JP2000094031A - 金属押出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンフォーム押出装置で被押出材（金属材）
を押し出す際に、金属材表面の酸化皮膜等が製品に混入
しないよう、金属材表皮部分を有効に排出する手段を提
供するものである。 【解決手段】 本発明はコンフォーム押出装置におけ
る、回転ホイールの回転軸を含み固定シューに設けたア
バットメントの手前近傍の被押出材流出口を含む平面で
切断した断面において、固定シューの内周面と回転ホイ
ールの外周面とで被押出材の表皮部分を排出する排出空
隙流路を形成し、該排出空隙流路はアバットメントの付
け根部分から外部に向かって狭い空隙流路、広い空隙流
路が対になって少なくとも一対以上連続して設けてなる
ことを特徴とする金属押出装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は摩擦駆動連続押出
（コンフォーム押出）による金属製品の表面品質を改善
する金属押出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的な摩擦駆動連続押出（コンフォー
ム押出）による金属押出装置を図１に示す。図１におい
て、１１は回転ホイールで、その外周面１３には周方向
に沿って溝１５が連続して形成されている。２１は固定
シューで、回転ホイール１１の溝１５の一部を覆う内周
面２３を備えており、回転ホイール１１の外周面１３か
ら所定の間隔をあけて配置され、回転ホイール１１の溝
１５と固定シュー２１の内周面２３とで素材案内流路３
１を形成している。回転ホイール１１の外周面１３およ
び固定シュー２１の内周面２３の間隔は、被押出材（主
として金属材）４１の材質、温度、送り込み速度、溝１
５のサイズ等に応じて適宜決定され、例えば、０．５〜
２．０ｍｍの範囲内である。固定シュー２１には回転ホ
イール１１の溝１５に対向して被押出材流出口２７が設
けられ、該被押出材流出口２７に続いて押出室２９が設
けられ、続いて、固定シュー２１の外部に連通する流出
部にはダイ４７、マンドレル４９からなるダイス４５が
配置されている。固定シュー２１の回転ホイール１１の
回転方向である矢印Ａ方向の前記被押出材流出口２７の
直ぐ後方にはアバットメント２５が形成されており、ア
バットメント２５によって素材案内流路３１を塞いでい
る。回転ホイール１１の溝１５とアバットメント２５と
は被押出材４１の一部を排出するために所定の間隔をあ
けて配置されている。

【０００３】被押出材（金属材）４１は、コイニングロ
ール１７によって素材案内流路３１に連続的に左下に供
給され、回転ホイール１１の回転による摩擦により素材
案内流路３１を進み、終端のアバットメント２５に達す
ると後続被押出材４１によって加圧され、可塑的状態と
なって被押出材流出口２７から押出室２９に流入し、ダ
イス４５を介して金属製品７１として連続的に押し出さ
れる。

【０００４】図中４３は回転ホイール１１外周面１３お
よび溝１５内に残留したコーティングと称する被押出材
排出部分を削り落とすスクレーパーである。上述の通
り、固定シュー２１の内周面２３と回転ホイール１１の
外周面１３との間には隙間が空いているので、回転ホイ
ール１１の外周面１３には被押出材が残留する。スクレ
ーパー４３はこれらの残留した被押出材を削り落とし
て、回転ホイール１１の外周面１３および溝１５内を掃
除する。

【０００５】このような金属押出装置は、断面が多角形
状の金属パイプや中空状であって内部が複数に仕切られ
た熱交換器用多穴管のような比較的断面積が小さく複雑
な形状の長尺材や銅あるいはアルミ被覆鋼線のような複
合線の製造にも適している。

【０００６】ところで、この種金属押出装置に供給され
る主な被押出材４１である金属材は、通常その表面に酸
化皮膜を有しており、またゴミや油分などが付着してい
ることがある。このような異物が押し出した製品７１中
に混入すると、製品の表面が部分的に膨らんだり（ブリ
スター）、色ムラを生じるなどの欠陥が生じる。そのた
め、素材案内流路３１に供給される金属材４１に皮剥ぎ
などの前処理を施し、金属材表面の酸化皮膜の除去、ゴ
ミや油分の排除を行っている。しかし、金属材の供給速
度は高々２５ｍ／ｍｉｎと遅いため潤滑膜が保たれずに
皮剥ぎダイスに入ることになるため、金属材とダイスの
金属同士の固体接触となって金属材表面が毟れる等して
表面状態をむしろ劣化させる結果となり、潤滑油切れを
嫌って高い粘度の油を使うと皮剥き後の金属材表面に付
着した油を洗浄で除去しきれない、等の問題があり、コ
ンフォーム押出タイプの金属押出装置にインライン皮剥
ぎ工程を負荷することは必ずしも最善の策ではない。こ
のように、供給する金属材表面から完全に異物を除去す
ることは実用上困難である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題を解決するためになされたもので、製品欠陥の原因と
なる異物を含んだ被押出材表層部分の押出室への流入を
極力押さえ、押出製品の表面がきれいな製品を安定して
供給しうる金属押出装置を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明において
は、外周面にその周方向に連続した溝を設けた回転ホイ
ールと、該回転ホイールの溝の一部を覆う固定シューと
からなり、回転ホイールの溝と固定シューとで素材案内
流路を形成するとともに、固定シューに前記素材案内流
路の終端部を塞ぐアバットメントと、該アバットメント
の手前に被押出材流出口を設けてなる金属押出装置にお
いて、回転ホイールの回転軸を含み前記アバットメント
の手前近傍の被押出材流出口を含む平面で切断した断面
において、固定シュー内周面と該固定シュー内周面に対
向する回転ホイールの溝及び回転ホイールの外周面溝の
左右とで被押出材を排出すべき排出空隙流路を形成し、
該排出空隙流路はアバットメントの付け根部分から外部
に向かって狭い空隙流路、広い空隙流路が対になって少
なくとも一対以上連続し、最後が狭い流路となることを
特徴とする金属押出装置を提供する。

【０００９】前記本発明金属押出装置において、排出空
隙流路の最後の狭い流路の先に一つ以上の屈曲部を設け
ることにより被押出材の表皮部分の排出量を有効に制御
することができる。また、排出空隙流路の入口を狭い空
隙流路とせず、広い空隙流路の延長とすることでも被押
出材の表皮部分の排出量を制御することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。図２、図３は本発明金属押出
装置の第１の実施形態を示すもので、図２は図１のＸ−
Ｘ線断面に相当する部分を示し、図３は回転ホイール１
１の溝１５の輪郭とアバットメント２５の輪郭とスクレ
ーパー４３の輪郭とを、ホイール半径方向相対位置関係
として同一図面に示したものである。図において、１３
は回転ホイール１１の外周面で、中心部分に溝１５が設
けられ、その左右には２段の段差５３、５５が設けられ
ている。２３は固定シュー２１に設けたアバットメント
２５の被押出材流入方向前方近傍の内周面で、該内周面
２３には回転ホイール１１に設けた前記段差５３、５５
に対向した段差６３、６５が設けられている。回転ホイ
ール１１に設ける段差５３、５５、と固定シュー２１に
設ける段差６３、６５との位置関係は、図示するよう
に、回転ホイール１１と固定シュー２１とで形成される
空隙（排出空隙流路）３３がアバットメント２５の付け
根部分近傍から外部に向かって狭い空隙流路３５、広い
空隙流路３８、狭い流路３６となるように形成され、狭
い流路３６の先に屈曲部３７が形成するように構成され
ている。

【００１１】このようにそれぞれの外周輪郭を形成した
回転ホイール１１と固定シュー２１とを組み合わせた金
属押出装置に被押出材である金属材４１を供給すると、
金属材４１は、コイニングロール１７によって素材案内
流路３１に連続的に強制的に供給され、回転ホイール１
１の回転による摩擦により素材案内流路３１を進み、終
端のアバットメント２５に達するとそこで塞き止められ
て後続金属材によって加圧され、可塑的状態となって大
部分は被押出材流出口２７から押出室２９に流入し、ダ
イス４５を介して金属製品７１として連続的に押し出さ
れる（図１参照）。しかしながら、素材案内流路３１を
塞き止めるアバットメント２５と回転ホイール１１の溝
１５との間には図示するように隙間５７が開いており、
また、アバットメント２５の金属材流入方向前方近傍に
は排出空隙流路３３が設けられているために金属材４１
の表層部は押出室２９には流入せずに回転ホイール１１
の外周輪郭に沿って外部に排出される。

【００１２】本発明の第１の実施形態では、この排出空
隙流路３３の入口部分３４の幅を狭くし、次いで広い幅
の空隙流路３８へと金属材の表層部（排出される部分）
を導くように構成している。このように狭い空隙流路３
５の先に広い空隙流路３８を設けておくと、金属材の表
層部は排出空隙流路３３に入り易くなり、金属材の表皮
部分が優先的に狭い空隙流路３５へと優先的に流入す
る。狭い空隙流路３５のみでは金属材４１表層部分を排
出空隙流路３３に充分に導き出すことができず、有害な
金属材表皮部分が金属製品中に流入して製品欠陥を発生
する原因を作ることになるため、狭い流路に続いて広い
空隙流路３８を設ける。しかしながら、狭い空隙流路３
５に続いて広い空隙流路３８を設けた状態では金属材の
排出量が必要以上に多くなる恐れがある。このために広
い空隙流路３８の先に再び狭い空隙流路３６を設けるこ
とでラビリンス効果により金属材の流出を抑制し、さら
にその先に屈曲部３７を設けることで、必要以上の金属
材４１が排出されるのを防いでいる。狭い空隙流路、広
い空隙流路の連続を繰り返して設けることによりラビン
ス効果は高まるため、金属材料の種類、押出条件等々を
勘案して排出量を任意に設定する設計ができる。上述し
たように、回転ホイール１１と固定シュー２１とを設計
した本発明金属押出装置によれば、押出速度を従来より
も速くでき、欠陥のない金属製品を製造することができ
る。

【００１３】図３において、４３はスクレーパーで、回
転ホイール１１の固定シュー出口と素材案内流路３１と
の間にセットされている（図１参照）。金属押出装置か
ら排出される排出材は回転ホイール１１の回転に伴って
その外周面１３に付着して金属押出装置の外部に排出さ
れるため、この回転ホイール１１の溝１５に付着した排
出材をそのままに放置すると、排出材は回転ホイールの
外周面１３に付着したまま再度素材案内流路３１へと導
かれることとなる。このように一度排出した廃材が再度
素材案内流路３１へと導かれ、押出製品に混入すると製
品の品質を著しく劣化させることになるため、素材案内
流路３１へ導かれる前にスクレーパー４３で排除する。
スクレーパー４３の刃は出し入れ自在となっており、回
転ホイール１１を傷つけることなく、排出される排出材
を確実に回転ホイール１１から除去する距離にセットす
る。

【００１４】図４は本発明の第２の実施形態を示すもの
で、図２で示す第１の実施形態と相違するところは排出
空隙流路３３の入口３４の幅を広くし、次の広い幅の空
隙流路３８との広さの差を無くして金属材の表層部分を
導くように構成している点である。このように広い流路
を連続して設けておくと、金属材の表層部分を厚く排出
することとなるが、金属材４１の材質や押出比の小さい
場合には、この実施形態で充分金属材の表皮の選択的排
除ができる。また、固定シュー２１の内周面２３の輪郭
の作成が容易になる利点もある。なお、図１乃至図３と
同一部分は同一符号を付して説明を省略する。

【００１５】図５は本発明の第３の実施形態を示すもの
で、図２で示す第１の実施形態と相違するところは排出
空隙流路３３の入口３４の狭い空隙流路３５に屈曲部３
７を設けた点で、該屈曲部３７の先に広い幅の空隙流路
３８と狭い空隙流路３６、屈曲部３７が形成されてい
る。このように、入口側の狭い空隙流路３５に屈曲部３
７を設けることにより金属材表皮部分の排出抑制効果が
向上する。従って、第２の実施形態とは逆に押出比が大
きい操業条件時により効果を発揮する方式である。な
お、図１乃至図４と同一部分は同一符号を付して説明を
省略する。

【００１６】図６、図７は本発明の第４の実施形態で、
入口側の狭い空隙流路３５に続く広い空隙流路３８に、
排出されてくる金属材表皮部分の流出方向を抑制する突
起６７、または凹み６９を設けた例で、図６の実施形態
ではこれらの突起６７、または凹み６９を回転ホイール
１１外周面１３と固定シュー２１の内周面２３の輪郭に
それぞれ設けた例であり、図７は突起６７、または凹み
６９を固定シュー２１の内周面２３の輪郭に設けた例で
ある。前述したようにこのような突起または凹みは排出
材の流れを抑制する方向に抑制するので押出比の大きい
押し出しに効果のある構成となる。なお、図７は最後の
屈曲部３７に更に屈曲部３７ａを続けて設けている。こ
のように屈曲部を複数設けることで金属材表皮部分の排
出量を更に少なく抑制することができる。なお、図１乃
至図５と同一部分は同一符号を付して説明を省略する。

【００１７】図８は本発明の第５の実施形態を示すもの
で、狭い空隙流路３５、３６と広い空隙流路３８、３９
とを２つ繰り返して設けた例である。このように狭い空
隙流路と広い空隙流路とを交互に複数設けることにより
ラビンス効果が高まり、排出量を有効に制御することが
できる。このようにラビンス効果による排出量の制御効
果によっては、排出空隙流路３３の最後の屈曲部３７を
省略することも可能となる。図８は回転ホイール１１の
外周面に設ける排出空隙流路形成用凹凸、固定シュー２
１の内周面に設ける排出空隙流路形成用凹凸とを、回転
ホイール１１と固定シュー２１のそれぞれの強度、剛性
を考慮して回転ホイール側に溝形状部分を刻み、固定シ
ュー側に突起６７、凹み６９を設けた例で、回転ホイー
ル、固定シューの性質を使い分けて空隙流路を設けた例
である。なお、図１乃至図７と同一部分は同一符号を付
して説明を省略する。

【００１８】

【実施例】（実施例１）直径１２．５ｍｍのアルミ合金
荒引き線を用い、外径寸法２．２ｍｍ×１３ｍｍ、孔寸
法：幅１．６ｍｍ、高さ１．２ｍｍの矩形孔７個と厚さ
０．７ｍｍの隔壁６個を有する多孔管を図２に示す押出
装置で製造した。図２における狭い空隙流路３５、３６
の幅を常温で１ｍｍ、広い空隙流路３８の幅を２．５ｍ
ｍ（狭い空隙流路の２．５倍）とした。この金属押し出
し装置により１５０ｍ／ｍｉｎ（従来の約６倍）の速度
で多孔管を押し出したところ、フラッシュ率（排出量／
被押出材供給量）は約１０％、表面の焼きつき等の障害
は一切生じなかった。押し出された多孔管からはブリス
ターの発生は観察されず、製品を６００°Ｃ、３０分の
加熱試験でも表面欠陥等は皆無であった。

【００１９】（実施例２）直径１２．５ｍｍのアルミ合
金荒引き線を表面洗浄して図６に示す金属押出装置に供
給し、外径寸法２．２ｍｍ×１３．５ｍｍ、孔寸法：幅
０．８ｍｍ、高さ１．２ｍｍの矩形孔１５個と厚さ０．
５ｍｍの隔壁９個を有する多孔管を製造した。図６にお
ける狭い空隙流路３５、３６の幅を常温で１ｍｍ、広い
空隙流路３８の幅を２ｍｍ、突起６７と凹み６９の高さ
及び深さをそれぞれ０．７ｍｍとした。この金属押出装
置により１３０ｍ／ｍｉｎの速度で多孔管を押し出した
ところフラッシュ率は約７％、表面の焼きつき等の障害
は一切生じなかった。押し出された多孔管からはブリス
ターの発生は観察されなかった。

【００２０】（実施例３）直径１２．５ｍｍのアルミ合
金荒引き線を表面洗浄して図８に示す金属押出装置に供
給し、２．５ｍｍ×１０ｍｍの平角線を製造した。図８
における狭い空隙流路３５、３６の幅を常温で１ｍｍ、
広い空隙流路３８の幅を３ｍｍ、突起６７と凹み６９の
高さ及び深さをそれぞれ０．７ｍｍとした。この金属押
出装置により１００ｍ／ｍｉｎの速度で平角線を押し出
したところフラッシュ率は約１０％、表面の焼きつき等
の障害は一切生じなかった。押し出された平角線からは
ブリスターの発生は観察されず、製品を６００°Ｃ、３
０分の加熱試験でも表面欠陥等は皆無であった。

【００２１】（実施例４）２本の直径８ｍｍのタフピッ
チ銅荒引き線を用意し、酸洗浄、超音波洗浄、熱風乾燥
して実施例１と同じ設計の金属押出装置で、コア径２．
６ｍｍの鋼の外周に銅を被覆した平均直径８ｍｍの銅被
覆鋼線を製造した。製造速度を５０ｍ／ｍｉｎ、で製造
したが表面の焼きつき等の障害は一切生じなかった。押
し出された銅被覆鋼線には表面欠陥は認められなかっ
た。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の金属押出装
置によれば表面欠陥の発生を極力抑えた金属押出製品を
得ることができる。また、殆どの要求品質に対して供給
する被押出材の伸線加工、表層除去処理を行わなくても
よいので、コスト低減に貢献するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で用いられる金属押出装置の外観を示す
説明図である。

【図２】本発明の第１の実施形態を示す説明図である。

【図３】本発明の第１の実施形態を示す回転ホイールの
溝に対するアバットメントの輪郭とスクレーパーの輪郭
とを相対位置関係で示す説明図である。

【図４】本発明の第２の実施形態を示す説明図である。

【図５】本発明の第３の実施形態を示す説明図である。

【図６】本発明の第４の実施形態を示す説明図である。

【図７】本発明の第５の実施形態を示す説明図である。

【図８】本発明の第６の実施形態を示す説明図である。

【符号の説明】 １１ 回転ホイール １３ 外周面 １５ 溝 ２１ 固定シュー ２３ 内周面 ２５ アバットメント ２７ 被押出材流出口 ２９ 押出室 ３１ 素材案内流路 ３３ 排出空隙流路 ３４ 排出空隙流路入口 ３５ 狭い空隙流路 ３６ 狭い空隙流路 ３７ 屈曲部 ３８ 広い空隙流路 ３９ 広い空隙流路 ４１ 被押出材（金属材） ４３ スクレーパー ６７ 突起 ６９ 凹み ７１ 金属製品

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周面にその周方向に連続した溝を設け
   た回転ホイールと、該回転ホイールの溝の一部を覆う固
   定シューとからなり、回転ホイールの溝と固定シューと
   で素材案内流路を形成するとともに、固定シューに前記
   素材案内流路の終端部を塞ぐアバットメントと、該アバ
   ットメントの手前に被押出材流出口を設けてなる金属押
   出装置において、回転ホイールの回転軸を含み前記アバ
   ットメントの手前近傍の被押出材流出口を含む平面で切
   断した断面において、固定シュー内周面と該固定シュー
   内周面に対向する回転ホイールの溝及び回転ホイールの
   外周面溝の左右とで被押出材を排出すべき排出空隙流路
   を形成し、該排出空隙流路はアバットメントの付け根部
   分から外部に向かって狭い空隙流路、広い空隙流路が対
   になって少なくとも一対以上連続し、最後が狭い流路と
   なることを特徴とする金属押出装置。
2. 【請求項２】 前記排出空隙流路の最後の狭い流路の先
   に一つ以上の屈曲部を設けてなることを特徴とする請求
   項１に記載の金属押出装置。
3. 【請求項３】 前記排出空隙流路が、アバットメント付
   け根部分から外部に向かって広い空隙流路、それに続い
   て、狭い空隙流路、広い空隙流路が対になって少なくと
   も一対以上連続し、最後が狭い流路とからなることを特
   徴とする請求項１または請求項２に記載の金属押出装
   置。