JPS5915726B2 - 活性金属管の熱間押出し方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、活性金属管の熱間押出し方法に係り、押出中
、潤滑剤の粘度を変化させることなく熱間押出すること
により、ビレット・工具間の焼付き・摺り欠陥がなく内
面性状、内面形態が特に優れると共に、押出管体の酸洗
等に伴う新らたな公害問題を誘発することがないことを
主目的とする。

チタン、チタン合金、ジルコニウム、ジルコニウム合金
等の金属は所謂活性金属として知られているが、この活
性金属を熱間押出して管体な得ようとする場合、該金属
は他の鋼管押出し等に比較し又極めて工具と焼付き易く
、その押出中の潤滑切れによる焼付きは、活性金属の押
出において非常に重要な問題である。

すなわち、上記の活性金属は、一般に低温においても他
の金属と接触した場合、活性金属が反応して他の金属と
新たな合金を形成し易（、この新たな合金は高温高圧下
でより発生し易いため、熱間押出し時に工具・ビレット
間の潤滑切れによって活性金属と工具が接触すると、工
具−ビレット間が非常に焼付き易くなるのである。

又、上述の如き新たな合金が押出し工程中に発生すると
、その後に押出されてくる素材はその全長に亘って、激
しい凹凸状の表面状態となり、製品の表面状態を極度に
劣化させ、製品として用いることができなくなるばかり
か、工具自体も再度使用することもできず、高品質の活
性金属管を得るにあたって非常に重大な問題となる。

そこで、発明者等は斯る事態回避のため種々の思考を重
ねた成果として、特公昭５５年第１１２２号公報で開示
したように、活性金属からなる管状ビレットの内周面に
鉄からなる被覆層と、さらに鉄被覆層の内周面に銅から
なる被覆層とを形成して熱間押出しする方法を提案し、
当該技術は押出比が１０乃至５０付近まで一様に適用で
きると共に、製品品質も優れたものではあるけれども、
押出製品の後処理の面で新らたな問題を誘発するという
不具合があった。

つまり、シールド部材として銅からなる被覆層を形成し
ているため、脱銅は硝酸浸漬によって行うのであるが、
その時の発生ガスは通常の排ガス装置では完全に除去で
きず、新らたな公害問題を誘発するに至ったのであり、
そのため、発生ガスを完全に除去できる排ガス装置を開
発するには実操業の中断を伴うし、経済的にも産業政策
的にも問題があるのである。

本発明は上記実状に鑑み、鋭意研究の成果とし℃、押出
中、潤滑剤の粘度を変化させることな（熱間押出するこ
とで、ビレット・工具間の焼付き、摺り欠陥をな（し、
高品質の活性金属管を得ることが可能な熱間押出し方法
の開発に成功すると共に、後処理として酸洗処理等に伴
う新らたな公害問題を誘発することがない手段の開発に
成功したのであって、従って、その特徴とするところは
、活性金属からなる管状ビレット内周面に該ビレットよ
り変形抵抗が高い材料からなるスリーブが潤滑材を介し
て挿嵌されてスリーブ組立体とされ、このスリーブ組立
体を加熱してコンテナ内に装入し、該スリーブ組立体に
マンドレルを内挿して前記潤滑剤が反押出方向に流出す
るのを阻止した状態で熱間押出しする点にある。

以下、図示の実施例に基いて本発明に係る活性金属管の
熱間押出し方法を詳述する。

第１図は、熱間押出しに先立ってビレット内面に処理が
とられたビレット、スリーブ組立体Ａの断面を示してお
り、１は活性金属からなる管状ビレット、２は該ビレッ
ト１の内周面に充填介在した潤滑剤、３は潤滑剤２の内
周面に形成したスリーブであり、ビレット１よりも変形
抵抗の高い材料から成り、最も望しい実施例では、スリ
ーブ３の先端（図では左方）が、ビレット端面より例え
ば５０ｍ１ｍの如（押出方向に延在し、該延在部３Ａが
実質的に押出中のマンドレル機能を奏すべくされている
と共に、反押出方向（図では右方）にあっては、スリー
ブ３に鍔部３Ｂを形成し、この鍔部３Ｂをビレット端面
凹部１Ａに嵌合することで潤滑剤２が押出前は勿論のこ
と押出中においても反押出方向に流出するのが阻止され
ている。

第１図に示す組立体Ａ、つまり、被押出材の形成は管状
ビレット１にスリーブ３を挿入してその鍔部３Ｂを凹部
１Ａに嵌合させると共に、管状ビレット１の内周面とス
リーブ３の外周面との間に、隙間なく潤滑剤２を充填し
て得る場合と、予めスリーブ３の外周面に水ガラスの如
くバイ／グーで液状にした潤滑剤を塗布し、乾燥後にビ
レット１に挿入する場合とがあり、いずれにしても潤滑
剤２は偏りがなく均一に介在するのは当然であるが、そ
のトップ部には潤滑剤２の流出を防止するシールド４を
設けることが望しい。

前記潤滑剤２は押出温度（７００℃〜９００℃）に対し
約４００〜１０００ポイズを有するガラス粉末と一部黒
鉛系を含むものであるが、その組成は本発明者等が先に
提案（特公昭５４−６２４８号）した潤滑剤、即ち、重
量パーセントで、ＳｉＯ□・・・２８〜３７％、Ｂ２Ｏ
３・・・１４〜１７係、Ｋ２Ｏ−１７〜２２％、ＣａＯ
−１，５〜６％、ＭｇＯ・・・１〜５％、ｐｂｏ・・・
１６〜３６％及び残部不可避不純物よりなる潤滑剤が望
しい。

勿論、その他、活性金属の熱間押出しに通常採用されて
いるガラス又はガラス質物質であってもよい。

第２図および第３図１．２，３．４を参照すれば、前記
組立体（被押出材）Ａを、押出適正温度（７００℃〜９
００℃）に加熱せしめ、これを熱間押出する構成とその
押出挙動が例示されている。

第２図、第３図において、５はコンテナであり、該コン
テナ５内には、前記ビレット・スリーブ組立体Ａが、ス
リーブ延在部３Ａを押出方向として挿入されている。

又、コンテナ５の一端開口部にはダイ６を支持するダイ
ホルダ７がダイバツカ８に支持されて嵌合し、他端には
ダミーブロック９を先端に有する筒状ラム１０が嵌合し
、該ラム１０の内部にはビレット・スリーブ組立体Ａ内
を貫通するマンドレル１１の後端を螺子プラグ１２を介
して支持するマンドレル支持棒１３が嵌合している。

なお、７７ドレルは熱間工具鋼よりなる。

更に、ダイ６およびダイホルダ１にはビレット１と工具
間との潤滑を行う円盤ガラス１４が装置されている。

而して、ビレット１は筒状ラム１０の前進を介して図で
は左方に押圧されるが、ダイ６とスリーブ延在部３Ａと
により形成される環状空間により押出管体Ｂの内・外径
が設定され℃押出されるが、この押出時において潤滑剤
２とマンドレル１１とはスリーブ３を介して隔離されて
いるのである。

第３図１のビレットチャージから第３図３の押出完了ま
では数秒であり、又、潤滑剤２はスリーブ３によってマ
ンドレル１１から隔離されていることがら−その間の潤
滑剤２の粘性変化は殆んどないのであり、従つ℃、押出
中、潤滑剤２は一様な潤滑効果を保持しながら均一厚み
を保って押出方向に排出されていくのであり、押出完了
後にあつ℃は筒状ラム１０、マンドレル１１等の押出工
具を第３図４の如く後退させると、スリーブ３は一緒に
引抜かれるのである。

以上は、本発明の望しい実施例であるが、ビレット、ス
リーブ組立体Ａとしては、第４図、第５図に例示するも
のを採用することもできる。

第４図の組立体Ａ’Ｌスリーブ３の端縁なビレット端面
と同一平面上に位置せしめたものであり、この組立体Ａ
′を利用して熱間押出するとき、押出初期におい℃、第
６図の如（素管先端は所謂ガイドがないため符号Ｂ′の
如く曲り変形するが、このため所謂ガイドとしニスリー
ブ延在部３Ａを設けることが望しいのである。

しかしながら第４図に示す組立体Ａ′であっても前記先
端面り部Ｂ′の部分だけ歩留低下を招くのみであり、こ
れを犠牲にするのであれば、押出中温滑剤２の粘性変化
はないことから所期目的は達成できる。

又、第５図に示す組立体Ａ”はビレット後端部に内方向
の鍔部１Ａを形成し、スリーブ３に凹部３Ｂを形成し℃
潤滑剤２０反押出方向の流出を阻止したものであり、第
１図に示す組立体Ａよりも加工が若干複雑となるも所期
目的は有効に達成できる。

次に、本発明の実施態様の一例を示し、従来採用されて
いたステ／レス押出法を活性金属管熱間押出法に適用し
た場合の押出管体の内面性状につき説明する。

ここで、第７図を参照してステンレス押出法を概説して
おく。

第７図において、１００は筒状のビレットであり、１２
００℃前後に加熱されたステンレス鋼であり、その外周
面にガラス１０１が又、内周面にはガラス１０２である
。

そして、コンテナ１０３内にビレッ）１００が装入され
、内盤ガラス１０４を有するダイス１０５とマンドレル
１０６によって画成される環状空間を介し℃押出される
のである。

即ち、ステンレス鋼押出の場合、ビレット内表面はガラ
ス１０２を介し冷い（約２００°Ｃ）マンドレル１０６
に接触して押出される。

ステンレス鋼用ガラスは粘性変化の少いものが適用され
るし、ビレット温度が１２００°Ｃ前後と高いこともあ
つ℃、ビレットとマンドレルとの間のガラス１０２は潤
滑効果を失わないが、Ｚｒ。

Ｔｉ用ガラスは粘度の低い不安定ガラスであることから
、マンドレルの影響を受は易いのである。

本発明の実施例 組立体Ａにおけるスリーブ３の材質 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・ＳＵＳ ３１０スリ一ブ組立体Ａにおけるビレット
１の材質・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・チタン合金押出比・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・４２内面潤檜剤厚み・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・０．５７１１ｊＩ
ｌ押出温度・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・８３０°Ｃにおいて
、従来例（所謂ステンレス法）によれば別途添付の参考
写真１に示す如（、押出先端部に摺り欠陥に基く凹凸が
発生し、特に、潤滑剤の粘性が低い時、量が多いときに
斯る欠陥が発生していることが解り、一方、別途添付の
参考写真２に示す如く押出先端部には本発明によるとき
は摺り欠陥がないことが解る。

又、別途添付の参考写真３で示す如くステンレス法によ
れば、押出中央から後端にかげて摺り欠陥が生じるが、
本発明によるときは別途添付の参考写真４の如く斯る欠
陥がないのである。

更に、ステンレス法では別途添付の参考写真５で示す如
く焼付きが全長に生ずるのであり、この焼付き現象は粘
性が高く、マンドレルに熱を奪れた度合が大きい時に発
生するのである。

このように、活性金属の特質として摺り欠陥と焼付きは
紙一重の差によって分れどちらかが強調され易く、これ
は押出温度がステンレスのそれ（１２００℃）に比べ中
間的であり、潤滑剤もその広範囲適用性が低いため、温
度が少しでも狂うと粘性が大きく変化することから生ず
るのであり、その点、本発明はビレット内周面の潤滑剤
とマンドレルがスリーブを介し又隔離されて押出される
ものであるから、潤滑剤の押出中における粘性変化がな
く、摺り欠陥は少なくなるのであり、スリーブが所謂マ
ンドレル機能を呈する延在部を押出方向に有するものに
あっては、特に、焼付きもないのであり、ここに高品質
の内面性状に優れた活性金属管を熱間押出しで得ること
が可能となるし、加えて、押出管体の脱酸処理も必要で
なく、公害問題の誘発もないのである。

なお、チタン、ジルコニウム合金等を７００℃〜９００
℃で押出すとしてその間の高温耐力があるならばスリー
ブ３として５ＵＳ３１０に限定することなく、ハステロ
イ、ニモニックは一層効果的となるが、コスト高である
。

そこで押出材の温度、押出比、高温変形抵抗から５ＵＳ
３１６゜５ＵＳ３０４でも適用できる場合もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるビレット・スリーブ組立体（被押
出材）の断面図、第２図は熱間押出しの断面図、第３図
１〜第３図４は押出挙動と工具引抜きの要部断面図、第
４図と第５図は他側としてのビレット・スリーブ組立体
の断面図、第６図は第４図の組立体を利用した押出初期
の断面図である。 第７図は従来のステ／レス押出法の説明図である。 １・・・ビレット、２・・・潤滑剤、３・・・スリーブ
、３Ａ・・・スリーブ延在部、１１・・・マンドレル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 活性金属からなる管状ビレット内周面に該ビレット
   より変形抵抗が高い材料からなるスリーブが潤滑材を介
   して挿嵌されてスリーブ組立体とされ、このスリーブ組
   立体を加熱してコンテナ内に装入し、該スリーブ組立体
   にマンドレルを内挿して前記潤滑剤が反押出方向に流出
   するのを阻止した状態で熱間押出しすることを特徴とす
   る活性金属管の熱間押出し方法。 ２ スリーブ組立体のスリーブがビレット端面より押出
   方向に延在されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の活性金属管の熱間押出し方法。