CN102405115B

CN102405115B - 挤压加工方法和挤压加工装置

Info

Publication number: CN102405115B
Application number: CN201080017506.3A
Authority: CN
Inventors: 百百阳一; 金子传二郎
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Lishennoco Co ltd; Resonac Holdings Corp
Priority date: 2009-04-20
Filing date: 2010-04-16
Publication date: 2014-10-15
Anticipated expiration: 2030-04-16
Also published as: CN102405115A; JP5468602B2; US20120079865A1; WO2010122957A1; US8939001B2; JPWO2010122957A1

Abstract

挤压加工方法，通过在解除挤压容器1对余料7的外周面的约束之后，利用挤压杆2在余料7的厚度方向上推压余料7，或者通过一边解除所述约束一边利用挤压杆2在余料7的厚度方向上推压余料7，减小余料7的厚度，其后，利用剪切刀片4将余料7切除。

Description

挤压加工方法和挤压加工装置

技术领域

本发明涉及包括切除坯料的余料(discard)的步骤的挤压加工方法、用于该挤压加工方法的挤压加工装置、和感光鼓基体用原材料管的制造方法。

另外，在本说明书中，“铝”这一术语，只要没有特别表示，以包括纯铝和铝合金这两方的意思来使用。另外，所谓“上游”和“下游”，分别意味着挤压方向的上游和下游。

背景技术

挤压件，被广泛用于感光鼓基体用原材料管、OA设备用部件、建筑材料、外部材料(exterior material)等。近年来，对于挤压件的表面性状，对其品质要求变得严格。其中对于挤压件的外观和表面粗糙度的品质要求变得特别严格。

作为挤压加工时发生的挤压件的外观不良和表面粗糙度不良，可以举出空气卷入不良。该空气卷入不良，不仅是挤压件的外观不良和表面粗糙度不良方面的问题，而且在接下来的步骤中进行拉拔加工和/或弯曲加工等的塑性加工的情况下，会有如下问题：使被塑性加工了的制品的外观恶化或者使表面粗糙度增大。

另外，在接下来的步骤中进行了拉拔加工的情况下，空气卷入不良因拉拔加工而在拉拔方向被拉伸，其结果，会发生如下不良情况：外观不良和表面粗糙度不良的范围变大。特别是，在将被拉拔加工了的拉拔件用于感光鼓基体用原材料管的情况下，由于在原材料管的轴线方向上表面粗糙度不良被拉伸，因此发生在印刷图像上表现出长的线状缺陷的问题。

作为空气卷入不良的发生原因，可以举出余料的切断面的状态差。因此，对挤压模具的形状进行了改良。例如，日本特开2002-1422号公报(专利文献1)公开了：作为对于挤压模具的改良，在挤压模具(详细来说为分流组合模具(porthole die))的上游端面的中央部设置凹部。另外，所谓余料，也被称为挤压残料，为在挤压加工后残留在挤压容器(container)内的坯料。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-1422号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，通过本发明人的研究，已判明：余料的切断面的状态的好坏，受余料厚度的影响大。即，如图5(a)所示，在存在于比挤压模具53的上游端面53a靠上游侧的余料57厚的情况下，如图5(b)和图5(c)所示，在为了切除余料57而通过剪切刀片54沿挤压模具53的上游端面53a切断余料57的中途，余料57会与残留在挤压模具53内的残留挤压材料的一部分58一起从挤压模具53脱落。因此，在挤压模具53内产生空腔(凹处)x。若在这种状态下，将新的坯料(未图示)压紧而压接于挤压模具53内的残留挤压材料，再度开始挤压加工，则在该空腔x内的空气会被卷入挤压件58中，其结果，挤压件58的外观和/或表面粗糙度变差。

本发明是鉴于上述的技术背景而做成的，其目的是提供：用于制造外观良好且表面粗糙度小的挤压件的挤压加工方法、用于该挤压加工方法的挤压加工装置、和使用上述挤压加工方法的感光鼓基体用原材料管的制造方法。

本发明的其他目的和优点，可以从以下的优选实施方式予以明确。

用于解决技术问题的技术方案

本发明提供以下的方案。

(1)一种挤压加工方法，其特征在于，包括：

余料减厚步骤，通过在解除挤压容器对余料的外周面的约束之后，利用挤压杆在上述余料的厚度方向上推压上述余料，或者通过一边解除上述约束一边利用挤压杆在上述的余料厚度方向上推压上述余料，减小上述余料的厚度；和

在上述余料减厚步骤之后，利用剪切刀片对上述余料进行切除的余料切除步骤。

(2)根据上述1所述的挤压加工方法，其中，包括：

新坯料压接步骤，在上述余料切除步骤之后，将装填在上述挤压容器内的新的坯料压紧而压接于挤压模具内的残留挤压材料；和

在上述新坯料压接步骤之后，再度开始成型加工的再度开始成型加工步骤。

(3)根据上述1或2所述的挤压加工方法，其中，在上述余料减厚步骤中，使上述余料的厚度减少，使得上述余料的厚度为10～30mm的范围内。

(4)根据上述1～3中任一项所述的挤压加工方法，其中，上述挤压加工方法为铝合金的挤压加工方法，上述余料减厚步骤中的上述余料的温度为400～520℃的范围内。

(5)一种感光鼓基体用原材料管的制造方法，其特征在于，在进行了上述1～4中任一项所述的挤压加工方法之后，对通过上述挤压加工方法得到的挤压管进行拉拔加工。

(6)一种挤压加工装置，其特征在于，具备：

挤压杆，其对配置在挤压容器内的坯料进行推压；和

剪切刀片，其切除上述坯料的余料；

上述挤压杆还通过在解除挤压容器对余料的外周面的约束之后，在上述余料的厚度方向上推压上述余料，或者通过一边解除上述约束一边在上述余料的厚度方向上推压上述余料，使得其厚度减小。

发明的效果

本发明起到以下的效果。

就(1)的发明而言，通过减小余料的厚度，在余料的切断时，余料变得容易卷曲。其后，通过切除余料，余料不会与挤压成型模具内的残留挤压材料的一部分一起脱落，由此，能够防止在挤压模具内产生空腔。其结果，不会在挤压件发生外观不良和/或表面粗糙度不良，能够制造外观更加良好且表面粗糙度更小的挤压件。

就(2)的发明而言，能够可靠地制造外观良好且表面粗糙度小的挤压件。

就(3)的发明而言，能够更加可靠地制造外观良好且表面粗糙度小的挤压件。

就(4)的发明而言，能够可靠地制造外观良好且表面粗糙度小的铝合金制挤压件。

就(5)的发明而言，由于通过本发明所涉及的挤压加工方法所得到的挤压管表面粗糙度小，因此，通过对该挤压管进行拉拔加工，能够得到表面粗糙度小的感光鼓基体用原材料管。

就(6)的发明而言，能够提供适合用于本发明所涉及的挤压加工方法的挤压加工装置。

附图说明

图1中图1(a)是在本发明的一实施方式所涉及的挤压加工方法中在挤压容器内存在余料的状态的概略剖视图，图1(b)是解除了由挤压容器产生的对该余料的外周面的约束的状态的概略剖视图。

图2中图2(a)是利用挤压杆推压该坯料而减小了坯料的厚度的状态的概略剖视图，图2(b)是马上要利用剪切刀片切断该余料之前的状态的概略剖视图。

图3中图3(a)是利用剪切刀片切断该余料的中途的状态的概略图，图3(b)是该余料的切断马上要结束的状态的概略图，图3(c)是该余料的切断结束时的状态的概略图。

图4是一边解除由挤压容器产生的对余料的外周面的约束一边推压余料的中途的状态的概略剖视图。

图5中图5(a)是在现有的挤压加工方法中马上要利用剪切刀片切断余料之前的状态的概略图，图5(b)是该余料的切断中途的状态的概略图，图5(c)是该余料的切断结束时的状态的概略图。

具体实施方式

接着，以下参照附图，对本发明的一实施方式进行说明。

图1～3是用于说明本发明的一实施方式所涉及的挤压加工方法和挤压加工装置的图。在图1中，附图标记10表示本发明的一实施方式所涉及的挤压加工装置。该挤压加工装置10，详细来说，为直接挤压加工装置，为制造金属挤压件作为挤压件8的装置。挤压件8的材质为金属，详细来说，为例如铝。该挤压件8为用于感光鼓基体用原材料管、OA用部件、建筑材料、外部材料等的中空挤压件(例如：管材)，为具有在挤压方向上连续延伸的中空部的中空挤压件。在本实施方式中，挤压件8为截面为圆环状的挤压管，通过对该挤压管进行拉拔加工，得到用于感光鼓基体的原材料管。在感光鼓基体的制造时，在该原材料管的外周面涂敷例如OPC(有机光导体、organic photo conductor)层。以下，将挤压件8称为挤压管。

挤压加工装置10，具备挤压容器(container)1、挤压杆(stem)2、挤压模具3和剪切刀片4等。

挤压容器1为在其内部装填铝坯料6的部分。该挤压容器1具有引导被用挤压杆2推压了的坯料6朝挤压模具3移动的功能和如下功能：约束坯料6的外周面，使得即使坯料6受到来自挤压杆2的推压力，坯料6的外周面也不会向半径外方向鼓出。另外，在这些图中，坯料6(和余料7)，为了容易与其他部件区别，用点阴影(dot hatching)示出。

装填在挤压容器1内的坯料6的直径和长度，根据挤压管8的直径、壁厚和长度来设定，没有特别限定，但坯料6的直径通常为155～205mm，其长度通常为300～790mm。

挤压杆2为推压挤压容器1内的坯料6的挤压杆。在挤压杆2的基端部连接有赋予该挤压杆2推压力的流体压力缸(例如液压缸)等的驱动装置5。在挤压杆2的前端部设置有推压垫(dummy block)2a。另外，所谓推压垫2a，是用于在利用挤压杆2推压坯料时防止坯料材料的逆流的构件。

挤压模具3，在其内部，具有作为将坯料6成形为预定的截面形状的贯通孔的成形孔(未图示)。在本实施方式中，挤压模具3，为用于制造挤压管8的模具，由分流组合模具等构成。另外，挤压模具3的上游端面3a，为切断去除(即切除)由残留在挤压容器1内的坯料6构成的余料7时的切断基准面。

剪切刀片4，为沿挤压模具3的上游端面3a(即切断基准面)切断去除余料7的刀具。该剪切刀片4，相对于挤压模具3的上游端面3a的位置配置在侧方侧。

此外，挤压杆2被制成为如下挤压杆：借助驱动装置5，在解除由挤压容器1产生的对余料7的外周面的约束之后，在余料7的厚度方向(即坯料6的长度方向)上推压余料7，或者一边解除上述约束，一边在余料7的厚度方向推压余料7，由此，使余料7的厚度减小。

接着，以下对于使用上述挤压加工装置10进行铝的挤压加工的方法进行说明。

在挤压加工装置10的挤压容器1内装填有铝坯料6的状态下，通过利用挤压杆2在坯料6的长度方向推压坯料6，将坯料6压入挤压模具3内，由此，将坯料6成形为预定截面形状以制造挤压管8。在坯料6被装填在挤压容器1内了的状态下，即使坯料6受到来自挤压杆2的推压力，坯料6的外周面也会受到挤压容器1的约束而不会向半径外方向鼓出。另外，在本实施方式中，挤压加工装置10，如上述那样，为直接挤压加工装置，因此，用挤压杆2确定的对坯料6的推压方向为挤压方向。

如图1(a)所示，如果残存在挤压容器1内的坯料6的长度变为预定长度，则停止用挤压杆2进行的推压。此时的残留在挤压容器1内的坯料6成为应切除的余料7，另外，残留的坯料6的长度为余料7的厚度。在挤压加工中，由于挤压容器壁面阻力而向后方流动了的坯料表皮的杂质层被卷入该余料7中。因此，在余料7中含有大量的杂质。此时的余料7的厚度，没有限定，但特别优选是为20～60mm的范围内。通过使余料7的厚度为20mm以上(含20mm)，能够使余料7中确实含有杂质。通过使余料7的厚度为60mm以下(含60mm)，能够极力减小挤压材料的浪费。

接着，如图1(b)所示，通过使挤压容器1后退，将余料7从挤压容器1内通过挤压容器1的下游出口放出到挤压容器1外侧，由此，解除由挤压容器1产生的对余料7的外周面的约束。将该步骤称为“余料约束解除步骤”。余料7，以从挤压模具3的上游端面3a向上游侧突出了的状态与挤压模具3内的残留挤压材料成为一体。

其后，如图2(a)所示，利用挤压杆2在余料7的厚度方向(在本实施方式中挤压方向)推压余料7，由此使余料7的厚度减小、变薄。即，使余料7塑性变形，使得其厚度减小。伴随着这样的余料7的厚度的减小，余料7的外周面沿其整周向朝半径外方向鼓出，余料7的直径增大。将该步骤称为“余料减厚步骤”。

在余料减厚步骤中，在铝坯料6为铝合金坯料的情况下，即，在挤压加工方法为铝合金的挤压加工方法的情况下，优选，利用挤压杆2推压余料7时的余料7的温度被设定在400～520℃的范围内。在余料7的温度为520℃以下(含520℃)的情况下，能够可靠地防止挤压杆2和余料7的粘合。另一方面，在余料7的温度过低的情况下，有可能发生如下不良情况：即使用挤压杆2推压余料7，余料7的厚度也不怎么减小，余料7中所含有的杂质被压入挤压模具3内的残留挤压材料中。因此，优选，将余料7的温度设定在400～520℃的范围内。特别是，在铝坯料6由铝浓度为90％以下(含90％)的铝合金形成的情况下，优选，将利用挤压杆2推压余料7时的余料7的温度设定在420～490℃的范围内。

此外，在余料减厚步骤中，优选：使余料7的厚度减小到10～30mm的范围内。通过使余料7的厚度为10mm以上(含10mm)，由此变得容易将余料7切断，而且，能够可靠地防止余料7中所含有的杂质被压入挤压模具3内的残留挤压材料中。通过使余料7的厚度为30mm以下(含30mm)，由此在余料7的切断时余料7可靠地变为卷曲的形状，其结果，能够可靠地防止余料7与挤压模具3内的残留挤压材料的一部分一起脱落。

接着，如图2(b)所示，通过使挤压杆2后退，停止用挤压杆2推压余料7，并且，使剪切刀片4从侧方朝挤压模具3的上游端面3a前进。

接着，如图3(a)～(c)所示，通过使剪切刀片4沿挤压模具3的上游端面3a前进，由此用剪切刀片4沿挤压模具3的上游端面3a切断去除(即切除)余料7。此时，余料7的厚度已经减小而变薄，因此，余料7变得容易卷曲。因此，随着由剪切刀片4所实现的对余料7的切断的进行，余料7朝向上游侧卷曲。由此，即使切除余料7，余料7也不会与挤压模具3内的残留挤压材料的一部分一起脱落。因此，能够以使得挤压模具3内的残留挤压材料的切断面变得平坦的方式切断余料7。将该步骤称为“余料切除步骤”。另外，在图3(a)～(c)中，挤压容器1和挤压杆2被图示省略。

接着，虽然没有图示，将新的坯料6a(参照图2(b))装填在挤压容器1内，并且，使挤压容器1返回初始位置。其后，通过使挤压杆2前进而在新坯料6a的长度方向(即挤压成型方向)推压新坯料6a，由此将新坯料6a压紧并压接于挤压模具3内的残留挤压材料。将该步骤称为“新坯料压接步骤”。然后，再度开始挤压加工。将该步骤称为“再度开始挤压加工步骤”。

根据上述挤压加工方法，在余料切除步骤中，余料7的厚度已经减小而变薄，因此，在余料7的切断时余料7变得容易卷曲。因此，能够以使得挤压模具3内的残留挤压材料的切断面变得平坦的方式切除余料7。由此，即使进行新坯料6a的压接，也不会在所得到的挤压管8发生外观不良和/或表面粗糙度不良。因此，能够得到外观良好且表面粗糙度小的挤压管8。

此外，通过借助公知的拉拔加工装置(未图示)对这样做得到的挤压管8进行拉拔加工，得到感光鼓基体用原材料管。将该步骤称为“拉拔加工步骤”。该原材料管，为通过对表面粗糙度小的挤压管8进行拉拔加工得到的原材料管，因此，其表面粗糙度也小。此外，也没有拉伸原材料的轴线方向的表面粗糙度不良的情况，因此，在印刷图像上不会出现长的线状缺陷，能够得到良好的印刷图像。因此，该原材料管适合用于感光鼓基体。

此外，就本实施方式的挤压加工装置10而言，挤压杆2的向坯料6的推压面2b的面积，被设定为比余料减厚步骤后的余料7的挤压方向投影面积小。在本实施方式中，挤压杆2的推压面2b的形成为圆形。推压面2b的半径被设定为比余料减厚步骤后的余料7的挤压方向投影形状的最小半径小。通过这样做，能够可靠地使余料7卷曲。

另外，在上述挤压加工方法中，在余料减厚步骤中，由于因余料7的塑性变形导致的加工发热，挤压杆2的推压面2b的温度上升，挤压杆2和余料7变得容易粘合。为了防止这种不良情况，也可以在余料减厚步骤之前设置使润滑剂附着在挤压杆2的推压面2b的至少一部分的“润滑剂附着步骤”。如果设置该润滑剂附着步骤，则能够可靠地防止在余料减厚步骤中挤压杆2和余料7粘合。作为润滑剂，可以使用含有石墨的润滑剂或含有氮化硼(BN)的润滑剂。就附着润滑剂的方法而言，涂敷或喷雾附着因廉价而优选。另外，作为防止在余料减厚步骤中挤压杆2和余料7粘合的其他的方法，也可以使用冷却挤压杆2使其温度下降的方法。如果并用挤压杆2的冷却和润滑剂附着步骤，则能够更加可靠地防止挤压杆2和余料7粘合。

以上，对本发明的一实施方式进行了说明，但本发明不限于上述实施方式中所示的内容，可以进行各种变更。

例如，根据上述实施方式，在余料减厚步骤中，在解除由挤压容器1产生的对余料7的外周面的约束之后，通过用挤压杆2在余料7的厚度方向推压余料7，由此使余料7的厚度减小。然而，在本发明中，除此之外，如图4所示，也可以通过一边解除由挤压容器1产生的对余料7的外周面的约束，一边用挤压杆2在余料7的厚度方向推压余料7，由此使余料7的厚度减小。在图4中，通过一边使挤压容器1后退一边使挤压杆2前进，由此一边解除余料7的外周面的约束一边用挤压杆2在余料7的厚度方向推压余料7。

另外，在上述实施方式中，挤压模具3为用于制造挤压管8的模具，但在本发明中，挤压模具3，除此之外，也可以是用于制造中间实心的挤压管的模具。作为用于制造中间实心的挤压管的挤压模具3，可以例示平面模具和/或在平面模具附设有压接板(押継ぎプレ一ト)的模具。

另外，在上述实施方式中，挤压加工装置10为直接挤压加工装置，但在本发明中，挤压加工装置，除此之外，也可以为间接挤压加工装置。

另外，在上述实施方式中，通过对挤压管8进行拉拔加工得到了感光鼓基体用原材料管，但在本发明中，除此之外，也可以通过对挤压管8的外周面进行切削加工来得到感光鼓基体用原材料管。在这种情况下，挤压管8的表面粗糙度小，因此切削加工的加工量变小，材料成品率良好。

本申请，要求2009年4月20日提出申请的日本专利申请特愿2009-101980号的优先权，其公开内容原样构成本申请的一部分。

应该认识到：在此使用的术语与表述，用于说明，并不用于限定性解释，也不排除在此示出并且陈述的特征事项的任何等同物，也容许在该发明的要求保护的范围内的各种变形。

本发明可以以很多不同的方式具体实现，该公开应被视为提供本发明的原理的实施例，这些实施例并非想要将本发明限定于在此记载和/或图示的优选实施方式，在这样的理解的基础上，在此记载有很多的图示实施方式。

在此记载了几种本发明的图示实施方式，但本发明并不限定于在此记载的各种优选的实施方式，还包括基于该公开由所谓本领域普通技术人员可认识到的具有等同的要素、修改、删除、组合(例如、跨各种实施方式的特征的组合)、改良和/或变更的所有的实施方式。权利要求的限定事项应基于在该权利要求中使用的术语做广义的解释，不应限定于本说明中或者本申请的各程序(prosecution)中记载的实施例，这样的实施例应解释为非排他性的。例如，在该公开中，“优选(preferably)”这样的术语，为非排他性的术语，意味着“优选但不限定于此”这样的意思。在该公开和本申请的各程序中，方法加功能或者步骤加功能的限定事项，涉及特定的权利要求的限定事项，仅适用于下述那样的条件全部在该限定事项中存在的情况，所述条件为：a)明确记载为“用于......的方法(mean for)”或者“用于......的步骤(step for)”，且b)明确记载与其相对应的功能，且c)不提及证实其构成的构成、材料或者行为。在该公开和本申请的各程序中，“本发明(present invention)”或“发明(invention)”这样的术语，有时用作为该公开的范围内的从1个或多个侧面提及的内容。该本发明(present invention)或发明(invention)这样的术语，不应不适当地解释为识别分界的意思，不应不适当地解释为在所有侧面即所有实施方式中都适用(即，应该理解本发明具有许多的侧面和实施方式)，不应以限定的方式不适当地解释本申请或权利要求的保护范围。在该公开和本申请的各程序中，“实施方式(embodiment)”这样的术语，也用于记载任意的侧面、特征、工序或步骤、它们的任意的组合、和/或它们的任意的部分等的时候。在几个实施例中，各种实施方式有时包括重复的特征。在该公开和本申请的各程序中，有时使用“e.g.，”、“NB”这样的缩略词，分别意味着“例如”、“应当注意”。

产业上的利用可能性

本发明可用于挤压加工方法、挤压加工装置和感光鼓基体用原材料管的制造方法。

附图标记说明：

1：挤压容器；2：挤压杆；3：挤压模具；4：剪切刀片；6：坯料；7：余料；8：挤压管(挤压件)；10：挤压加工装置。

Claims

1.一种挤压加工方法，其特征在于，包括：

余料减厚步骤，通过在解除挤压容器对余料的外周面的约束之后，利用挤压杆在所述余料的厚度方向上推压所述余料，或者通过一边解除所述约束一边利用挤压杆在所述余料的厚度方向上推压所述余料，使所述余料的厚度减小；和

在所述余料减厚步骤之后，利用剪切刀片对所述余料进行切除的余料切除步骤。

2.根据权利要求1所述的挤压加工方法，其中，包括：

在所述余料切除步骤之后，将装填在所述挤压容器内的新的坯料压紧而压接于挤压模具内的残留挤压材料的新坯料压接步骤；和

在所述新坯料压接步骤之后，再度开始挤压加工的再度开始挤压加工步骤。

3.根据权利要求1或2所述的挤压加工方法，其中，在所述余料减厚步骤中，使所述余料的厚度减少，使得所述余料的厚度变为10～30mm的范围内。

4.根据权利要求1或2所述的挤压加工方法，其中，

所述挤压加工方法为铝合金的挤压加工方法；

所述余料减厚步骤中的所述余料的温度为400～520℃的范围内。

5.根据权利要求3所述的挤压加工方法，其中，

所述挤压加工方法为铝合金的挤压加工方法；

6.一种感光鼓基体用原材料管的制造方法，其特征在于，在进行了权利要求1～5中任一项所述的挤压加工方法之后，对通过所述挤压加工方法得到的挤压管进行拉拔加工。