JP2003181524A - クラッド材の間接押出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クラッド材を間接押出により製造する際に、
不良クラッドの切捨量を大幅に減少する。 【解決手段】 クラッドビレット１２０は、芯材１２２
の外周が皮材１２４にて被覆されている。そしてその先
頭部には円形の前板１２６が設けられている。前板１２
６は、皮材１２４と同じ材質にされている。クラッドビ
レット１２０を押出すと、前板１２６がまず流出する。
従って、芯材１２２の代わりに前板１２６によりデッド
メタルが形成されることとなり、しかもこの前板１２６
が皮材１２４と同じ材質にされているため、３層クラッ
ドという不良クラッドが発生しない。また、ビレット押
圧面１０２ａの角度がダイス軸線Ａに対し５５〜８５°
のテーパー状にされているため、デッドメタル体積自体
が減少し、不良クラッドが発生しても押出初期に流出さ
せることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クラッド材を間接
押出により製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、図７に示す如く、従来より、間
接押出による加工は、製品の外面形状を規定するダイス
３と、製品の内面形状を規定するマンドレル４とからな
る押出用工具をコンテナ１内に装着すると共に、ビレッ
ト２をルーズダミー６に押し当てた状態でコンテナ１内
に配置した上で行われていた（特許文献１参照）。

【０００３】具体的には、ルーズダミー６を固定型と
し、コンテナ１内に配置されたビレット２に向かって
（詳しくは、ルーズダミー６に向かって）、ダイス３と
マンドレル４とを相対的に移動させることで、ダイス孔
１１から製品形状に押出された押出材１０を得ていた。

【０００４】このような間接押出による加工方法は、コ
ンテナ１に対してビレット２が移動されず、コンテナ１
内壁とビレット２間に摩擦が起きないため、デッドメタ
ルの形成が少なく、従来より高精度押出製品を中心に脚
光を浴びて来た。なお、上記は管の間接押出についての
ものであり、棒（中実材）を間接押出する場合は、マン
ドレル４がないだけである。

【０００５】

【特許文献１】特開平９−２０１６１８号公報

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術にて、芯材と皮材からなるクラッド用のビレット
を間接押出すると、少ないとはいえ芯材からなるデッド
メタルの形成により押出初期にそのデッドメタル近傍部
分から芯材が製品表皮として押出され、芯材、皮材、芯
材からなる３層クラッドという不良クラッドとなること
が知られていた。

【０００７】つまり、まず、この場合は、図８（ａ）に
示すように、コンテナ１内に配置された、芯材５２と該
芯材５２の外周を覆う皮材５４とからなるビレット５０
に向かってダイス３が相対的に移動されることになる。
すると、図８（ｂ）に示すように、ダイス孔１１に流れ
ていかない芯材５２からなるデッドメタル５２ａ領域が
少ない領域とはいえダイス３近傍の箇所に形成される。
次に、ダイス３を更に移動させると、図８（ｃ）に示す
ように、デッドメタル５２ａ近傍部分から芯材５２が製
品表皮６２としてダイス孔１１から押出される。そし
て、押出材６０としては、芯材５２からなる第１層（製
品表皮６２）、皮材５４からなる第２層６４、芯材５２
からなる第３層６６とを有する不良クラッド（３層クラ
ッド）となっていた（図８（ｃ）、図８（ｃ）のＸ−Ｘ
断面図である図８（ｄ）参照）。

【０００８】本発明はかかる課題に鑑みなされたもの
で、不良クラッドの切捨量を大幅に減少し、製品歩留り
を向上できる間接押出方法を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】かかる課
題を解決するためになされた請求項１に記載の本発明
は、コンテナ内に配置された、円柱状若しくは円筒状の
芯材と該芯材の外周を覆う皮材とを備えるビレットに向
かってダイスを相対的に移動させる間接押出によってク
ラッド材を製造するクラッド材の間接押出方法におい
て、ダイスのビレット押圧面をダイス軸線に対し５５〜
８５°のテーパー状にし、前記ビレットの先端部に、前
記皮材と同じ材質の円形若しくは環状の前板を付けて該
ビレットと同時に押し出すことを特徴とするクラッド材
の間接押出方法をその要旨とする。

【００１０】係るクラッド材の間接押出方法（以下、単
に間接押出方法とも言う）によれば、押出加工を行なう
と、ビレットの先頭部に設けられた前板がまず流出す
る。従って、芯材の代わりに前板によりデッドメタルが
形成されることとなり、しかもこの前板が皮材と同じ材
質にされているため、３層クラッドとはならない。ま
た、ビレット押圧面の角度がダイス軸線に対し５５〜８
５°のテーパー状にされているため、デッドメタル体積
自体が減少し、不良クラッドが発生しても押出初期に流
出させることができる。ビレット押圧面のダイス軸線に
対する角度（以下、テーパー角度ともいう）が８５°よ
り大きい場合にはデッドメタル体積の減少効果が得られ
ない。テーパー角度が５５°より小さいと、押し残り切
断時にダイスのビレット押圧面にビレットの一部が凝着
し、押出終了時に凝着部の除去作業が必要となり、作業
性を著しく低下させる。

【００１１】なお、本発明の間接押出方法により製造さ
れる押出材において芯材と皮材との間に隙間が生ずる現
象（フクレ）の発生を好適に防止し、製品歩留りを向上
するには、更に請求項２に記載の如く構成すると良い。
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載のクラッド
材の間接押出方法において、前記前板の直径を、前記ビ
レットの直径に対して９０〜１００％としたことを特徴
とする。

【００１２】このような間接押出方法によれば、前板外
周角部とコンテナとの間の隙間が小さくなると共に、皮
材の変形が前板によって防止されるため、押出時に空気
を巻き込むことが少なく、フクレの発生を防止すること
ができる。なお、前板の直径を、ビレットの直径に対し
て９０％未満とすると、前板外周角部とコンテナ間の空
隙が大きく、空気を巻き込み易いため、フクレの原因と
なる。また１００％を超えると、コンテナより径が大き
くなり、コンテナへの挿入時に引っ掛かり、トラブルを
発生させる。

【００１３】請求項３に記載の本発明は、請求項１また
は２に記載のクラッド材の間接押出方法において、前記
前板の厚さを、前記ビレットの直径に対して５〜２０％
としたことを特徴とする。このような間接押出方法によ
れば、押出初期における不良クラッド（製品から除去す
る必要がある）の発生を更に好適に防止することができ
る。仮に、前板の厚さをビレットの直径に対して５％未
満とすると、芯材によるデッドメタルを減少する効果が
少なくなり、押出初期に４層クラッド（前板・芯材・皮
材・芯材からなる不良クラッド部）が発生し易くなる。
一方、２０％を超えると、押出初期のクラッド率（押出
材における皮材厚さ／押出材の半径）が高くなり過ぎ、
長尺のクラッド率上限外れ部が発生し、切り捨て量が多
くなってしまう。

【００１４】なお、押出初期に４層クラッドが発生する
機構について説明すると、次の通りとなる。但し、以下
の説明において使用する図９（ａ）〜（ｃ）において
は、ダイス３のビレット押圧面３ａがダイス３の軸線Ｐ
に対して５５〜８５°ではなく、９０°とされている
（図９（ａ）参照）。よって、当該図で説明する手法は
本発明（請求項１）の技術的範囲に属するものではない
が、上記のように前板の厚さをビレットの直径に対して
５％未満とした場合において、押出初期に４層クラッド
が発生する機構も略同様である。

【００１５】まず、図９（ａ）に示すように、クラッド
ビレット７０を、芯材７２と、該芯材７２の外周を覆う
皮材７４と、該芯材７２の先頭部に設けられた皮材７４
と同じ材質の前板７６と、からなるものとして構成す
る。このクラッドビレット７０では、前板７６の厚さが
ビレット７０の直径に対して小さく（例えば、５％未
満）とされている。

【００１６】このように構成されたクラッドビレット７
０に向かってダイス３を相対的に移動させていくと、図
９（ｂ）に示すように、まず、前板７６が製品表皮８２
となり、その内側に芯材７２からなる層８４が配置され
たものが押出材８０としてダイス孔１１から押出され
る。また、このとき、ダイス３近傍の箇所には、前板７
６の厚さが小さいため、前板７６だけでなく、芯材７２
をも含んだデッドメタル７８領域が形成される。そし
て、ダイス３を更に移動させると、押出初期において
は、図９（ｃ）に示すように、デッドメタル７８近傍部
分から芯材７２と皮材７４とが、前板７６からなる製品
表皮８２の内側に、夫々、層をなして押出される。具体
的には、前板７６からなる第１層（製品表皮８２）、芯
材７２からなる第２層８６、皮材７４からなる第３層８
８、芯材７２からなる第４層９０を有する不良クラッド
（４層クラッド）となる（図９（ｃ）のＹ−Ｙ断面図で
ある図９（ｄ）も参照）。

【００１７】また、上記の長尺のクラッド率上限外れ部
が発生する機構について図１０（ａ）、（ｂ）を用いて
説明する。但し、図１０（ａ）、（ｂ）においても、ダ
イス３のビレット押圧面３ａがダイス３の軸線Ｐに対し
て５５〜８５°ではなく、９０°とされている（図１０
（ａ）参照）。よって、当該図で説明する手法は本発明
（請求項１）の技術的範囲に属するものではないが、上
記のように前板の厚さをビレットの直径に対して２０％
を超えるものとした場合において、押出初期に長尺のク
ラッド率上限外れ部が発生する機構も略同様である。

【００１８】図１０（ａ）では、図９（ａ）に示したも
のと同様の構成のクラッドビレットが示されている（図
９（ａ）に示したものと同様の構成要素については同じ
符号を付し、説明を省略）。このビレット７０において
は、前板７６の厚さがビレット７０の直径に対して大き
く（例えば、２０％を超える大きさに）されている。

【００１９】このように構成されたクラッドビレット７
０に向かってダイス３を相対的に移動させていくと、前
板７６の厚さが十分に大きいため、図１０（ｂ）に示す
ように、ダイス３近傍の箇所には、主として前板７６だ
けからなるデッドメタル７９領域が形成される。そし
て、押出材８１としては、前板７６或いは皮材７４から
なる製品表皮８３と、その内側に配置された芯材７２か
らなる層８５とからなるものとして押出される。しか
し、前板７６の厚さがビレット７０の直径に対して大き
すぎると、押出初期においては、押出材８１のクラッド
率が所望の値より高くなり、切り捨て対象となる長尺の
クラッド率上限外れ部８１ａが発生してしまう。

【００２０】一方、請求項４に記載の本発明は、請求項
１から３のいずれかに記載のクラッド材の間接押出方法
において、前記前板の外周部を、前記ダイスのテーパー
に沿って円錐状に形成したことを特徴とする。このよう
な間接押出方法によれば、前板とダイスの間の空隙が減
少するため、フクレ防止に効果的である。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施形態を図面
と共に説明する。まず、図１は本発明を適用した間接押
出方法に用いられる間接押出機構１００の概略構成を示
した説明図である。

【００２２】この機構１００では、押出材の外面形状を
規定するダイス１０２が、ダイステム１０４を介したプ
ラテン１０６に押圧される状態で、コンテナ１０８内に
嵌挿されている。また、コンテナ１０８において、ダイ
ス１０２と対向した端部には、クロージングプレート１
１０が装着されている。そして、コンテナ１０８内にお
けるダイス１０２とクロージングプレート１１０との間
の箇所に、クラッドビレット１２０が配置され、間接押
出加工に供される。

【００２３】具体的には、コンテナ１０８内に配置され
たクラッドビレット１２０に向かって、ダイス１０４を
相対的に移動させて、コンテナ１０８内のビレット１２
０をビレット押圧面１０２ａで加圧し、ダイス孔１０２
ｂから押出材として押出すことで製品の製作を行う。

【００２４】但し、本実施例では、コンテナ１０８、ク
ロージングプレート１１０、及びクラッドビレット１２
０を一体の状態でダイス１０４側（図１中の矢印α側）
に移動させることで、間接押出加工が行われる。次に、
クラッドビレット１２０につき、図２（ａ）、（ｂ）を
用いて説明する。図２（ａ）、（ｂ）は、クラッドビレ
ット１２０の説明図であり、図２（ａ）がその断面図、
図２（ｂ）が側面図である。本図に示すように、クラッ
ドビレット１２０では、円柱状の芯材１２２の外周が円
筒状の皮材１２４にて被覆されている。そしてその先頭
部（押出の際に最初にビレット押圧面１０２ａに接触す
る部分）には円形の前板１２６が設けられている。前板
１２６は、皮材１２４と同じ材質にされている。

【００２５】図３（ａ）にこの間接押出方法に用いるダ
イス１０２の一例を示す。本図に示すようにこのダイス
１０２は、ビレット押圧面１０２ａがダイス１０２の軸
線Ａに対し７０°のテーパーにされている。以上のよう
なクラッドビレット１２０およびダイス１０２を用いて
押出加工を行なった結果を以下に示す。なお、押圧面１
０２ａの角度を替えたダイス、前板１２６の厚さを替え
たもの、前板１２６の直径を替えたものについても押出
加工を行ない、比較した。図３（ｂ）、図３（ｃ）はこ
の比較例において用いたダイスの例であり、それぞれテ
ーパー角度を９０°にしたダイス、テーパー角度を１１
０°にしたダイスとなっている。また、芯材１２２は、
材質がＪＩＳＡ３００３、直径が９２ｍｍ、長さが３０
０ｍｍの円柱状のものを用いた。皮材１２４は、材質が
ＪＩＳＡ１０７０、外径が１００ｍｍ、内径が９２ｍ
ｍ、長さが２９５ｍｍのものを用いた。また、図２
（ａ）には、前板１２６の直径がビレット１２０の直径
に対して１００％とされたものが示されているが、１０
０％未満とされた場合の例を図４に示す。図２（ａ）、
図４いずれの場合も、位置決めの便宜のため、コンテナ
内にビレット１２０を配置する前に、前板外周角部１２
６ａと皮材１２４の前端部１２４ａとが溶接等により固
定される。

【００２６】評価としては、押出後のフクレを全長に亘
って目視観察し、不良クラッド部（前板のみのもの、前
板の影響でクラッド率が大きすぎるもの、前板・芯材・
皮材・芯材の４層クラッドになったもの）の長さを測定
した。この評価結果を、用意した実施例および比較例の
パラメータと共に示したのが［表１］である。

【００２７】

【表１】

【００２８】この表に示すように、テーパー角度を５５
°とした実施例１、６０°とした実施例２，３、７０°
とした実施例４〜７、８０°とした実施例８〜１０、８
５°とした実施例１１においては、いずれの場合も不良
クラッド部の長さが５ｍ以下となり、不良クラッド部の
長さが好適に低減された。

【００２９】一方、テーパー角度を５０°とした比較例
１では、不良クラッド部の長さこそ０．８ｍと短かった
が、手直しが効かないほどの顕著（程度：強）なフクレ
が発生した上、押し残り切断時にダイス１０２のビレッ
ト押圧面１０２ａにビレット１２０の一部が凝着したた
め、押出終了時に凝着部の除去作業に手間取り、作業性
が悪かった。

【００３０】また、テーパー角度を９０°とした比較例
２，３、１１０°とした比較例４では、いずれの場合も
不良クラッド部の長さが５ｍを超えてしまい、不良クラ
ッド部の長さ低減には好ましくない結果が得られた。一
方、実施例１〜１１のうち、前板１２６の直径をクラッ
ドビレット１２０の直径と同じとした実施例１，２，７
〜９，１１、前板１２６の直径をクラッドビレット１２
０の直径に対し９０％とした実施例４，５、９５％とし
た実施例６では、いずれの場合もフクレが発生しなかっ
た。また、前板１２６の直径をクラッドビレット１２０
の直径と同じとした実施例１０では、フクレが発生した
ものの、その程度は手直しが可能な程度の軽いものであ
った。

【００３１】しかし、前板１２６の直径をクラッドビレ
ット１２０の直径に対し８０％とした実施例３では、手
直しが効かないほどの顕著なフクレが発生した。これ
は、実施例３では、コンテナ１０８と前板１２６との空
隙が大きかったためと考えられる。つまり、該空隙の大
きさゆえに押出時に皮材１２４と芯材１２２との間に空
気を巻き込み、その結果、顕著なフクレが発生したと考
えられる。

【００３２】一方、実施例１〜１１のうち、前板１２６
の厚さを１０ｍｍ（クラッドビレット１２０の直径１０
０ｍｍに対し１０％）とした実施例１〜３，６，１１、
５ｍｍとした実施例５、１５ｍｍとした実施例７、１８
ｍｍとした実施例８、２０ｍｍとした実施例９において
は、いずれの場合も不良クラッド部の長さが１ｍ以下に
までなり、不良クラッド部の長さが一層好適に低減され
た。

【００３３】しかし、前板１２６の厚さを４ｍｍとした
実施例４では、不良クラッド部の長さが１ｍを越え、
３．０ｍにまで及んでしまった。これは、前板１２６の
厚さが薄すぎたために、芯材１２２によるデッドメタル
の体積を減少させる効果が不十分となり、押出初期に４
層クラッドが発生した結果である。

【００３４】また、前板１２６の厚さを２３ｍｍに増や
した実施例１０では、押出初期のクラッド率が高くなり
過ぎ、４．２ｍものクラッド率上限外れ部（不良クラッ
ド部）が発生した。以上の結果から、クラッド材を製造
するに当って、不良クラッド部の長さを好適に低減する
ためには、テーパー角度を５５〜８５°にすることが好
ましいことが判った。そして、このようにテーパー角度
を５５〜８５°にした際に、更に、フクレの発生を好適
に防止するためには、前板１２６の直径をビレット１２
０の直径に対して９０〜１００％にすることが好ましい
ことが判った。また、このようにテーパー角度を５５〜
８５°にした際に、更に一層好適に不良クラッド部の長
さを低減するには、前板１２６の厚さをビレット１２０
の直径に対して５〜２０％にすればよいことが判った。

【００３５】以上、本発明を適用した一実施形態につい
て説明してきたが、本発明はこの実施形態に何等限定さ
れるものではなく様々な態様で実施しうる。例えば、前
板１２６の外周部を、ダイス１０２の押圧面１０２ａの
テーパーに沿って円錐状に形成してもよい。こうする
と、前板１２６とダイス１０２の間の空隙が減少するた
め、フクレ防止に効果的である。

【００３６】なお、図５は、前板１２６の外周部１２６
ｂを円錐状に形成した例を示す。図５では、ダイス１０
２の軸線Ａに対しダイス１０２の押圧面１０２ａが７０
°のテーパーにされた場合等に適合するよう、外周部１
２６ｂの軸線Ａに対する角度を７０°とした場合が示さ
れている。

【００３７】また、図６に示すように、クラッドビレッ
ト１２０を中空のものとして構成し、コンテナ１０８内
にビレット１２０を貫通するマンドレル１１２を配置し
て、間接押出の際には、ダイス１０２とマンドレル１１
２とをビレット１２０に対して相対的に移動させること
で、ダイス孔１０２ｂから管材として形成されたクラッ
ド材（押出材）を得るよう構成しても良い。

【００３８】この場合、芯材１２２は、軸方向に延びる
貫通孔１２２ａを有する円筒状の部材として構成され
る。また、前板１２６も、軸方向に延びる貫通孔１２６
ｃを有する環状の部材として構成される。図６に示すよ
うに、貫通孔１２２ａ，１２６ｃの孔径は、マンドレル
の軸径に対応したものとされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を適用した間接押出方法に用いられる
間接押出機構の概略構成を示した説明図である。

【図２】 本発明を適用した間接押出方法に用いるクラ
ッドビレットの説明図である。

【図３】 本発明の間接押出方法を評価するために用い
たダイスの説明図である。

【図４】 クラッドビレットにおいて前板の直径が該ク
ラッドビレットの直径に対して１００％未満とされた場
合の例を示す説明図である。

【図５】 クラッドビレットにおいて前板の外周部を円
錐状に形成した場合の例を示す説明図である。

【図６】 コンテナ内にマンドレルを配置してなる間接
押出機構の概略構成を示した説明図である。

【図７】 従来の間接押出機構の概略構成を示した説明
図である。

【図８】 ３層クラッドという不良クラッドが発生する
機構を示した説明図である。

【図９】 ４層クラッドという不良クラッドが発生する
機構を示した説明図である。

【図１０】 クラッド率上限外れ部という不良クラッド
が発生する機構を示した説明図である。

【符号の説明】

１２０…クラッドビレット １２２…芯材 １２２ａ…貫通孔 １２４…皮材 １２６…前板 １２６ｂ…外周部 １２６ｃ…貫通孔 １０２…ダイス １０２ａ…ビレット押圧面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土井 敏明 東京都港区新橋５丁目11番３号 住友軽金 属工業株式会社内 Ｆターム(参考） 4E029 JA01 JA02 MB01 MB08

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンテナ内に配置された、円柱状若しく
   は円筒状の芯材と該芯材の外周を覆う皮材とを備えるビ
   レットに向かってダイスを相対的に移動させる間接押出
   によってクラッド材を製造するクラッド材の間接押出方
   法において、 ダイスのビレット押圧面をダイス軸線に対し５５〜８５
   °のテーパー状にし、 前記ビレットの先端部に、前記皮材と同じ材質の円形若
   しくは環状の前板を付けて該ビレットと同時に押し出す
   ことを特徴とするクラッド材の間接押出方法。
2. 【請求項２】 前記前板の直径を、前記ビレットの直径
   に対して９０〜１００％としたことを特徴とする請求項
   １に記載のクラッド材の間接押出方法。
3. 【請求項３】 前記前板の厚さを、前記ビレットの直径
   に対して５〜２０％としたことを特徴とする請求項１ま
   たは請求項２に記載のクラッド材の間接押出方法。
4. 【請求項４】 前記前板の外周部を、前記ダイスのテー
   パーに沿って円錐状に形成したことを特徴とする請求項
   １から３のいずれかに記載のクラッド材の間接押出方
   法。