aluminium, Molybdän, Vanadium, Zinn, Zirkonium, Silizium bzw. Mangan
angeben.
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Jeder der Behälter Nr. 1, 2, 6 und 7 wurde durch Einsetzen
einer Titan-Legierungsplatte jeder Lage in Tabelle 1 in eine
Formmaschine und Druckverformen unter einer Argongas-Atmosphäre
(Ar) bei einer Formtemperatur erzeugt, die in Tabelle 1 gezeigt
ist. In jedem der Behälter Nr. 6 und 7 waren die laminierten
Titan-Legierungslagen durch Festphasen-Diffusionsverbindung der
Titan-Legierungslagen miteinander verbunden, die gleichzeitig
mit der Preßverformung ausgeführt wurde.
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Bei jedem der Behälter Nr. 3, 4, 5, 8, 9, 10 und 11, die einer
superplastischen Verformung unterzogen wurden, wurde ein
superplastisches Blasformverfahren angewendet, in welchem ein
Formdruck durch Gas erzeugt wurde. Bei jedem der Behälter Nr.
8, 9, 10 und 11 wurden die Titan-Legierungslagen durch
Festphasendiffusion der Titan-Legierungslagen miteinander
verbunden, die gleichzeitig mit der superplastischen Verformung
ausgeführt wurde.
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Die Verformungstemperaturen waren alle gleich oder über 500ºC,
und die Einstellung der tatsächlich eingesetzten Temperatur
wurde in Abhängigkeit von den eingesetzten Titan-Legierungen
ausgeführt. Konkret gesagt, waren die Verformungstemperaturen
750ºC bei jedem Behälter der Nr. 1, 2 und 6, 900ºC bei jedem
Behälter der Nr. 3, 4 und 5, 500ºC bei jedem Behälter der Nr.
7, 880ºC für jeden Behälter der Nr. 8 und 9 und 920ºC für jeden
Behälter der Nr. 10 und 11.
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Für jeden Behälter der Nr. 5, 9 und 11 wurde durch Verwendung
eines Sauerstoffgas enthaltenden Gasgemisches als Formdruckgas
für superplastisches Verformen gleichzeitig mit der Verformung
ein Oxidfilm an der Innenfläche (Kochfläche) des Behälters
gebildet.
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Der Partialdruck des Sauerstoffgases betrug zu diesem Zeitpunkt
0,01 Atmosphären bei jedem Behälter der Nr. 5 und 11 und 0,05
Atmosphären bei dem Behälter Nr. 9.
(Zweite Ausführung)
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Bei einem Behälter für ein elektromagnetisches Kochgerät, der
nach der zweiten Ausführung erzeugt wurde, umfaßt der
Behälterboden (der Pfannen- oder Topfboden) eine Struktur aus einer
Titan-Legierungslage, die Seitenfläche (die Pfannen- oder
Topfwand) des Behälters ist aus Edelstahl hergestellt, und der
Pfannenboden und die Pfannenwand werden dann miteinander
verbunden und einheitlich verformt.
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Tabelle 2 zeigt für die Pfannenböden der Behälter (Nr. 12 bis
14) jede Lagenstruktur nach Material und Dicke jeder Lage,
Anwesenheit eines Oxidfilms an der Kochfläche und zugehöriges
Herstellverfahren. Beispiel 14 ist entsprechend der
vorliegenden Erfindung hergestellt.
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Wie in der Tabelle gezeigt, wurde jeder Pfannenboden der
Behälter Nr. 12 und 13 heißgeschmiedet und nur aus einer einzigen
Titan-Legierungslage hergestellt, und der Pfannenboden des
Behälters Nr. 14 wurde aus zwei Lagen Titan-Legierung
hergestellt, die durch superplastische Verformung verformt wurden
(in Nr. 14 ist die erste Lage die äußere Lage, d. h. sie bildet
die Außenfläche).
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Jeder Pfannenboden der Behälter Nr. 12 und 13 wurde erzeugt
durch Einsetzen der in Tabelle 2 gezeigten
Titan-Legierungsplatte in die Formmaschine und Druckverformen derselben bei der
in Tabelle 2 gezeigten Formungstemperatur unter einer Argon-
(Ar)-Gasatmosphäre.
Tabelle 2
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Bei dem Behälter Nr. 14 wurde ein Pfannenboden erzeugt durch
ein superplastisches Blasformen, bei dem der Formungsdruck
durch den Gasdruck gegeben war. Dabei wurde ein Oxidfilm an der
Innenfläche (Kochfläche) des Pfannenbodens ausgebildet durch
Benutzung eines sauerstoffhaltigen Gasgemisches als
Formungsdruckgas, und zwar gleichzeitig mit der Umformung. Der
Partialdruck des Sauerstoffgases war gleich 0,1 Atmosphären. Die
Formungstemperatur für jeden Pfannenboden der Behälter Nr. 12
und 13 betrug 750ºC und für den Pfannenboden des Behälters Nr.
14 900ºC.
(Vergleichsbeispiel)
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Für den weiteren Vergleich wurden vier Beispiele von Behältern
Nr. 15 bis 18 erzeugt, bei denen jeder Behälter für ein
elektromagnetisches Kochgerät, der in jedem Vergleichsbeispiel
erzeugt wurde, in seiner Gesamtheit die gleiche Lagenstruktur
enthielt.
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Tabelle 3 zeigt das Material, die Oberflächenbehandlung der
Kochfläche und Bemerkungen für jedes Vergleichsbeispiel.
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Wie in der Tabelle gezeigt, besteht der Behälter Nr. 15 aus
Rein-Ti, der Behälter Nr. 16 ist nur aus Eisen (Fe) gefertigt,
gleichartig einem herkömmlichen Behälter, der Behälter Nr. 17
ist aus einem herkömmlichen plattiertem Material hergestellt,
das mit einem Edelstahl (SUS 430) als äußerster Schicht
(Außenfläche des Behälters) überlagert wurde und einer Aluminium-
(Al-)-Legierung an seiner Innenseite, und der Behälter Nr. 18
besteht aus einem üblichen Beschichtungsmaterial und einem
Edelstahl (SUS 304L), der weiter an der Innenseite des
Behälters Nr. 17 angeordnet wurde.
Tabelle 3
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Der spezifische Widerstand der einzelnen Materialien bei dem
vorstehend beschriebenen Vergleichsbeispiel ist wie folgt. Der
spezifische Widerstand von Ti beträgt (47 bis 55) · 10&supmin;&sup6; Ω.cm,
der von Fe betrug 9,8 · 10&supmin;&sup6; Ω.cm, der von SUS 403 betrug 60 ·
10&supmin;&sup6; Ω.cm, der der Al-Legierung ist 5, 8 · 10&supmin;&sup6; Ω.cm und der von
SUS 304L 72 · 10&supmin;&sup6; Ω.cm.
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Um das Festschmoren und Anhängen an dem Behälter zu verhindern,
wurde eine Oberflächenbehandlung, nämlich eine bekannte
Fluorkohlenstoffharz-Behandlung an der Kochfläche nur bei dem
Behälter Nr. 17 ausgeführt und bei dem Behälter Nr. 16 wurde
die Kochfläche ausreichend mit einem Bratöl getränkt, statt der
Oberflächenbehandlung.
(Bewertung)
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Mit Benutzung von 18 Behältern mit den Nr. 1 bis 18 wurde ein
Bereitung von 200 Omeletten mit einem elektromagnetischen
Kochgerät mit 2 kW Kapazität ausgeführt. Danach wurde eine
Bewertung ausgeführt über den Heizzustand, Beschädigung des
Behälters, Verformung des Behälters, durch das Gewicht
herbeigeführte Ermüdung des Kochs, Korrosionswiderstand und
Festschmoren und Anhängen ausgeführt. Das Bewertungsergebnis ist in
Tabelle 4 gezeigt.
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In der Tabelle 4 bezeichnet die Markierung (0), daß 200
Kochversuche problemlos ausgeführt wurden und auch danach
fortgesetztes Kochen möglich war. Die Markierung 0 bezeichnet, daß
200 Kochvorgänge mit geringen Problemen durchgeführt wurden und
danach fortlaufendes Kochen möglich war. Die Markierung Δ
bezeichnet, daß 200 Kochvorgänge erreicht wurden, jedoch ein
weiteres Kochen nicht mehr möglich war, und die Markierung x
bezeichnet, daß Kochen von Anfang an schwierig war oder ein
Versagen infolge Abschälen oder dergleichen bei der
Kochfunktion vor dem Erreichen des 200. Kochvorgangs auftrat.
Tabelle 4
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Wie sich aus Tabelle 4 ergibt, kann gemäß dem
Aufheizungszustand und dem Korrosionswiderstand jedes Beispiel der Nr. 1
bis 14 benutzt werden, um mehr als 200 Mal ohne Probleme zu
kochen.
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In Hinblick auf Beschädigung und Verformung kann auch jedes
Beispiel der Nr. 1 bis 11 ohne Probleme benutzt werden, auch
wenn mehr als 200 Mal gekocht werden soll, wobei jedes der
Beispiele der Nr. 12 bis 14 bei 200 Kochvorgängen einige
Probleme ergibt, jedoch ein weiteres Kochen noch möglich war.
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Was die Ermüdung des Kochs betrifft, kann jedes der Beispiele
Nr. 1, 2, 3, 4, 5, 7, 10 und 11 ohne Probleme benutzt werden,
auch wenn mehr als 200 Kochvorgänge erfolgen, und jedes der
Beispiele Nr. 6, 8, 9, 12, 13 und 14 kann bei mehr als 200
Kochvorgängen benutzt werden, jedoch bestehen einige Probleme,
da die Beispiele eine ein wenig größere Dicke besitzen.
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Mit Bezug auf Festschmoren und Anhängen war jedes der Beispiele
Nr. 1 bis 14 gut, insbesondere war jeder der Behälter Nr. 5, 9,
11 und 14 mit einem Oxidfilm sehr gut. Bei den Nr. 12, 13 und
14, die nur an den Pfannenböden Titan-Legierungslagen besaßen,
wurde Festschmoren und Anhängen verhindert durch die Titan-
Legierungslage an den Heizabschnitten (Pfannenböden), die
üblicherweise für Festschmoren und Anhängen empfänglich Waren,
und deshalb wurden zufriedenstellende Ergebnisse erzielt.
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Im Gegensatz dazu war kein Behälter, für den alle
Bewertungspunkte im wesentlichen zufriedenstellten, bei den
Vergleichsbeispielen Nr. 15 bis 18 zu finden.
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Insbesondere war es unmöglich, eine Induktionsheizung bei
Benutzung des Behälters Nr. 15 durchzuführen, wegen seine
niedrigeren spezifischen Widerstands von (47 bis 55) · 10&supmin;&sup6;
Ω.cm. Demzufolge kann der Behälter Nr. 15 von vornherein nicht
benutzt werden. Der Behälter Nr. 16 hatte eine größere
Verformung infolge von Magnetostriktion, und die Behälter Nr. 17
und 18 wurden beträchtlich beschädigt wegen Verformung oder
Ablösen zwischen den Lagen, so daß keiner der Behälter Nr. 16
bis 18 sich als praktisch verwendbar erwies.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf Zusammensetzungen der
Titan-Legierungen begrenzt und auf Kombinationen der Anzahl von
Lagen oder auf Kombinationen der Legierungsarten in den Fällen
eines laminierten Aufbaus mit zwei oder mehr Lagen der Titan-
Legierung.
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Wenn nur ein Teil des Behälters eine
Titan-Legierungs-Lagenstruktur besitzt, wie bei der zweiten Ausführung, und der
Pfannenboden eine Titan-Legierungslage enthält, während die
Pfannenwand aus Edelstahl besteht, werden der Pfannenboden und die
Pfannenwand miteinander verbunden und zu einer Einheit
gebracht. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf
beschränkt. Die vorliegende Erfindung erfordert, daß eine
Titan-Legierungslagen umfassende Struktur für einen Teil des
Behälters benutzt wird, z. B. der Boden aus Edelstahl gemacht
wird und die Pfannenwände Titan-Legierungslagen und dergleichen
umfassen. Jedoch ist die Position, bei der eine
Titan-Legierungslage eingesetzt Werden soll, und das für die anderen
Positionen zu benützende andere Material als das mit der Titan-
Legierungslage nicht beschränkt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Behälter des elektromagnetischen
Kochgerätes ergibt in der Auswirkung die Verwendung einer
Titan-Legierung mit einem spezifischen Widerstandswert gleich
oder größer als 80 · 10&supmin;&sup6; Ω.cm als Material der Behälter einen
verbesserten Korrosionswiderstand, verhindert Festschmoren und
Anhängen, Verformung infolge von Magnetostriktion und Ablösen
an der Bindungsfläche der laminierten Lagen miteinander, und
ermöglicht eine ausreichende Hitzeentwicklung zum Kochen durch
elektromagnetische Induktion bei leichtem Behältergewicht.
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Die Titan-Legierungen sind auf dem Markt leicht erhältlich,
solange ihre spezifischer Widerstandswert bis zu 200 · 10&supmin;&sup6;
Ω.cm beträgt.
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Als Vorteile ist die kaum auftretende Ermüdung des Kochs zu
sehen, auch wenn mit dem erfindungsgemäßen Behälter lange Zeit
gekocht wird. Darüberhinaus zeigt der Behälter
zufriedenstellende Auswirkungen, die lange Jahre praktischer Verwendung
überstehen können, und deswegen sind die Auswirkungen in dem
praktischen Einsatz außerordentlich gut.
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Da das Herstellverfahren für ein erfindungsgemäßes
elektromagnetisches Kochgerät ein Heißumformen oder ein superplastisches
Umformen bei einer Verformungstemperatur von mindestens 500ºC
und höher benutzt, um den Behälter leicht in die gewünschte
Form zu bringen, kann der Behälter mit verbesserten Merkmalen
leicht geformt werden. Insbesondere ist durch die Verwendung
des superplastischen Umformens die Möglichkeit vorhanden, eine
leichte Verformung auch bei großer Ziehform mit geringer Dicke
zu erreichen, die kaum bei dem normalen Tiefziehen oder
dergleichen zu erreichen ist.
Industrielle Anwendung
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Wie vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist die
vorliegende Erfindung wirksam zur Herstellung eines
elektromagnetischen Kochgerätebehälters anwendbar, wobei eine Verformung
desselben und ein Ablösen an den verbundenen Zwischenflächen
der verschiedenen Metallarten auch bei wiederholtem Gebrauch
verhindert werden kann, so daß ein elektromagnetischer
Kochgerätebehälter mit einem hohen Heizwirkungsgrad durch
elektromagnetische Induktion und einen verbesserten Korrosionswiderstand
geschaffen wird, sowie ein elektromagnetischer
Kochgerätebehälter, der durch sein leichtes Gewicht behandlungsfreundlich ist.