用于感应模制的电荷加热方法和系统与流程

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。

背景技术：

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。

技术实现要素：

以下呈现了简化的发明内容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。该发明内容不是广泛的综述，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例性实现方式，其示例在附图中示出。通常和/或在方便时，在整个附图中使用相同的附图标记来表示相同或相似的零件。

如上所述，智能感应器在制造和其他用途中是有用的工具，部分地是因为它们的热自调节能力。在平坦(即，平面或毯式)配置中，智能感应器可以在整个感应器上维持大体上均匀的温度，例如在其所设计的调平温度的20℉内或10℉内。智能感应器可以经设计通过例如选择该感应器的一个或多个部件材料的百分比(诸如一个或多个金属或金属合金部件的百分比)来接近预定的调平温度。调平温度还在较小程度上取决于磁场强度等因素。

智能感应器可以用于许多不同的用途和配置。在一些用途中，可以形成感应器以包封或包覆待加热至特定温度的固体结构，例如在干燥或固化工艺期间。在其他用途中，可以形成或成形感应器以提供容器。该容器可以用于例如保持和加热材料，诸如热固性、热塑性或模制材料，或者经配置用于其他用途。例如，2017年10月24日提交的题为“用于具有热塑性部分的零件的感应模制(inductionmoldingforpartshavingthermoplasticportions)”的美国专利申请序列号15/791,683讨论了包括智能感应器的模制结构和工艺。因为这些材料通常被加热至使用的临界加工温度或其他目标温度，并且避免了超过目标温度的过热，所以智能感应器可以特别好地适用于这样的工艺，这只因为智能感应器关于温度是自调节的。

将成形的感应器的容器内的材料加热至处理材料的合适温度，其可以具有不同的时间要求，这取决于例如被加热的材料的热特性以及被加热的材料的形式。对于一些材料，加工温度是材料的熔点，或材料的至少一种部件的熔点。对于一些材料，加工温度是低于材料的熔点(或材料的至少一种部件的熔点)的温度，但是在该温度下材料软化到可以形成期望的形状的程度。通常，与作为不良热导体的材料相比，具有高热导率的材料具有更好的加热分布(即，材料可以在更短的时间内达到加工温度)。此外，固体块通常将具有比高孔隙度材料更好的加热分布。

在形成模制零件的一种类型的模制工艺中，将待模制的原材料(即，“装料”)放置到容器中，然后加热至合适的加工温度(例如，熔融、使其可流动等)，以便于模制。装料(charge)可以是例如包括用热塑性塑料预浸渍的碳纤维的复合材料，通常称为预浸料坯。预浸料坯可以制备成具有不同的形式，例如，预浸料坯可以具有切碎的、粒状的、片状的、分段的、单一的和/或另一种颗粒形式(在下文中统称为“颗粒”)。预浸料坯的加工温度通常为热塑性部件的软化点或熔点。特别地，这种形式的预浸料坯具有低热导率和高孔隙率。这样，在使预浸料坯达到加工温度所需的时间方面，预浸料坯可能难以加热至例如加工温度。这种需求会增加制造费用和装置成本。根据本公开的一种实现方式可以提供一种加热系统和方法，与一些常规加热系统和方法相比，该加热系统和方法减少了加热容器内的装料所需的持续时间，提高了生产产量，并且降低了制造成本。

图1是根据本公开的实现方式的用于加热材料102的系统100的示意性横截面。图1的系统100可以是例如在模制工艺期间使用的模制系统的一部分，或用于加热材料102(诸如上述的切碎的预浸料坯)的另一类型的系统，在这种情况下，材料102表示离散的预浸料坯的松散质量。图1示出了与至少一个导管106流体连通的气体源104，其中导管106是或包括与至少一个喷嘴108流体连通的气体喷射器106，并且在气体源104和喷嘴108之间提供通路。气体源104和气体源104内的气体110由此通过导管106与喷嘴108流体连通。图1还示出了限定容器122的感应器120。在一种实现方式中，感应器120可以是或包括具有居里温度的智能感应器，其中，智能感应器的加热在智能感应器达到居里温度时减少或停止，甚至在存在持续的磁通量场的情况下。在另一种实现方式中，感应器120可以是或包括不具有居里温度但在存在持续的磁通量场的情况下持续加热的感应器，其中，感应器120的温度可以通过对感应线圈140(以下描述)进行循环(即，通电和断电)来控制。感应器120被配置为在容器122内容纳待加热的材料102。

气体110可以是或包括例如空气或另一种或多种气体。在一种实现方式中，气体源104是供应气体110的压缩气体筒。在另一种实现方式中，气体源104可以是或包括鼓风机，其包括例如风扇或泵(为简单起见，未单独示出)，其将周围空气引导和/或供应至导管106。在另一种实现方式中，气体源104可以是压缩机。

图1还示出了当气体110在离开喷嘴108之前流经导管106时加热气体110的热源130。如图1所示，热源130可以是或包括加热元件，诸如电阻或感应加热元件，其包封和/或包覆导管106。在使用期间，热源130输出对导管106进行加热的热能132，进而，加热流过其中的气体110。

系统100进一步包括感应线圈140，其被配置为产生磁通量场142并且将磁通量场142发射到感应器120上。感应线圈140可以放置在支撑结构146的表面144下方，其中，在使用期间，感应器120搁置在表面144上。导管106和喷嘴108由非磁性材料诸如铜或耐热性合成材料制成，以防止其由感应线圈140加热。

在使用系统100的示例性方法或工艺中，将材料102放置到容器122中，并且喷嘴108相对于材料102放置，以便将加热气体引导到容器122内的材料102上。虽然图1示出了喷嘴108放置到大部分材料102中(例如，被放置为使得喷嘴108的至少一部分放置在容器122内的大部分材料102的上表面下方)，但是将理解的是，喷嘴108可以放置在将加热气体110引导到材料102上的另一个位置中。例如，喷嘴108可以放置在材料102上方，使得喷嘴108将加热气体110向下引导到材料102上和其中。喷嘴108的位置可以至少部分地取决于材料102的形式。

在放置喷嘴108之后，气体110以期望的气体流速从气体源104释放到导管106中。例如，气体110可以以大约0.01立方英尺/分钟(ft³/min)至大约10ft³/min，或大约0.10ft³/min至大约1.0ft³/min的流速释放到导管106中。气体流速可以至少部分地取决于系统100的设计的不同的方面，例如，取决于导管106的尺寸和配置以及喷嘴108的配置和数量。气体110在其穿过由热源130加热的导管106的部分时被加热。在一种实现方式中，气体110可以被加热至从大约300℉至大约900℉，或从大约500℉至大约700℉的温度。气体110被加热到的温度可以取决于例如待加热的材料102。在气体110被加热之后，其继续通过导管106到达喷嘴108。气体110由喷嘴108引导到材料102上和/或材料102中(或以其他方式接合材料102)，如图所示。在图1中，喷嘴108包括多个端口150，加热气体110从端口150从喷嘴108喷射到材料102上。从喷嘴108喷射到材料102上的加热气体110由此加热材料102。

在通过从喷嘴108喷射的加热气体110加热材料102期间，使感应线圈140激活(即，通电)以产生并且发射磁通量场142以接合感应器120。这样，通过感应器120和从喷嘴108喷射的加热气体110这两个源加热材料102。此外，从至少两个相反的方向(如图1所示，例如，从感应器120的垂直侧的方向和从喷嘴108的端口150水平喷射加热气体110的相反方向)进行加热。然而，由于一些材料诸如切碎的预浸料坯的高空隙体积和低热导率，与由感应器120提供的热相比，经由加热气体110提供给材料102的热可以更有效地快速使材料102达到加工温度。

在一些实现方式中，感应器120的加热可以在与启动加热气体110从喷嘴108喷射大约相同的时间(例如，同时、在±5秒内、在±10秒内等)通过对感应线圈140通电而开始。在可替代方案中，取决于个别工艺要求，由感应器120进行的加热和由加热气体110进行的加热中的任一者可在另一者之前发生(例如，在另一者之前超过10秒)。

在一些工艺中，当材料102达到加工温度时，来自两个源的热(即，由感应器120提供的热和由加热气体110提供的热)可以大约同时从材料102移除。在其他工艺中，由一个源提供的热可以在另一个源移除之前移除。例如，可以从感应器120和喷嘴108两者向材料102施加热，直到材料102达到目标温度，诸如低于加工温度的温度，此时，来自一个源(例如，来自感应器120或喷嘴108的热)的热可以被移除，而来自另一个源的热可以继续，使材料102达到加工温度。例如，在加工温度是材料102(或其部件)的熔融温度的应用中，可能期望在达到熔融温度之前从材料102移除喷嘴108，以防止熔融材料污染或粘附到喷嘴108。因此，在一些工艺中，一旦材料102达到低于材料102或材料102的部件的熔融温度的目标温度，可以从材料102移除喷嘴108。在这样的工艺中，感应器120可以提供使材料102达到加工温度所需的额外加热，而无需使用加热气体110进一步加热材料102。

在示例性实现方式中，感应器120是提供限定第一模面160的第一模具部分的第一感应器120。在这种实现方式中，如图2所示，系统100还包括第二感应器200，其提供限定第二模面202的第二模具部分。如果图1中所示的配置被认为示出了工艺(诸如模制工艺)的材料加热阶段，那么图2可以被认为示出了形成阶段，其中将第二模具部分移动到位或位置以由被加热材料形成零件、结构或部件。在图1的材料加热阶段中的第一感应器120的加热期间，第二感应器200也可以由感应线圈140或单独的感应线圈(为简单起见，未单独示出)加热。然后，第二感应器200可以移动到图2所示的位置。

如图2所示，喷嘴108已经重新放置成远离(例如，从容器122移除)容器122，并且第二模具部分200已经放置接合材料102，使得第二模面202物理地接触材料102，使得模面160、202从材料102形成模制部件。随后，可以冷却材料102，可以从材料102移除第二感应器200，并且从第一感应器120移除材料102，以产生由材料102形成的图3的模制部件300。应当理解，模制部件300的形式是一个示例，并且可以设想模制部件300的其他形式。

图4是示出用于加热限定容器122的感应器120内的材料102的系统400的另一种实现方式的俯视图。系统400包括气体源104内的气体110，其中气体110和气体源104与主导管402流体连通。主导管402与多个辅助导管404流体连通，进而，其与多个喷嘴406流体连通，这些辅助导管是或提供了多个气体喷射器404。系统400还包括被配置为加热感应器120的感应线圈408，和被配置为在气体110离开多个喷嘴406之前加热气体110的至少一个热源。该热源可以包括：当气体110穿过主导管402时加热主导管402和气体110的第一热源410；当气体110穿过多个辅助导管404时加热多个辅助导管404和气体110的第二热源412；或者第一热源410和第二热源412两者。

与例如仅包括单个喷嘴的系统相比，包括多个喷嘴406的图4的系统400可以在更大的面积上对材料102提供更均匀的加热。虽然图4示出了包括一个主导管402、三个辅助导管404和八个喷嘴406的系统400，但是也可以设想其他配置。

在使用图4的系统400期间，可以使用例如阀420将气体110从气体源104释放到主导管402中。气体从气体源104进入主导管402，然后进入多个辅助导管404。气体110可以在主导管402内由第一热源410加热，在多个辅助导管404内由第二热源412加热，或由第一热源410和第二热源412两者加热。然后，加热气体110行进通过多个辅助导管404并且进入多个喷嘴406，然后通过多个喷嘴406引导到材料102上和/或材料102中。

在使用从多个喷嘴406喷射的加热气体110加热材料102期间，感应线圈408通电以将磁通量场430发射到感应器120上。磁通量场430使感应器120加热，由此与加热气体110一起加热材料102。在示例性工艺中，一旦材料102达到第一加工温度，可以停止气体110从气体源110的流动，可以停止使用第一和/或第二热源410、412加热导管402、404，并且可以从容器122移除多个喷嘴406。对材料102的额外加热可以仅通过由感应器120提供的加热而继续。在另一示例工艺中，可以同时停止由加热气体110和感应器120进行的加热。在又一示例工艺中，可以停止使用感应器120加热材料102，同时继续使用加热气体110加热材料102。

一般而言，在将诸如大量切碎的预浸料坯材料的装料材料放置在感应加热的感应器上并且仅由感应器加热的应用中，至少部分由于材料的低热导率，感应器比装料材料更快速地达到加工温度。由于使材料达到加工温度所需的额外时间，这可以导致加工延迟。根据本公开的实现方式可以增加材料诸如分段的或切碎的预浸料坯的加热速率以更紧密地匹配感应器的加热速率，使得材料在较短的量或持续时间内，例如以更紧密地匹配感应器的加热速率的加热速率达到加工温度。该目标温度可以是根据材料和工艺而变化的加工温度。例如，加工温度可以低于、等于或高于材料或材料部件的熔融温度。

此外，利用现有系统，被加热的材料的温度滞后于感应器的温度。相对照地，使用根据本公开的系统，被加热的材料的温度可以在加热期间的任何时间点与感应器的温度匹配(或更接近地匹配)。例如，在加热期间，由感应器提供的容器内的材料的平均温度可以在感应器或由感应器限定的模面的温度的±90％内或±20％内。该百分比可以在任何时间点用公式(t1-t2)/t1确定，其中，t1是由感应器限定的模面的温度，并且t2是被加热的材料的温度。

例如，图5包括可以表示其中材料仅由感应器加热的系统的加热分布的第一曲线图500，以及根据本公开的实现方式的系统(即，其中材料至少部分地使用加热气体加热的系统，诸如图1所示的系统)的加热分布的第二曲线图550。曲线图500、550的时间和温度标度已经相对于彼此被归一化。

第一曲线图500包括感应器(例如，感应器120)的第一加热分布(即，第一加热速率)502和在感应器的加热期间材料(例如，材料102，诸如切碎的或分段的预浸料坯)的第二加热分布(即，第二加热速率)504。如上所述，在第一曲线图500中，材料仅由感应器加热，其中感应器使用由如上所述的感应线圈产生的磁通量场加热。在加热期间，感应器的加热分布502导致感应器在比由感应器加热的材料的加热分布504所证明的更少的时间内达到目标温度506。如第一曲线图500所示，被加热的材料的温度明显滞后于感应器的温度，直到材料达到目标温度506。

以另一种方式描述，在第一曲线图500中，第一温度分布502具有第一持续时间，其中，第一持续时间在感应线圈在时间＝0通电时开始并且在感应器达到目标温度506时结束。第二温度分布504具有第二持续时间，其中，第二持续时间在感应线圈140在时间＝0通电时开始并且在材料102达到目标温度506时结束。因此，第二持续时间显著长于第一持续时间。

相对照地，第二曲线图550包括感应器(例如，感应器120)的第三加热分布(即，第三加热速率)552和材料(例如，材料102，诸如切碎的或分段的预浸料坯)在感应器加热期间的第四加热分布(即，第四加热速率)554。在第二曲线图550中，使用如上所述的本公开的实现方式，诸如系统100、400，由感应器和输送到材料上和/或材料中的加热气体加热材料。在由感应器和加热气体两者加热材料期间，感应器和材料两者首先到达目标温度506的持续时间比第一曲线图500中所示的短得多。例如，第三加热速率552和第四加热速率554可以在彼此的300秒的时间段内将材料102(例如，模制材料)和感应器(例如，由感应器限定的第一模面)的温度升高到加工温度的50℉内。如第二曲线图550中所示的，在直至目标温度506的任何时间点加热材料的整个工艺中，第四分布554中所示的材料的温度与第三分布552中所示的感应器的温度紧密匹配，变化不超过±25％或不超过±10％。在第二曲线图550中，感应器的加热和被加热气体喷射到材料上通常同时开始(即，彼此5秒)。可以如下所述调节加热系统的结构和性能特性，使得感应器(例如，模具部分和/或由模具部分限定的模面)的加热速率和加热分布与材料(例如，装料)的加热速率和加热分布匹配。

以另一种方式描述，在第二曲线图550中，第三温度分布552具有第三持续时间，其中，第三持续时间在感应线圈通电时开始(如在第二曲线图550中所示的，在时间＝0处)并且在感应器达到目标温度506时结束。第四温度分布554具有第四持续时间，，第四持续时间在加热气体首先被引导到材料时开始(如在第二曲线图550中所示的，在时间＝0时)并且在材料102达到目标温度506时结束。因此，第三和第四持续时间大约相等，并且可以变化，例如小于5分钟，或小于1分钟。在一种实现方式中，第三持续时间和第四持续时间可以是例如大约3.5分钟至大约7.0分钟。此外，在第三持续时间和第四持续时间期间，在整个第三持续时间和第四持续时间中，感应器的温度相对于材料的温度变化不超过±5％，或不超过±0.5％。应当理解，虽然在第二曲线图550中，在t＝0时加热气体从喷嘴喷射的同时对线圈通电，但是在其他工艺中，可以在加热气体从喷嘴喷射之前对感应线圈通电，或者可以在对感应线圈通电之前从喷嘴喷射加热气体。

第一曲线图500表明，当材料仅由感应器加热时，需要延长的时间段来将材料加热至目标温度506。第二曲线图550表明，当材料同时被感应器和加热气体加热时，与第一曲线图相比，将材料加热至目标温度506需要短得多的时间。通常，分析从实验获得的数据，已经发现用感应器和加热气体加热材料可以在单独用感应器加热材料所需的一半时间或少于一半时间内进行。当将加热气体引入装料上时，装料加热速率可以为大约5℉/分钟(℉/min)至大约500℉/min，或大约100℉/min至大约200℉/min。在第二曲线图550中，从时间＝0到装料温度达到目标温度506的装料的加热速率554为大约77℉/min，这导致装料在少于10分钟内达到目标温度750℉。在模制工艺期间，取决于系统设计，感应器(例如，第一模具部分)达到目标温度所需的时间可以长于或短于装料达到目标温度所需的时间。在一些工艺中，可能期望调节装料的加热速率和加热分布，使得装料和感应器(例如，第一模具部分)同时或大致同时(例如，在彼此的一分钟内，或彼此的五分钟内)达到目标温度，如第二曲线图550所示。将装料的加热分布(加热速率)与感应器的加热分布(加热速率)匹配确保例如由感应器限定的模面与装料同时或大约同时达到目标温度，并且以相同的加热分布或大约相同的加热分布如此进行。这可以例如通过调节(即，升高或降低)流过喷嘴的加热气体的最大温度，改变(即，增加或减少)系统内喷嘴的数量，改变喷嘴内狭缝的尺寸和/或数量来，改变导管内气体的压力或流量，调节施加到感应线圈的功率，这些因素的组合，或者通过改变或调节另一个相关因素，这对于本领域的普通技术人员是显而易见的。在一些实现方式中，可以在加热期间监测感应器(即，由感应器限定的模具部分和/或模面)和装料的加热速率和分布。可以原位调节各种系统参数(例如，加热气体的温度和流速)以调节装料的加热速率和分布，使得它们与感应器的加热速率和分布匹配。

图6示出了用于加热材料的方法600。方法600可以通过操作或使用上述图1至图4中所示的结构中的一个或多个来进行，并且因此参考这些图来描述。然而，应当理解，方法600不限于任何特定结构或用途，除非本文明确陈述。方法600可以在其他工艺之前、期间或之后执行，例如作为装配子工艺。应当理解，尽管该工艺被描述为一系列动作或事件，但是本公开不限于这样的动作或事件的顺序。一些动作可以以不同的顺序发生和/或与除了本文描述的那些动作或事件之外的其他动作或事件同时发生。此外，根据本公开的方法可以包括为简单起见而未示出的其他动作或事件，而可移除或修改一个或多个所示出的动作或事件。

在602处，将诸如预浸料坯的材料102放置在感应器组件100、400的容器122内，其中容器122可以例如由感应器120提供。方法600还包括在604处用由感应线圈140发射的磁通量场142、430加热感应器组件100、400的感应器120。在感应器120加热期间和/或之后，来自感应器120的热能可以被传送至容器122内的材料102。在606，容器122内的材料102用由气体喷射器106、404的喷嘴108、406引导到材料102的加热气体110加热。随后，如在608处，停止通过加热气体110对容器122内的材料102的加热。方法600还包括如在610处那样停止由磁通量场142、430对感应器120的加热。在610处停止感应器120的加热可以在608处停止材料102的加热之前、之后或同时进行。在612处，方法600还包括从由感应器120提供的容器122移除材料102。在612处的移除可以例如在冷却容器122内的材料102之前或之后进行。

本公开包括根据以下项的实施例：

项1.一种用于加热材料(102)的方法(600)，包括：

将材料(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

用经引导以接合容器(122)内的材料(102)的加热气体(110)来加热材料(102)。

项2.根据项1所述的方法(600)，还包括：

使气体(110)从气体源(104)流入与气体源(104)流体连通的导管(106)；以及

加热导管(106)内的气体(110)以形成加热气体(110)；

其中，加热材料(102)还包括通过喷嘴(108，406)喷射来自导管(106)的加热气体(110)，以接合材料(102)。

项3.根据项2所述的方法(600)，其中：

材料(102)是处于颗粒形式的一定量的材料(102)；以及

加热材料(102)还包括在用加热气体(110)加热材料(102)之前将喷嘴(108，406)放置到容器(122)中并且放置到一定量的材料(102)中。

项4.根据项1-3中任一项所述的方法(600)，其中，材料(102)具有加工温度，并且方法(600)还包括：

在材料(102)达到加工温度之前停止用加热气体(110)加热材料(102)；以及

在停止用加热气体(110)加热材料(102)之后，使用从感应器(120)传送至材料(102)的热将材料(102)进一步加热至加工温度。

项5.根据项1-3中任一项所述的方法(600)，其中，材料(102)具有加工温度，并且感应器(120)包括与材料(102)热连通的模面(160，202)；并且其中，方法(600)还包括：

以第一加热速率(552)加热材料(102)并且以第二加热速率(554)加热模面(160，202)；

其中，第一加热速率和第二加热速率(552，554)在彼此的300秒的时间段内将模面(160，202)和材料(102)的温度升高到加工温度的5℉内。

项6.根据项5所述的方法(600)，其中：

模面(160，202)的加热在第一持续时间内具有第一温度分布，并且第一持续时间在磁通量场(142，430)首先在感应器(120)处被引导时开始并且在材料(102)达到加工温度时结束；

材料(102)的加热在第二持续时间内具有第二温度分布，并且第二持续时间在加热气体(110)首先被引导到材料(102)时开始并且在材料(102)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；以及

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的变化不超过20℉。

项7.根据项1-6中任一项所述的方法(600)，还包括用感应器组件(100，400)的感应器(120)加热感应器组件(100，400)的容器(122)内的材料(102)。

项8.根据项1-7中任一项所述的方法(600)，其中，所述感应器(120)限定第一模面(160)的至少一部分，并且方法(600)还包括：

使用由感应线圈(140，408)发射的磁通量场(142，430)加热第二模面(202)；

在材料(102)达到材料(102)的加工温度之前，停止用加热气体(110)加热材料(102)；

在用加热气体(110)停止材料(102)的加热之后，使用从感应器(120)传送至材料(102)的热将容器(122)内的材料(102)加热至加工温度；以及

将材料(102)与第二模面(202)接合。

项9.根据项1-8中任一项所述的方法(600)，还包括将感应器(120)加热至感应器(120)从磁性转变为非磁性的居里温度。

项10.一种模制工艺，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：

感应器组件(100，400)包括感应器(120)；

感应器(120)限定模面(160，202)；以及

模面(160，202)与模制材料(102)热连通；

使用被引导到模制材料(102)的加热气体(110)以第一加热速率(552)加热模制材料(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)加热模面(160，202)；

其中，第一加热速率和第二加热速率(554)在彼此的300秒的时间段内将模制材料(102)和模面(160，202)的温度升高到加工温度的5℉内。

项11.根据项10所述的模制工艺，其中：

模面(160，202)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(142，430)首先在感应器(120)处被引导时开始并且在模制材料(102)达到加工温度时结束；

模制材料(102)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(110)首先被引导到模制材料(102)时开始并且在模制材料(102)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；以及

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的不同不超过20℉。

项12.根据项11所述的模制工艺，其中，第一持续时间和第二持续时间为3.5分钟至7.0分钟。

项13.根据项10-12中任一项所述的模制工艺，还包括：

使气体(110)从气体源(104)流入导管(106)；以及

加热导管(106)内的气体(110)以形成加热气体(110)；

其中，材料(102)的加热包括通过喷嘴(108，406)喷射加热气体(110)，以接合材料(102)。

项14.根据项13所述的模制工艺，其中：

模制材料(102)是处于颗粒形式的一定量的模制材料(102)；以及

材料(102)的加热包括在用加热气体(110)加热模制材料(102)之前将喷嘴(108，406)放置到容器(122)中并且放置到一定量的模制材料(102)中。

项15.根据项10-14中任一项所述的模制工艺，其中，第一加热速率(552)和第二加热速率(554)为100℉/分钟(℉/min)至200℉/min。

项16.根据项10-15中任一项所述的模制工艺，还包括在达到加工温度的±25℉时停止用加热气体(110)加热模制材料(102)。

项17.一种用于加热模制材料(102)的系统(100，400)，包括：

感应器组件(100，400)，其包括感应器(120)，其中：

感应器(120)限定被配置为容纳模制材料(102)的容器(122)；以及

感应器(120)进一步限定模面(160，202)；以及

气体(110)喷射器，被配置为朝向放置在容器(122)内的模制材料(102)引导加热气体(110)。

项18.根据项17所述的系统(100，400)，其中：

气体(110)喷射器包括喷嘴(108，406)和与喷嘴(108，406)流体连通的导管(106)；

喷嘴(108，406)被配置为将来自导管(106)的引导加热气体(110)朝向模制材料(102)引导；以及

系统(100，400)还包括热源(130)，热源被配置为加热导管(106)内的气体(110)。

项19.根据项18所述的系统(100，400)，还包括多个气体(110)喷射器，每个气体喷射器包括喷嘴(108，406)和与喷嘴(108，406)流体连通的导管(106)，其中，多个气体(110)喷射器中的每一个的喷嘴(108，406)被配置为朝向模制材料(102)引导加热气体(110)。

项20.根据项17-19中任一项所述的系统(100，400)，还包括感应线圈(140，408)，其被配置为朝向感应器(120)发射磁通量场(142，430)。

项21.根据项17-20中任一项所述的系统(100，400)，其中，感应器(120)包括感应器(120)从磁性转变为非磁性的居里温度。

项22.根据项21所述的系统(100，400)，其中，气体(110)喷射器是非磁性的。

本文公开的所有范围应理解为涵盖其中包括的任何和所有子范围。例如，“小于10”的范围可以包括在最小值0和最大值10之间(并且包括最小值0和最大值10)的任何和所有子范围，即，具有等于或大于0的最小值和等于或小于10的最大值的任何和所有子范围，例如1至5。在某些情况下，对于参数所述的数值可以取负值。在这种情况下，所述“小于10”的范围的示例值可以假设为负值，例如-1、-2、-3、-10、-20、-30等。

虽然已经关于一个或多个实现方式示出了本公开，但是在不脱离所附权利要求的精神和范围的情况下，可以对所示的示例进行改变和/或修改。例如，应当理解，尽管该工艺被描述为一系列动作或事件，但是本公开不受这样的动作或事件的顺序的限制。一些动作可以以不同的顺序发生和/或与除了本文所述的那些动作或事件之外的其他动作或事件同时发生。而且，可能不需要所有工艺阶段来实施根据本公开的一个或多个方面或实现方式的方法。应当理解，可以添加结构部件和/或工艺阶段，或可以移除或修改现有结构部件和/或工艺阶段。此外，本文描述的一个或多个动作可以在一个或多个单独的动作和/或阶段中进行。此外，在具体实施方式和权利要求中使用了术语“包括(including)”、“包括(includes)”、“具有(having)”、“具有(has)”，“具有(with)”，或其变体，这些术语旨在以类似于术语“包括(comprising)”的方式是包括性的。术语“……中的至少一个(atleastoneof)”用于表示可以选择所列项目中的一个或多个。如本文所用，关于诸如a和b的项目列表的术语“……中的一个或多个(oneormoreof)”意指单独的a、单独的b、或a和b。此外，在本文的讨论和权利要求中，关于两种材料使用的术语“在……上(on)”，一个“在另一个上”，意指材料之间的至少一些接触，而“在……之上(over)”意指材料邻近，但可能具有一种或多种另外的居间材料，使得接触是可能的但不是必需的。“在……上(on)”或“在……之上(over)”都不意味着本文所使用的任何方向性。术语“共形(conformal)”描述涂层材料，其中下面材料的角度由共形材料保持。术语“大约(about)”表示所列的值可以稍微改变，只要该改变不会导致工艺或结构不符合所示实现方式。最后，“示例性”指示描述被用作示例，而不是暗示其为理想的。通过考虑本说明书和本文公开的实践，本公开的其他实现方式对于本领域技术人员将是显而易见的。本说明书和示例仅被认为是示例性的，本公开的真实范围和精神由所附权利要求指示。

在本申请中使用的相对位置的术语是基于平行于工件的常规平面或工作表面的平面来限定的，而与工件的取向无关。本申请中使用的术语“水平”或“横向”被限定为与工件的常规平面或工作表面平行的平面，而与工件的取向无关。术语“垂直”是指垂直于水平的方向。诸如“上”、“侧”、“较高”、“较低”、“上方”、“顶部”和“下方”的术语是相对于工件的顶部表面上的常规平面或工作表面而限定的，而与工件的取向无关。