JP5512328B2 - 押出ダイス - Google Patents
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Description
前記中間締めリングは、心棒およびマンドレルリングよりも熱膨張係数の大きい材料で構成され、
前記心棒の外周面、中間締めリングの内周面、中間締めリングの外周面およびマンドレルリングの内周面が、前記心棒に中間締めリングを介してマンドレルリングを外嵌めした状態において、常温時に心棒と中間締めリングとの間および中間締めリングとマンドレルリングとの間の少なくとも一方に隙間があり、押出時のダイス温度時にマンドレルの軸線方向の少なくとも一部においてその隙間が無くなって両者が接触するように設定されていることを特徴とする押出ダイス。
マンドレルの軸線方向の少なくとも一部において、心棒と中間締めリングとの間および中間締めリングとマンドレルリングとの間の隙間が無くなる温度で押出を行うことを特徴とする押出方法。
前記マンドレル(30)は、心棒(32)に中間締めリングを介してマンドレルリング(35)を外嵌めしたものである。そして、常温時に心棒(32)と中間締めリング(40)との間、および中間締めリング(40)とマンドレルリング(35)との間の少なくとも一方に隙間があり、押出時のダイス温度時にマンドレル(30)の軸線方向の少なくとも一部においてその隙間が無くなって両者が接触するように設定されている。
本発明における心棒(32)の外周面、中間締めリング(40)の内周面および外周面、マンドレルリング(35)の内周面は、常温時に上述した隙間(S1)(S2)があり、ダイス温度が上昇して押出時のダイス温度時において三者の熱膨張によってその隙間(S1)(S2)が無くなるように設計する必要がある。前記隙間(S1)(S2)が無い状態とは、径方向において心棒(32)とマンドレルリング(35)との間が中間締めリング(40)で満たされている状態である。この状態を実現するには、中間締めリング(40)の熱膨張係数(α3)が心棒(32)の熱膨張係数(α1)およびマンドレルリングの熱膨張係数(α2)より大きいことが条件となる。即ち、三者の熱膨張係数は、α3>α1かつα3>α2の関係となる。心棒(32)とマンドレルリング(35)の熱膨張係数の関係は限定されないが、マンドレルリング(35)に対する締め付け力を利かせて高い位置安定性を得るには、マンドレルリング(35)の熱膨張係数(α2)が心棒(32)の熱膨張係数(α1)のよりも小さいか、あるいは等しいことが好ましい。従って、三者の熱膨張係数の好ましい関係は、中間締めリング(α3)>心棒(α1)≧マンドレルリング(α2)である。
本発明において、マンドレル(30)は、常温(T1)時にマンドレルリング(35)を心棒(32)に容易に装着または取り外すことができ、押出時には熱膨張係数差を利用してマンドレルリング(35)を心棒(32)に固定する。従って、マンドレルリング(35)を心棒(32)に容易に着脱するには、心棒(32)と中間締めリング(40)との間、中間締めリング(40)とマンドレルリング(35)との間の少なくとも一方に隙間があることが条件となる。なお、「容易に着脱できる」とは、常温で圧力を付与することなく装着および取り外しが可能であることを意味する。
(マンドレルリングの径方向における固定〕
図6に示すように、押出時に所定のダイス温度(T2)になると、心棒(32)、中間締めリング(40)、マンドレルリング(35)がそれぞれの熱膨張係数に基づいて熱膨張する。
中間締めリング(40)およびマンドレルリング(35)がそれぞれに容易に着脱できるため、これらを交換することができる。
中間締めリング(40)が心棒(32)に固定されているので、マンドレルリング(35)のみを交換すれ良い。また、中間締めリング(40)を予め心棒(32)に固定しておくので軸合わせの精度が良い。ひいては、偏肉が小さく寸法精度の高い押出材を押し出すことができる。さらに、マンドレルリング(35)にかかる力は中間締めリング(40)の熱膨張のみを考慮すれば良いので、図5Aの態様よりもマンドレルリング(35)の設計を単純化できる。
中間締めリング(40)をマンドレルリング(35)と一体で交換できる。また、中間締めリング(40)の交換が可能であるから、中間締めリング(40)が傷みやすい場合に有利である。
押出時のダイス温度(T2)において、マンドレルリング(35)は中間締めリング(40)および心棒(32)によって径方向に締め付けられて固定されるが、押出中は材料の流れにより下流側への力が加わる。そこで、上記実施形態のマンドレル(30)においては、ナット(37)を取り付けることでマンドレルリング(35)の抜け落ちを確実に防ぎ、固定安定性を高めている。また、ナット(37)を取り付けて軸線方向の拘束力を加えることで、中間締めリング(40)および心棒(32)の膨張力による径方向の締め付けのみで固定する場合よりも、締め付け力を小さくすることができるので、締め付け力の増大によるマンドレルリング(35)の破損の危険性を回避できる。
任意温度(T)におけるマンドレルリング(35)の心棒(32)に対する緩みまたは締まりの程度は、心棒(32)の外周面とマンドレルリング(35)の内周面との間に形成される空間の体積(V1T)に対して中間締めリング(40)の体積(V2T)が占める割合で表すことができる。ここで、V1T、V2Tは、温度(T)および熱膨張係数(α1、α2、α3)および常温時の寸法に基づいて計算される値である。締まりの程度を示す締め代(PT)は下記(i)式で表される。
上記(i)式において、V1T>V2TのときはPT<100%であり、心棒(32)と中間締めリング(40)との間、および中間締めリング(40)とマンドレルリング(35)との間の少なくとも一方に隙間がある状態であり、マンドレルリング(35)が心棒(32)に対して緩んでいる状態である。中間締めリング(40)が心棒(32)、マンドレルリング(35)のどちらとも接触していない場合(図5A参照)も、どちらか一方に接触している場合(図5B、5C参照)も、締め代(PT)はPT<100%である。また、V1T=V2TのときはPT=100%であり、心棒(32)、中間締めリング(40)、マンドレルリング(35)が互いに接触しているが締め付け力が利いていない状態である。V1T<V2TのときはPT>100%であり、心棒(32)、中間締めリング(40)、マンドレルリング(35)が互いに接触しかつ締め付け力が利いている状態であり、PTが大きくなるほど締め付け力が強くなる。
図1〜図7Aのマンドレル(30)は、心棒(32)の外周面、中間締めリング(40)の内周面および外周面、マンドレルリング(35)の内周面の全てがマンドレルの軸線に平行であり、常温(T1)時においてこれらの間に生じる隙間(S1)(S2)は軸線に平行でかつ軸線方向で大きさが一定である。しかしながら、本発明は三者の周面が軸線であることにも、隙間の大きさが軸線方向で一定であることにも限定されない。また、心棒(32)が雄型(20)の基盤部(21)の台座(31)と一体に形成されていることにも限定されない。
図8Aに示すマンドレル(50)は、常温(T1)時において、心棒(32)の外周面(32a)およびマンドレルリング(35)の内周面(35a)が軸線に平行であり、中間締めリング(60)の内周面(61)および外周面(62)が下流側に向かって外向きに傾斜するテーパー面で形成されている。従って、心棒(32)と中間締めリング(60)との間の隙間(S1)および中間締めリング(60)とマンドレルリング(35)との間の隙間(S2)は、下流側に向かって狭くなり、上流側に向かって広くなっている。
押出時のダイス温度(T2)において、心棒と中間締めリングとの接触面、中間締めリングとマンドレルリングの接触との接触面のうちの少なくとも一方が、マンドレルの軸線に対して下流側に向かって外向きに傾斜している場合は、押出材料の流れがマンドレルリングを下流側に押そうとしても外向きの傾斜面がその動きを阻止する方向に作用するので、マンドレルリングの抜け止め効果が得られる。
図10に示すマンドレル(52)は、図1に参照される雄型(20)の基盤部(21)から一体に続く台座(31)に対して着脱自在に取り付けられる心棒(80)とこの心棒(80)に外嵌めされる中間締めリング(90)およびマンドレルリング(95)とにより構成されている。
10…ポートホールダイス
11…雌型
20…雄型(押出ダイス)
30、50、51、52…マンドレル
31…台座
32、80…心棒
32a…外周面
33…段部
34…ボルト部
35、75…マンドレルリング
35a、76、96…内周面
36…ベアリング部
37…ナット(抑え部材)
40、60、70…中間締めリング
61、71…内周面
62、72…外周面
82…心棒の本体部
82…外周面
S1、S2…隙間
Claims (5)
- 押出材の内面を成形するマンドレルが、心棒と、該心棒に中間締めリングを介して外嵌めされるマンドレルリングとを有し、
前記中間締めリングは、心棒およびマンドレルリングよりも熱膨張係数の大きい材料で構成され、
前記心棒の外周面、中間締めリングの内周面、中間締めリングの外周面およびマンドレルリングの内周面が、前記心棒に中間締めリングを介してマンドレルリングを外嵌めした状態において、常温時に心棒と中間締めリングとの間および中間締めリングとマンドレルリングとの間の少なくとも一方に隙間があり、押出時のダイス温度時にマンドレルの軸線方向の少なくとも一部においてその隙間が無くなって両者が接触するように設定され、さらに前記中間締めリングの体積は、心棒とマンドレルリングとの間に形成される空間の体積に対し、常温時においてその空間の体積よりも小さく、押出時のダイス温度時においてその空間の体積よりも大きくなるように設定されていることを特徴とする押出ダイス。 - 前記心棒の外周面、中間締めリングの内周面、中間締めリングの外周面およびマンドレルリングの内周面のうちの少なくとも1つの周面がマンドレルの軸線に対して傾斜するテーパー面で形成されている請求項1に記載の押出ダイス。
- 前記心棒の熱膨張係数(α1)、マンドレルリングの熱膨張係数(α2)、中間締めリングの熱膨張係数(α3)は、α2≦α1<α3なる関係を満たしている請求項1または2に記載の押出ダイス。
- 前記マンドレルの軸線方向において、心棒の長さが中間締めリングの長さおよびマンドレルリングよりも短く設定されている請求項1〜3のいずれかに記載の押出ダイス。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の押出ダイスを用い、
マンドレルの軸線方向の少なくとも一部において、心棒と中間締めリングとの間および中間締めリングとマンドレルリングとの間の隙間が無くなり、前記中間締めリングの体積が心棒とマンドレルリングとの間に形成される空間の体積よりも大きくなる温度で押出を行うことを特徴とする押出方法。
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