JP2006026672A - ポートホールダイスおよび該ポートホールダイスを用いる押出加工方法 - Google Patents

Abstract

【目的】 切断条件、押出条件にもかかわらず、残留押出材が変形して空気の巻き込みが生じることがなく、また、コンテナおよびステムが後退時に残留押出材Ｒが抜けるという現象も防止されて、常に平滑な押残り切断面を得ることを可能とする中空材押出成形用のポートホールダイスおよび該ポートホールダイスを用いる押出加工方法を提供する。
【解決手段】 金属の中空材を押出成形するためのポートホールダイスであって、該ポートホールダイスの後面に、ポート群の外接円以上の口径を有する空所がポート群を囲むよう付設されてなり、該空所の内周壁面は、ポートホールダイスの前方に向かって拡がっていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、金属とくにアルミニウム（アルミニウム合金を含む、以下同じ）の中空材を押出成形するためのポートホールダイス、および該ポートホールダイスを用いる押出加工方法に関する。

アルミニウムの中空材の押出成形は、図３〜４に示すポートホールダイス１を用いて行われる。ポートホールダイス１は、マンドレル部５と、マンドレル部５の周方向に設けられた複数個のポート６、６、６、６（図４では４個）からなるポート群７を備えた雄型２と、雄型２のマンドレル部５を嵌め込んで組み合わせる雌型３から構成される。雄型２のポート６、６、６、６はブリッジ８、８、８、８でセパレートされ、マンドレル部５はブリッジ８、８、８、８の基端部で支持されている。

押出成形は、図３に示すように、ポートホールダイス１の後面にコンテナＣを配置し、コンテナＣ内にビレットＢを装填してステムＳで加圧することにより行われ、雄型２のマンドレル部５のベアリング部９と雌型３のベアリング部１０の間から中空材Ｅとして押出成形される。

このような押出成形においては、通常、１つのビレットを押出成形した後、コンテナＣを後退させ、図４に示すように、ポートーホールダイス１の後面１１から突出して残された押残りＤをシヤー１４で切断し、切断面にさらにビレットを押し付け、圧着一体化して押継ぎすることにより連続した押出加工が行われる。

しかしながら、押残りＤをシヤー切断する場合、ポート６内に残留している残留押出材Ｒがシヤー１４による上方からの負荷により塑性変形してメタルのだれが生じ、図４〜５に示すように、各ポート６、６、６、６の上方に空隙Ｇが発生する。この状態で押継ぎを行うと、空隙Ｇに空気が混入して圧着部に空気が閉じこめられ、押出成形された中空材にブリスターなどの表面欠陥や圧着不足による後工程での割れの原因となる。

この問題を解決するために、図６〜７に示すように、ポート群７の外径ｄ（図４参照）と同一寸法以上の寸法の口径を有する貫通した凹部１６を備えたプレート１５をポートホールダイス１の後面１１に配置し、押出後、より断面積の大きい凹部１６内にも残留押出材Ｒを残留させてシヤー切断面での剛性を高め、残留押出材Ｒの塑性変形による空隙Ｇの発生を防止しようとする手法が提案されている（特許文献１参照）。

この手法によりかなりの空隙防止効果を得ることができるが、切断条件によってはなお残留押出材Ｒに若干の変形が生じて空気の巻き込みが完全には防止できない場合があり、近年ますます厳しくなっている品質要求に必ずしも対応することができず、また、押出条件によっては、押出終了後にコンテナおよびステムが後退するとき、凹部１６に残留している残留押出材Ｒが一緒に後方に引張られて残留押出材Ｒの一部が抜けるという現象も経験されている。
特開２００２−１４２２号公報

本発明は、上記の問題点を解消するためになされたものであり、その目的は、いかなる切断条件、押出条件にもかかわらず、残留押出材が変形して空気の巻き込みが生じることがなく、また、コンテナおよびステムが後退時に残留押出材Ｒが抜けるという現象も防止されて、常に平滑な押残り切断面を得ることを可能とする中空材押出成形用のポートホールダイスおよび該ポートホールダイスを用いる押出加工方法を提供することにある。

上記の目的を達成するための請求項１によるポートホールダイスは、金属の中空材を押出成形するためのポートホールダイスであって、該ポートホールダイスの後面に、ポート群の外接円以上の口径を有する空所がポート群を囲むよう付設されてなり、該空所の内周壁面は、ポートホールダイスの前方に向かって拡がっていることを特徴とする。

請求項２によるポートホールダイスは、請求項１において、前記空所の内周壁面は、ポートホールダイスの後面に配置される押出用ビレットを装填するためのコンテナの中心軸に対し、ポートホールダイスの前方に向かって５〜４０°の角度で拡がっていることを特徴とする。

請求項３によるポートホールダイスは、請求項１または２において、前記空所のポートホールダイスの後面までの深さは、コンテナのビレット装填口径の５〜２５％であることを特徴とする。

請求項４による押出加工方法は、請求項１〜３のいずれかに記載のポートホールダイスを用いて中空材を押出成形し、ポートホールダイスの後面に付設された開口部の端面で押残りを切断した後、切断面にビレットを押し付けて押継ぎする工程を繰り返すことを特徴とする。

本発明によれば、いかなる切断条件、押出条件にもかかわらず、残留押出材が変形して空気の巻き込みが生じることがなく、また、コンテナおよびステムが後退時に残留押出材Ｒが抜けるという現象も防止されて、常に平滑な押残り切断面を得ることを可能とする中空材押出成形用のポートホールダイスおよび該ポートホールダイスを用いる押出加工方法が提供される。

本発明の実施形態を図面により説明する。なお、従来と同じ部材には同一の符号を付した。本発明のポートホールダイスにおいては、図１〜２に示すように、ポートホールダイス１の後面１１に、ポート群７の外接円の直径ｄ１以上の口径ｄ２を有する空所１２がぽート群を囲むよう付設されてなる。

空所１２がポート群を囲むよう付設される形態としては、図１に示すように、ポートホールダイス１の後面１１に、貫通開口を有する環状部材４を配置することにより空所１２を形成してもよく、また、ポートホールダイス１の雄型２の後面に環状部材４を一体構造として設けることにより空所１２を形成してもよい。環状部材４がポートホールダイス１の後面１１と接する部位における空所１２の直径を口径ｄ２とする。

本発明においては、空所１２の内周壁面１３が、ポートホールダイス１の前方（押出方向）に向かって拡がっていることを特徴とし、拡がりの角度αは、ポートホールダイス１の後面に配置される押出用ビレットＢを装填するためのコンテナＣの中心軸Ｘ−Ｘに対し、ポートホールダイス１の前方に向かって５〜４０°の角度とするのが好ましい。空所１２の内周壁面１３の拡がりについては、テーパー状の他、段付き状としても同様の効果を得ることができる。

空所１２の内周壁面１３の拡がり角度が５°未満では、コンテナＣおよびステムＳの後退時に、空所１２内の残留押出材が引張られて抜け易くなり、空所１２の内周壁面１３の拡がり角度が４０°を越えると、ポートホールダイスの後面（雄型２の後面）と環状部材４との接触面積が減少して、押出中に押出材がダイスから洩れる危険性がある。

空所１２のポートホールダイス１の後面１１までの深さ、すなわち環状部材４の厚さは、コンテナＣのビレットＢの装填口径の５〜２５％であることが望ましい。５％未満では、コンテナＣおよびステムＳの後退時に、空所１２内の残留押出材が引張られて抜け易くなり、２５％を越えると、押出時において、押出材と環状部材との摩擦が増大して必要以上の押出圧力が必要となる。

本発明によれば、押出終了後、空所１２の端面（環状部材４の端面）に沿って押残りＤをシヤー切断した場合、押出方向に向かってテーパー状に拡大する空所が変形抵抗を増大するとともに、コンテナ後退時における残留押出材の抜けに対する抵抗となり、平滑な切断面が得られるから、切断面にビレットを押し付けると、空隙を生じることなく圧着一体化し、欠陥のない中空押出材を製造することができる。

以下、本発明の実施例を説明する。この実施例は、本発明の一実施態様であり、本発明はこれに限定されるものではない。

実施例１
コンテナ内径１６０ｍｍの６インチ押出プレスにより、ＪＩＳ６０６３アルミニウム合金のビレットを、外径３０ｍｍ、内径２６ｍｍの管に押出成形した。使用したポートホールダイス（図１〜２参照）は、４つのポートをそなえ、ポート群の外接円の径ｄ１は１２０ｍｍとする。ポートホールの後面には、厚さ２０ｍｍの環状部材を付設し、環状部材の設けられた空所の端面の口径は１２０ｍｍとし、空所の内周壁面はコンテナの中心軸Ｘ−Ｘに対して押出方向に２０°の角度で拡がっている。

ビレットを５００℃に加熱して押出加工を行い、押出終了後、コンテナを後退させて、押残りをシヤー切断したところ、切断面は平滑であり、切断面にビレットを押し付けて押継ぎを２０回繰り返したが、押し出された管材にはブリスター欠陥や圧着不良欠陥の発生は認められなかった。

比較例１
実施例１において、空所の内周壁面がコンテナの中心軸Ｘ−Ｘに対して押出方向に拡がっておらず、押出方向に対して平行に形成されたポートホールダイスを使用する以外は、実施例１と同様にして、２０回の押継ぎを繰り返す押出成形を行ったところ、製品のうちの１／５にブリスター欠陥や圧着不良欠陥の発生が観察された。

本発明のポートホールダイスを用いて押出加工した後、押残りＤを切断している状態を示す断面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 従来のポートホールダイスを押出プレスに装着した状態を示す断面図である。 図３のポートホールダイスを用いて押出加工した後、押残りＤを切断している状態を示す断面図である。 図４のＢ−Ｂ断面図である。 従来のポートホールダイスを用いて押出加工した後、押残りＤを切断している状態を示す断面図である。 図６のポートホールダイスに配置されるプレートを示す斜視図である。

符号の説明

１ ポートホールダイス
２ 雄型
３ 雌型
４ 環状部材
５ マンドレル部
６ ポート
７ ポート群
８ ブリッジ
９ 雄型のベアリング部
１０ 雌型のベアリング部
１１ ポートホールダイスの後面（雄型の後面）
１２ 空所
１３ 空所の内周壁面
１４ シヤー
１５ プレート
１６ 凹部
Ｃ コンテナ
Ｂ ビレット
Ｅ 中空押出材
Ｒ 残留押出材
Ｄ 押残り
Ｇ 空隙
ｄ１ ポート群の外接円の直径
ｄ２ 空所の口径（空所の底部の直径、環状部材４がポートホールダイスの後面１１と接する部位での空所の直径）
α 空所の内周壁面の押出方向に対する拡がり角度

Claims (4)

1. 金属の中空材を押出成形するためのポートホールダイスであって、該ポートホールダイスの後面に、ポート群の外接円以上の口径を有する空所がポート群を囲むよう付設されてなり、該空所の内周壁面は、ポートホールダイスの前方に向かって拡がっていることを特徴とするポートホールダイス。
2. 前記空所の内周壁面は、ポートホールダイスの後面に配置される押出用ビレットを装填するためのコンテナの中心軸に対し、ポートホールダイスの前方に向かって５〜４０°の角度で拡がっていることを特徴とする請求項１記載のポートホールダイス。
3. 前記空所のポートホールダイスの後面までの深さは、コンテナのビレット装填口径の５〜２５％であることを特徴とする請求項１または２記載のポートホールダイス。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のポートホールダイスを用いて中空材を押出成形し、ポートホールダイスの後面に付設された空所の端面で押残りを切断した後、切断面にビレットを押し付けて押継ぎする工程を繰り返すことを特徴とする押出加工方法。
   

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