JP3511974B2 - 耐力及び断面形状が均一な押出形材の製造方法 - Google Patents

耐力及び断面形状が均一な押出形材の製造方法

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博 山本
基精 長谷川
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、曲げ加工時に発生する
スプリングバック量にバラツキが生じない押出形材を製
造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】押出法では、高温に加熱したビレットを
コンテナに装填し、ダイスを通して押し出すことによ
り、所定の断面形状をもつ押出材を製造している。ダイ
スを通過するメタル量は、ダイスの平面においてバラツ
キを発生しやすい。たとえば、流動抵抗の小さな幅広部
では多量のメタルが通過し、流動抵抗の大きな幅狭部で
はメタル通過量が比較的少なくなりがちである。メタル
通過量のバラツキは、ダイスから押し出される押出材に
曲り等の形状不良を発生させる原因になる。しかし、メ
タル通過量のバラツキを完全に無くすことは現実的には
困難であり、押出形材の冷却速度の差異によっても曲り
が発生する。そこで、曲げ加工用途等に使用される押出
形材は、押出後常温付近まで冷却した後整直によって曲
り等の形状不良を除去している。整直された押出形材
は、製品長さに切断され、適宜の熱処理が施された後、
曲げ加工に供されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】得られた押出形材は、
加工・熱履歴が異なるため、耐力にバラツキが生じるこ
とが避けられない。耐力,断面等が異なる押出形材を曲
げ加工すると、押出形材の各部でスプリングバック量が
変動し、結果として均一形状をもつ押出形材が得られが
たい。熱処理型合金では熱処理時に耐力のバラツキを解
消できるものの、非熱処理型合金では加工硬化によって
耐力のバラツキを解消する必要がある。
【0004】押出形材を加工硬化させる方法としては、
押出・冷却後の整直が考えられる。整直工程では、押出
機1からイニシャルテーブル2上に押し出された押出形
材をランアウトテーブル3を経てクーリングテーブル4
に送り出す(図1)。クーリングテーブル4上で押出形
材が常温近傍まで降温したとき、押出形材をクーリング
テーブル4から整直テーブル5に移載し、押出形材の両
端をヘッドストック6及びテールストック7で掴み、ス
トレッチャ−8で整直方向Dに引っ張り、整直される。
次いで、押出形材は、ストレージテーブル9を経てソー
チャージテーブル10に送り出され、切断機11で所定
長さに切断された後、次工程に搬送される。
【0005】整直により、押出機1のダイスからのメタ
ルの出方,押出後の冷却条件等に起因して押出形材の発
生した曲りが除去される。しかし、局部的に大きな曲り
のある押出形材を大きな引張り量で一度に整直しようと
すると、曲り部分の加工度が他の部分よりも小さくな
り、押出形材の長手方向に関する耐力にバラツキが発生
する。また、長尺の押出形材Mを整直する場合、引っ張
られている押出形材Mが自重で撓み変形し,整直テーブ
ル5に接触することがある(図2)。押出形材Mが整直
テーブル5に接触すると摩擦抵抗が生じ、長手方向に関
して均一な引張り力が押出形材Mに加わらなくなる。こ
れによっても、耐力にバラツキが発生する。押出形材M
を短くすることにより押出形材Mと整直テーブル5との
接触は解消されるが、生産効率を考慮したとき、押出機
1の後に設置されているテーブル2〜5,9の長さ範囲
で可能な限りの長尺に押出形材の長さが設定される。更
に、一般の押出設備に付設されている整直機は、種々の
形状に対応するため最大整直力が大きく設定されいる。
大きな最大整直力の整直機では、整直量を一定に保って
断面積の小さい軟質材料からなる押出形材を整直するこ
とは困難である。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような問
題を解消すべく案出されたものであり、2段階で整直す
ることにより、断面積の小さな軟質非熱処理型の押出形
材であっても、耐力及び断面形状のバラツキを解消した
押出形材を提供することを目的とする。本発明の押出形
材製造方法は、その目的を達成するため、押出直後に押
出形材が常温近傍まで降温した後、一定整直量で押出形
材を一次整直し、二次整直時に自重により撓み変形する
押出形材がテーブルに接触しない長さに押出形材を切断
し、次いで切断後の押出形材を二次整直することを特徴
とする。
【0007】二次整直では、整直量を一定にすることに
よって押出形材の耐力及び断面形状が均一化され、整直
量を変化させることによって押出し材に所定の耐力を付
与できる。二次整直された押出形材は、必要に応じて更
に引抜き加工される。一次及び二次整直による効果は、
押出・冷却後の耐力が100N/mm2以下の非熱処理
型アルミニウム合金で、比較的断面積の小さな押出形材
で顕著になる。このようにして、耐力及び断面形状のバ
ラツキが解消された押出形材は、曲げ加工時に発生する
スプリングバック量が一定化されるため、形状精度の良
好な曲げ加工品に成形される。
【0008】
【実施の形態】本発明においては、押出機1から送り出
された押出形材Mをクーリングテーブル4上に送り出
し、押出形材Mが常温近傍の温度まで冷却した後、ヘッ
ドストック6及びテールストック7で押出形材Mの両端
を掴み、ストレッチャ−8で押出形材Mを整直方向Dに
引っ張り一次整直する。一次整直では、押出形材Mの形
状を真直ぐにすると共に、二次整直時の初期値を揃え
る。また、一次整直によって押出形材Mの耐力が上昇す
るため、以降の取扱いが容易になる。
【0009】一次整直は、押出形材Mを真っ直ぐにした
後、取扱い時に不具合を生じない耐力値(たとえば50
N/mm2以上)が付与される整直量で、且つ全整直量
(=一次整直量+二次整直量)の75%以下(望ましく
は60%以下)に設定する。一次整直による整直量が全
整直量の75%を超えると、二次整直により押出形材M
の耐力及び断面形状を均一化することが困難になる。一
次整直では、整直速度を6m/分以下にすることが好ま
しい。6m/分を超える整直速度では、押出形材Mを掴
んだ両端部に括れや破断が生じやすく、押出形材Mの表
面にストレッチャ−マークが発生する虞がある。更に、
長尺の押出形材Mでは、全長にわたって均一な引張り力
を加えがたく、一次整直された押出形材Mの加工量にバ
ラツキが生じやすく、二次整直後においても耐力値がば
らつく原因となりやすい。
【0010】一次整直された押出形材Mは、ソーチャー
ジテーブル10に移載された後、切断機11で切断され
る。このとき、切断後の押出形材Mの長さを、自重によ
る撓みで整直テーブル5に接触しない長さに設定する。
具体的には、一次整直で押出形材Mの耐力を上げた後、
二次整直時に押出形材Mの両端を掴んで整直方向に引っ
張り、押出形材Mに加えられた張力で押出形材Mが塑性
変形を開始する時点で押出形材Mが全長にわたり整直テ
ーブル5に接触しない長さに設定する。たとえば、中空
円筒状断面をもつ押出形材Mでは、次式で算出される長
さL(mm)以下に押出形材Mを切断することが好まし
い。 L=[σ×44000×〔A+A×B×0.15/(A
−B)〕]1/2 ただし、A:押出形材Mの外径(mm) B:押出形材Mの内径(mm) σ:耐力(N/mm2) 所定長さに切断された押出形材Mは、一次整直と同様な
整直機を用いて二次整直される。二次整直では、自重で
押出形材Mが自重で撓み変形しても搬送テーブル12に
接触しないため、引張り力が押出形材Mの長手方向に均
等に加わり、耐力及び断面形状が均一化される。二次整
直の整直量は、押出形材Mに要求される耐力に応じて適
宜設定される。
【0011】二次整直では、整直速度を4m/分以下に
設定することが好ましい。4m/分を超える整直速度で
は、長尺の押出形材Mにあっては局部的な力が加わりや
すく、二次整直された押出形材Mの耐力をばらつかせる
原因となる。引張り量の厳密な制御のためにも高速の引
張りは不適である。このように多段階で整直された押出
形材Mは、耐力及び断面形状が均一化されているので、
曲げ加工時に発生するスプリングバック量のバラツキが
抑えられる。したがって、良好な形状精度で曲げ加工で
きる押出形材となる。
【0012】二次整直された押出形材Mを更に引抜き加
工すると、耐力が一層向上する。引抜き加工は、耐力の
バラツキを小さくし、押出形材Mの断面形状を均一にす
る作用を呈し、高耐力が要求される押出形材Mに特に有
効である。すなわち、整直による冷間加工度を大きくす
ることによって押出形材Mの耐力が向上するが、過度に
大きな整直量(引張り量)では押出形材Mに局部変形が
生じやすくなることから、整直により付与できる耐力に
は限界があり、断面形状の均一性も悪化しやすい。この
ような場合、二次整直後の引抜き加工によって耐力を向
上させると共に、断面形状を改善する。
【0013】
【実施例1】3003アルミニウム合金からなる径15
2mm(6インチ)のビレットを押出機1のコンテナに
装填し、外径6mm,肉厚1.5mm,全長40mの中
空押出形材に押出加工した。押出加工後、押出形材Mを
クーリングテーブル4上で50℃以下の温度になるまで
冷却し、一次整直機を備えた整直テーブル5に移載し
た。押出形材Mの両端をヘッドストック6及びテールス
トック7で掴み、固定されたテールストック7から遠ざ
かる整直方向Dにヘッドストック6を整直速度3m/分
で320mm移動させ、押出形材Mを一次整直した。こ
のときの整直率は、320mm÷40m×100=0.
8%であった。一次整直された押出形材Mを切断機11
で長さ3mに切り分けた。
【0014】切断された押出形材Mを二次整直機に横持
ちし、一次整直と同様に押出形材Mの両端をヘッドスト
ック及びテールストックで掴み、テールストックから遠
ざかる整直方向にヘッドストックを整直速度2m/分で
30mm移動させた。このときの整直率は、30mm÷
3m×100=1.0%であった。一次整直及び二次整
直の整直率を変えた外は、同様にして押出形材Mを整直
した。このときの整直率を整直された押出形材Mの耐力
及び外径と対比して示す表1にみられるように、多段階
で整直することにより押出形材Mの耐力及び断面形状が
均一化されていることが判る。これに対し、押出形材M
を従来通り1回で整直したものでは、押出形材Mの押出
方向に関して前側よりも後側の耐力が高く、断面が薄肉
化する傾向がみられた。
【0015】整直された各押出形材Mを曲げR=25m
mで90度曲げしたときの仕上り角度を測定することに
より、曲げ加工性を調査した。測定結果を示す表1にみ
られるように、本発明に従って多段整直された押出形材
Mは、長手方向に関して各部共に良好な曲げ角度で成形
され、形状精度のよい曲げ加工品が得られた。
【0016】
【実施例2】実施例1で得られた本発明例1の押出形材
Mを引抜き率15%で引抜き加工した。引抜き加工され
た押出形材Mを実施例1と同様に曲げ加工し、曲げ加工
品の各部寸法を測定した。表1の測定結果にみられるよ
うに、引抜き加工によって曲げ加工後の寸法精度が更に
向上していた。
【0017】
【比較例】径152mm(6インチ)の3003アルミ
ニウム合金ビレットを押出機1のコンテナに装填し、実
施例1と同じ形状の中空押出形材Mに押出加工した。得
られた押出形材Mをクーリングテーブル4上で50℃以
下の温度になるまで冷却した後、押出形材Mの両端をヘ
ッドストック6及びテールストック7で掴み、テールス
トック7から遠ざかる整直方向Dにヘッドストック6を
整直速度3m/分で720mm移動させる整直を押出形
材Mに施した。このときの整直率は,720mm÷40
m×100=1.8%であった。
【0018】整直された押出形材Mを1mの製品長さに
切り分けた。製品長さに切断された押出形材Mの耐力値
及び断面形状の測定結果を表1に示す。押出形材Mを実
施例1と同じ条件下で曲げ加工することにより得られた
曲げ加工品は、断面形状及び耐力のバラツキに応じて仕
上り角度が異なっており、寸法精度が劣っていた。
【0019】
【0020】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、押出成形で製造された押出形材に生じている曲り等
の形状不良を解消する整直を2段階に分け、一次整直で
ある程度の耐力を押出形材に付与し、二次整直で押出形
材の耐力及び断面形状を均一化している。このようにし
て耐力及び断面形状が均一化された押出形材は、曲げ加
工時に発生するスプリングバック量にバラツキがないた
め、形状精度の良好な曲げ加工品に成形される。更に、
二次整直後に引抜き加工された押出形材は、耐力及び断
面形状が一層均一化されているため、より形状精度の良
好な曲げ加工品となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 押出機出側のレイアウト
【図2】 整直中の押出形材が整直テーブルに接触して
いる状態
【符号の説明】
1:押出機 2:イニシャルテーブル 3:ランア
ウトテーブル 4:クーリングテーブル 5:整直
テーブル 6:ヘッドストック 7:テールストッ
ク 8:ストレッチャ− 9:ストレージテーブル
10:ソーチャージテーブル 11:切断機 M:押出形材 D:整直方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 基精 大阪府堺市下田町20番1号 日本軽金属 株式会社 大阪工場内 (72)発明者 岩瀬 正和 大阪府堺市下田町20番1号 日本軽金属 株式会社 大阪工場内 (56)参考文献 特開 平7−124637(JP,A) 特開 平5−5146(JP,A) 特開 昭62−83453(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21C 35/03 B21C 1/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 押出直後に押出形材が常温近傍まで降温
    した後、一定整直量で押出形材を一次整直し、自重によ
    り撓み変形する押出形材がテーブルに接触しない長さに
    押出形材を切断し、次いで切断後の押出形材を二次整直
    することを特徴とする耐力及び断面形状が均一な押出形
    材の製造方法。
  2. 【請求項2】 二次整直された押出形材を更に引抜き加
    工する請求項1記載の製造方法。
  3. 【請求項3】 押出・冷却後の耐力が100N/mm2
    以下の非熱処理型アルミニウム合金の押出形材を使用す
    る請求項1又は2記載の製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3何れかに記載の方法で製造
    された曲げ加工用押出形材。
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