JP2001205329A - アルミニウム合金押出成形用ダイス - Google Patents
アルミニウム合金押出成形用ダイスInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ダイ出側のメタル流出速度を平均化し、肉厚
差の大きな形材や幅広形材であっても曲り，波打ち等の
欠陥がない押出形材を製造する。 【構成】 押出形材の形状に応じた開口部をもつフロー
ガイドをダイの入側面に配置し、ダイの中心からの距離
に応じダイ開口部を複数のパーツＢ１〜Ｂ９に分割し、
式（１）で算出されるダイ出側でのメタル流出速度Ｓ
outが一定となるように各パートごとにダイ開口部及び
フローガイド開口部の寸法を設定する。 Ｓout＝Ｓin／（Ｈf／Ｗf・Ｅf＋Ｈb／Ｗb・Ｅb）・・
・・（１） Ｓin：ダイ入側のメタル速度，Ｈf：フローガイドの開
口部厚さ (mm)，Ｗf：フローガイドの開口部幅(mm)，Ｅ
f：フローガイドの抵抗効率，Ｈb：ベアリング長さ(m
m)，Ｗb：ダイ開口部幅(mm)，Ｅb：ベアリングの抵抗効
率
差の大きな形材や幅広形材であっても曲り，波打ち等の
欠陥がない押出形材を製造する。 【構成】 押出形材の形状に応じた開口部をもつフロー
ガイドをダイの入側面に配置し、ダイの中心からの距離
に応じダイ開口部を複数のパーツＢ１〜Ｂ９に分割し、
式（１）で算出されるダイ出側でのメタル流出速度Ｓ
outが一定となるように各パートごとにダイ開口部及び
フローガイド開口部の寸法を設定する。 Ｓout＝Ｓin／（Ｈf／Ｗf・Ｅf＋Ｈb／Ｗb・Ｅb）・・
・・（１） Ｓin：ダイ入側のメタル速度，Ｈf：フローガイドの開
口部厚さ (mm)，Ｗf：フローガイドの開口部幅(mm)，Ｅ
f：フローガイドの抵抗効率，Ｈb：ベアリング長さ(m
m)，Ｗb：ダイ開口部幅(mm)，Ｅb：ベアリングの抵抗効
率
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、曲り，波打ち等の欠陥
発生がなく、形状が良好な押出形材の製造に適したアル
ミニウム合金押出用ダイスに関する。
発生がなく、形状が良好な押出形材の製造に適したアル
ミニウム合金押出用ダイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】押出成形では、コンテナ１に充填した高
温のアルミニウム合金ビレットＭ0を押圧方向Ｄに押し
出し、ダイ２のベアリング３で区画される賦形空間を通
過させることにより所定形状の押出形材Ｍを製造してい
る（図１）。押し出されるビレットＭ0は、コンテナ
１，ダイス２等との摩擦によって抵抗を受け、押出形材
Ｍの断面でみたメタル流出速度に分布が生じやすい。メ
タルの流出速度に分布が生じると、曲り，波打ち等の形
状不良が押出形材Ｍに発生しやすくなる。ダイ出側での
メタル流出速度を均一にするため、メタル流出速度が大
きな部分でベアリング長さＨbを長くすること、ダイ２
の入側前方にフローガイド４等の抵抗体を設けること等
によって摩擦抵抗を部分的に大きくする方法が採用され
ている。ベアリング長さＨbを部分的に長くすること
は、ダイスの製作を複雑化し、ダイスのコスト上昇をも
たらす。他方、抵抗体によって摩擦抵抗を部分的に調整
する方法は、既存のダイスが使用できる利点がある。
温のアルミニウム合金ビレットＭ0を押圧方向Ｄに押し
出し、ダイ２のベアリング３で区画される賦形空間を通
過させることにより所定形状の押出形材Ｍを製造してい
る（図１）。押し出されるビレットＭ0は、コンテナ
１，ダイス２等との摩擦によって抵抗を受け、押出形材
Ｍの断面でみたメタル流出速度に分布が生じやすい。メ
タルの流出速度に分布が生じると、曲り，波打ち等の形
状不良が押出形材Ｍに発生しやすくなる。ダイ出側での
メタル流出速度を均一にするため、メタル流出速度が大
きな部分でベアリング長さＨbを長くすること、ダイ２
の入側前方にフローガイド４等の抵抗体を設けること等
によって摩擦抵抗を部分的に大きくする方法が採用され
ている。ベアリング長さＨbを部分的に長くすること
は、ダイスの製作を複雑化し、ダイスのコスト上昇をも
たらす。他方、抵抗体によって摩擦抵抗を部分的に調整
する方法は、既存のダイスが使用できる利点がある。
【０００３】抵抗体で摩擦抵抗を調整する方法として、
たとえば特開平９−７０６１５号公報では、ダイの入側
にフローガイドを配置し、フローガイドの開口部幅でメ
タルの流入比を調整している。フローガイドの開口部
は、基準のダイス開口部長さ，所定位置のダイス開口部
長さ，ダイス開口部の最小肉厚，ダイスセンタからの距
離に応じた遅れ係数等をファクターとして設定される。
このようなフローガイドの採用により、ベアリング長さ
Ｈbを切り替える必要なく、或いはベアリング長さＨbを
短くしても、ダイ出側におけるメタル流出速度が均一化
できるとされている。
たとえば特開平９−７０６１５号公報では、ダイの入側
にフローガイドを配置し、フローガイドの開口部幅でメ
タルの流入比を調整している。フローガイドの開口部
は、基準のダイス開口部長さ，所定位置のダイス開口部
長さ，ダイス開口部の最小肉厚，ダイスセンタからの距
離に応じた遅れ係数等をファクターとして設定される。
このようなフローガイドの採用により、ベアリング長さ
Ｈbを切り替える必要なく、或いはベアリング長さＨbを
短くしても、ダイ出側におけるメタル流出速度が均一化
できるとされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、フローガイド
４のみでダイ出側のメタル流出速度を均一にすることに
は限界がある。たとえば、形材の薄肉部やコンテナ１と
の抵抗が大きな幅広材の端部ではダイ出側のメタル流出
速度が小さくなるため、フローガイド４の開口部幅Ｗf
（図２）を拡げて摩擦抵抗を小さくすることが要求され
るが、ダイ２の面内にフローガイド４の開口部５が収ま
らず、或いは開口部５の相互干渉によって摩擦抵抗を調
節しがたいことがある。その結果、肉厚差の大きな形材
や幅広形材では依然として不均一なメタル流出速度に起
因する欠陥発生が散見される。
４のみでダイ出側のメタル流出速度を均一にすることに
は限界がある。たとえば、形材の薄肉部やコンテナ１と
の抵抗が大きな幅広材の端部ではダイ出側のメタル流出
速度が小さくなるため、フローガイド４の開口部幅Ｗf
（図２）を拡げて摩擦抵抗を小さくすることが要求され
るが、ダイ２の面内にフローガイド４の開口部５が収ま
らず、或いは開口部５の相互干渉によって摩擦抵抗を調
節しがたいことがある。その結果、肉厚差の大きな形材
や幅広形材では依然として不均一なメタル流出速度に起
因する欠陥発生が散見される。
【０００５】肉厚差の大きな形材や幅広形材の製造に際
しダイ出側におけるメタル流出速度を均一にするため、
フローガイド４にベアリング長さＨbの切替えを併用す
ることが考えられる。しかし、フローガイド開口部５の
抵抗とベアリング３の抵抗との関係が明確でないため、
フローガイド開口部５及びダイ開口部６の寸法設定をダ
イス設計者の判断及び試行錯誤に任せている状況であ
る。この点、フローガイド開口部５及びダイ開口部６の
寸法が容易に設計できると、ダイ出側でメタル流出速度
が均一化され、肉厚差の大きな形材や幅広形材にあって
も良好な形状をもつ製品が得られる。
しダイ出側におけるメタル流出速度を均一にするため、
フローガイド４にベアリング長さＨbの切替えを併用す
ることが考えられる。しかし、フローガイド開口部５の
抵抗とベアリング３の抵抗との関係が明確でないため、
フローガイド開口部５及びダイ開口部６の寸法設定をダ
イス設計者の判断及び試行錯誤に任せている状況であ
る。この点、フローガイド開口部５及びダイ開口部６の
寸法が容易に設計できると、ダイ出側でメタル流出速度
が均一化され、肉厚差の大きな形材や幅広形材にあって
も良好な形状をもつ製品が得られる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような要
求に応えるべく案出されたものであり、流体解析の結果
から見出されたダイの入側及び出側のメタル流出速度比
に及ぼすフローガイド開口部及びダイ開口部の抵抗の関
係を利用することにより、形材の薄肉部や幅広材の端部
であっても一定したメタル流出速度を確保し、曲がり，
波打ち等の欠陥がない良好な形状の押出形材を製造する
ことを目的とする。本発明のアルミニウム合金押出成形
用ダイスは、その目的を達成するため、押出形材の形状
に応じた開口部をもつフローガイドをダイの入側面に配
置し、ダイの中心からの距離に応じてダイ開口部を複数
のパーツに分割し、式（１）で算出されるダイ出側での
メタル流出速度Ｓoutがパーツ間で一定となるように各
パートごとにフローガイド開口部及びダイ開口部の寸法
を設定したことを特徴とする。
求に応えるべく案出されたものであり、流体解析の結果
から見出されたダイの入側及び出側のメタル流出速度比
に及ぼすフローガイド開口部及びダイ開口部の抵抗の関
係を利用することにより、形材の薄肉部や幅広材の端部
であっても一定したメタル流出速度を確保し、曲がり，
波打ち等の欠陥がない良好な形状の押出形材を製造する
ことを目的とする。本発明のアルミニウム合金押出成形
用ダイスは、その目的を達成するため、押出形材の形状
に応じた開口部をもつフローガイドをダイの入側面に配
置し、ダイの中心からの距離に応じてダイ開口部を複数
のパーツに分割し、式（１）で算出されるダイ出側での
メタル流出速度Ｓoutがパーツ間で一定となるように各
パートごとにフローガイド開口部及びダイ開口部の寸法
を設定したことを特徴とする。
【０００７】 Ｓout＝Ｓin／（Ｆf＋Ｆb） ＝Ｓin／（Ｈf／Ｗf・Ｅf＋Ｈb／Ｗb・Ｅb）・・・・（１） ただし、Ｆf：フローガイドの開口部抵抗 Ｆb：ベアリングの抵抗 Ｓin：ダイ入側のメタル速度 Ｈf：フローガイドの開口部厚さ（ｍｍ） Ｗf：フローガイドの開口部幅（ｍｍ） Ｅf：フローガイドの抵抗効率 Ｈb：ダイ開口部のベアリング長さ（ｍｍ） Ｗb：ダイの開口部幅（ｍｍ） Ｅb：ベアリングの抵抗効率
【０００８】フローガイド抵抗効率Ｅfは、Ｅf＝２／
〔３−（Ｗb／Ｗf）2〕で算出される。ベアリング抵抗
効率Ｅbは、Ｅb＝３７０／〔tan（Ａb＋１．５５）〕＋
０．３２（ただし、Ａb：ベアリング角度）で算出され
る。ダイ入側のメタル速度には、Ｓin＝ｋ〔１−０．６
・（ｒ／Ｒ）2〕として算出される値Ｓin〔ただし、
ｋ：比例定数，ｒ：ダイ中心からの距離（ｍｍ），Ｒ：
コンテナ半径（ｍｍ）〕を使用することができる。
〔３−（Ｗb／Ｗf）2〕で算出される。ベアリング抵抗
効率Ｅbは、Ｅb＝３７０／〔tan（Ａb＋１．５５）〕＋
０．３２（ただし、Ａb：ベアリング角度）で算出され
る。ダイ入側のメタル速度には、Ｓin＝ｋ〔１−０．６
・（ｒ／Ｒ）2〕として算出される値Ｓin〔ただし、
ｋ：比例定数，ｒ：ダイ中心からの距離（ｍｍ），Ｒ：
コンテナ半径（ｍｍ）〕を使用することができる。
【０００９】
【作用】本発明者等は、フローガイド開口部５及び寸法
が種々異なる単数又は複数の矩形状のダイ開口部６をも
つダイスを用いて矩形形材を押出成形し、個々の押出長
さの比からフローガイド開口部５及びダイ開口部６のベ
アリング抵抗がダイ出側のメタル流出速度Ｓoutに及ぼ
す影響を調査検討した。その結果、ダイ出側のメタル流
出速度Ｓoutと各因子との関係を次のように理解した。
が種々異なる単数又は複数の矩形状のダイ開口部６をも
つダイスを用いて矩形形材を押出成形し、個々の押出長
さの比からフローガイド開口部５及びダイ開口部６のベ
アリング抵抗がダイ出側のメタル流出速度Ｓoutに及ぼ
す影響を調査検討した。その結果、ダイ出側のメタル流
出速度Ｓoutと各因子との関係を次のように理解した。
【００１０】〔ダイ開口部の抵抗Ｆb〕ダイ開口部幅Ｗb
及びベアリング長さＨbが種々異なるダイ開口部６を形
成したダイ２を用いて押出成形し、１ビレット押出後に
各ダイ開口部６から押し出された押出形材Ｍの長さを測
定することにより各ダイ開口部６におけるダイ出側のメ
タル流出速度Ｓoutを比較した。その結果、メタル流出
速度Ｓoutは、ダイ開口部６のベアリング長さＨbに反比
例し、ダイ開口部幅Ｗbに比例することが判った。ま
た、ダイ開口部６のベアリング長さＨb及びダイ開口部
幅Ｗbを一定にしたダイ２でベアリング角度Ａbを−１．
５〜＋０．４度の範囲で変え、ベアリング角度Ａbがメ
タル流出速度に及ぼす影響を調査したところ、ベアリン
グ角度Ａbによってもメタル流出速度Ｓoutが変わってお
り、ベアリング角度Ａbに依存する定数（ベアリング抵
抗効率）をＥbとするとき、ダイ開口部６のベアリング
抵抗Ｆbは式（２）で定義されることを見出した。 Ｆb＝Ｅb・Ｈb／Ｗb ・・・・（２）
及びベアリング長さＨbが種々異なるダイ開口部６を形
成したダイ２を用いて押出成形し、１ビレット押出後に
各ダイ開口部６から押し出された押出形材Ｍの長さを測
定することにより各ダイ開口部６におけるダイ出側のメ
タル流出速度Ｓoutを比較した。その結果、メタル流出
速度Ｓoutは、ダイ開口部６のベアリング長さＨbに反比
例し、ダイ開口部幅Ｗbに比例することが判った。ま
た、ダイ開口部６のベアリング長さＨb及びダイ開口部
幅Ｗbを一定にしたダイ２でベアリング角度Ａbを−１．
５〜＋０．４度の範囲で変え、ベアリング角度Ａbがメ
タル流出速度に及ぼす影響を調査したところ、ベアリン
グ角度Ａbによってもメタル流出速度Ｓoutが変わってお
り、ベアリング角度Ａbに依存する定数（ベアリング抵
抗効率）をＥbとするとき、ダイ開口部６のベアリング
抵抗Ｆbは式（２）で定義されることを見出した。 Ｆb＝Ｅb・Ｈb／Ｗb ・・・・（２）
【００１１】〔ベアリング抵抗効率Ｅb〕−１．５〜＋
０．４度の範囲でベアリング角度Ａbを変化させたダイ
開口部６をもつダイ２を用いて製造された押出形材Ｍの
長さを測定し、それぞれのベアリング角度Ａbと押出形
材Ｍの長さ、ひいてはベアリング抵抗効率Ｅbとの関係
を調査した。その結果、ベアリング角度Ａbとベアリン
グ抵抗効率Ｅbとの間に式（３）で表される関係が成立
していることを見出した。 Ｅb＝３７０／〔tan（Ａb＋１．５５）〕＋０．３２ ・・・（３）
０．４度の範囲でベアリング角度Ａbを変化させたダイ
開口部６をもつダイ２を用いて製造された押出形材Ｍの
長さを測定し、それぞれのベアリング角度Ａbと押出形
材Ｍの長さ、ひいてはベアリング抵抗効率Ｅbとの関係
を調査した。その結果、ベアリング角度Ａbとベアリン
グ抵抗効率Ｅbとの間に式（３）で表される関係が成立
していることを見出した。 Ｅb＝３７０／〔tan（Ａb＋１．５５）〕＋０．３２ ・・・（３）
【００１２】〔フローガイド開口部の抵抗Ｆf〕開口部
幅Ｗf及び開口部厚さＨfが種々異なるフローガイド４を
入側面に設けたダイ２を用いて押出成形し、１ビレット
押出後に各ダイ開口部６から押し出された押出形材Ｍの
長さを測定し、フローガイド４の開口部幅Ｗf及び開口
部厚さＨfが押出形材Ｍの長さ、ひいてはダイ出側のメ
タル流出速度Ｓoutに及ぼす影響を調査した。その結
果、メタル流出速度Ｓoutは、フローガイド４の開口部
厚さＨfに反比例し、開口部幅Ｗfに比例することが判っ
た。更に、開口部厚さＨfを一定にしてフローガイド４
の開口部幅Ｗf及びダイ開口部幅Ｗbを変化させ、ダイ出
側のメタル流出速度Ｓoutに及ぼす影響を調査したとこ
ろ、フローガイド開口部５を通過するメタルにかかる抵
抗の大きさは、ダイ開口部幅Ｗbとフローガイド開口部
幅Ｗfとの関係に支配される要因と関連し、フローガイ
ド開口部厚さＨfをダイ開口部幅Ｗbで除した値に比例す
ることが判った。すなわち、フローガイド開口部５の抵
抗効率をＥfとするとき、フローガイド開口部５の抵抗
Ｆfは、式（４）で定義できる。なお、フローガイド４
の製作容易性を考慮するとき、開口部厚さＨfを一定に
し開口部幅Ｗfでフローガイド開口部５の抵抗効率Ｅfを
調節することが好ましい。 Ｅf＝Ｅf・Ｈf／Ｗf ・・・・（４）
幅Ｗf及び開口部厚さＨfが種々異なるフローガイド４を
入側面に設けたダイ２を用いて押出成形し、１ビレット
押出後に各ダイ開口部６から押し出された押出形材Ｍの
長さを測定し、フローガイド４の開口部幅Ｗf及び開口
部厚さＨfが押出形材Ｍの長さ、ひいてはダイ出側のメ
タル流出速度Ｓoutに及ぼす影響を調査した。その結
果、メタル流出速度Ｓoutは、フローガイド４の開口部
厚さＨfに反比例し、開口部幅Ｗfに比例することが判っ
た。更に、開口部厚さＨfを一定にしてフローガイド４
の開口部幅Ｗf及びダイ開口部幅Ｗbを変化させ、ダイ出
側のメタル流出速度Ｓoutに及ぼす影響を調査したとこ
ろ、フローガイド開口部５を通過するメタルにかかる抵
抗の大きさは、ダイ開口部幅Ｗbとフローガイド開口部
幅Ｗfとの関係に支配される要因と関連し、フローガイ
ド開口部厚さＨfをダイ開口部幅Ｗbで除した値に比例す
ることが判った。すなわち、フローガイド開口部５の抵
抗効率をＥfとするとき、フローガイド開口部５の抵抗
Ｆfは、式（４）で定義できる。なお、フローガイド４
の製作容易性を考慮するとき、開口部厚さＨfを一定に
し開口部幅Ｗfでフローガイド開口部５の抵抗効率Ｅfを
調節することが好ましい。 Ｅf＝Ｅf・Ｈf／Ｗf ・・・・（４）
【００１３】〔フローガイド開口部の抵抗効率Ｅf〕ダ
イ開口部６及びフローガイド開口部５の形状を種々変更
したダイスを用いて押出成形し、得られた押出形材Ｍの
長さを測定した。溝を流れる流体の壁面摩擦が速度分布
に及ぼす影響に従ってダイ開口部６及びフローガイド開
口部５の形状及び大きさをデータ解析したところ、フロ
ーガイド開口部５を通過するメタルが壁面摩擦を受ける
割合の大きさとして式（５）の関係が導き出された。 Ｅf＝２／〔３−（Ｗb／Ｗf）2〕 ・・・・（５）
イ開口部６及びフローガイド開口部５の形状を種々変更
したダイスを用いて押出成形し、得られた押出形材Ｍの
長さを測定した。溝を流れる流体の壁面摩擦が速度分布
に及ぼす影響に従ってダイ開口部６及びフローガイド開
口部５の形状及び大きさをデータ解析したところ、フロ
ーガイド開口部５を通過するメタルが壁面摩擦を受ける
割合の大きさとして式（５）の関係が導き出された。 Ｅf＝２／〔３−（Ｗb／Ｗf）2〕 ・・・・（５）
【００１４】〔ダイ入側のメタル速度Ｓin〕コンテナ１
に充填されたビレットＭ0は、コンテナ内壁の抵抗を受
けながら、ダイ開口部６を通過して所定断面形状の押出
形材Ｍになる。このとき、摩擦抵抗はコンテナ内壁から
の距離に応じて変わり、コンテナ内壁から離れるほど断
面でみたメタルの流動速度が速くなる。本発明者等は、
内径１７５ｍｍのコンテナ１とダイ中心Ｃからの距離ｒ
を変えた複数のダイ開口部６をもつダイスを用いた押出
成形で押し出される形材長さの比から各ダイ開口部６に
おける速度分布比を求め、ダイ中心Ｃからの距離ｒ（ｍ
ｍ）との関係をデータ解析したところ、ダイ入側のメタ
ル速度Ｓinが式（６）で表されることを見出した。ただ
し、Ｒ（ｍｍ）はコンテナの半径，ｋは比例定数を示
す。式（６）の関係は、押出速度やコンテナ１の内径が
変化しても同様に成立する。 Ｓin＝ｋ〔１−０．６・（ｒ／Ｒ）2〕 ・・・・（６）
に充填されたビレットＭ0は、コンテナ内壁の抵抗を受
けながら、ダイ開口部６を通過して所定断面形状の押出
形材Ｍになる。このとき、摩擦抵抗はコンテナ内壁から
の距離に応じて変わり、コンテナ内壁から離れるほど断
面でみたメタルの流動速度が速くなる。本発明者等は、
内径１７５ｍｍのコンテナ１とダイ中心Ｃからの距離ｒ
を変えた複数のダイ開口部６をもつダイスを用いた押出
成形で押し出される形材長さの比から各ダイ開口部６に
おける速度分布比を求め、ダイ中心Ｃからの距離ｒ（ｍ
ｍ）との関係をデータ解析したところ、ダイ入側のメタ
ル速度Ｓinが式（６）で表されることを見出した。ただ
し、Ｒ（ｍｍ）はコンテナの半径，ｋは比例定数を示
す。式（６）の関係は、押出速度やコンテナ１の内径が
変化しても同様に成立する。 Ｓin＝ｋ〔１−０．６・（ｒ／Ｒ）2〕 ・・・・（６）
【００１５】〔ダイ出側のメタル流出速度Ｓout〕コン
テナ１内を流動するメタルは、押出形材Ｍの断面各部に
当たる位置でそれぞれ異なる流速をもち、コンテナ１，
フローガイド４及びベアリング３との摩擦を受けなが
ら、所定の流出速度となってダイ２から押し出される。
ダイ入側のメタル速度Ｓin及びメタルの流動に及ぼすベ
アリング３及びフローガイド４の影響は前述した通りで
あるから、ダイ出側のメタル流出速度Ｓoutを前掲の式
（１）で表すことができる。したがって、式（１）で表
されるメタル流出速度Ｓoutが断面各部で等しくなるよ
うにフローガイド４の開口部厚さＨf，開口部幅Ｗf及び
ダイ開口部６のベアリング長さＨb，開口部幅Ｗbを設定
するとき、ダイ出側の各部でメタル流出速度Ｓoutが一
定になり、曲り，波打ち等の形状不良の発生が防止され
る。
テナ１内を流動するメタルは、押出形材Ｍの断面各部に
当たる位置でそれぞれ異なる流速をもち、コンテナ１，
フローガイド４及びベアリング３との摩擦を受けなが
ら、所定の流出速度となってダイ２から押し出される。
ダイ入側のメタル速度Ｓin及びメタルの流動に及ぼすベ
アリング３及びフローガイド４の影響は前述した通りで
あるから、ダイ出側のメタル流出速度Ｓoutを前掲の式
（１）で表すことができる。したがって、式（１）で表
されるメタル流出速度Ｓoutが断面各部で等しくなるよ
うにフローガイド４の開口部厚さＨf，開口部幅Ｗf及び
ダイ開口部６のベアリング長さＨb，開口部幅Ｗbを設定
するとき、ダイ出側の各部でメタル流出速度Ｓoutが一
定になり、曲り，波打ち等の形状不良の発生が防止され
る。
【００１６】
【実施例】図３に示した断面形状及び寸法をもつ押出形
材Ｍの製造に使用するダイスの設計を説明する。ダイ２
には、押出形材Ｍの断面形状に対応するダイ開口部６が
形成される。ダイ２の中心Ｃからの距離ｒに応じてダイ
開口部６を９個のパーツＢ１〜Ｂ９に分割する（図
４）。パーツＢ１〜Ｂ９への分割は、通常は一辺１パー
トでよいが、当該パートのダイ開口部６が長く，ダイ中
心Ｃからの距離ｒに大きな差が生じるような場合には複
数のパーツＢ１，Ｂ２，Ｂ７とする。変曲点がある個所
では、それぞれに複数のパーツＢ５，Ｂ６を設定するこ
とが好ましい。
材Ｍの製造に使用するダイスの設計を説明する。ダイ２
には、押出形材Ｍの断面形状に対応するダイ開口部６が
形成される。ダイ２の中心Ｃからの距離ｒに応じてダイ
開口部６を９個のパーツＢ１〜Ｂ９に分割する（図
４）。パーツＢ１〜Ｂ９への分割は、通常は一辺１パー
トでよいが、当該パートのダイ開口部６が長く，ダイ中
心Ｃからの距離ｒに大きな差が生じるような場合には複
数のパーツＢ１，Ｂ２，Ｂ７とする。変曲点がある個所
では、それぞれに複数のパーツＢ５，Ｂ６を設定するこ
とが好ましい。
【００１７】各パートＢ１〜Ｂ９のダイ開口部幅Ｗ
bは、押出形材Ｍの目標肉厚や押出時の肉厚変動等を考
慮して決定される。ベアリング角度Ａbは、各パートＢ
１〜Ｂ９共に同じ角度に設定することも可能であるが、
ダイ開口部幅Ｗbが広い個所でベアリング角度Ａbを大き
く，ダイ開口部幅Ｗbが狭い個所でベアリング角度Ａbを
小さくすること等、ベアリング角度Ａbの調整によって
摩擦抵抗の平均化を図ることもできる。ダイ開口部６の
ベアリング長さＨbも、摩擦抵抗の平均化を図るため開
口部幅Ｗbに応じて調整する。具体的には、ダイ開口部
幅Ｗbが広いパーツＢ３，Ｂ８，Ｂ９ではベアリング長
さＨbを長くし、ダイ開口部幅Ｗbが狭いパーツＢ１，Ｂ
２，Ｂ４〜Ｂ７ではベアリング長さＨbを短く設計す
る。
bは、押出形材Ｍの目標肉厚や押出時の肉厚変動等を考
慮して決定される。ベアリング角度Ａbは、各パートＢ
１〜Ｂ９共に同じ角度に設定することも可能であるが、
ダイ開口部幅Ｗbが広い個所でベアリング角度Ａbを大き
く，ダイ開口部幅Ｗbが狭い個所でベアリング角度Ａbを
小さくすること等、ベアリング角度Ａbの調整によって
摩擦抵抗の平均化を図ることもできる。ダイ開口部６の
ベアリング長さＨbも、摩擦抵抗の平均化を図るため開
口部幅Ｗbに応じて調整する。具体的には、ダイ開口部
幅Ｗbが広いパーツＢ３，Ｂ８，Ｂ９ではベアリング長
さＨbを長くし、ダイ開口部幅Ｗbが狭いパーツＢ１，Ｂ
２，Ｂ４〜Ｂ７ではベアリング長さＨbを短く設計す
る。
【００１８】パーツＢ１〜Ｂ９の中から基準パートとし
て一つを選択し、基準ベアリング長さＨbs，基準ダイ開
口部幅Ｗbs，基準フローガイド開口部厚さＨfs及び基準
フローガイド開口部幅Ｗfsを設定する。基準パートに
は、端末部，変曲点等を除く押出形材Ｍの代表的な部
分、たとえばパートＢ１を選択する。基準ベアリング長
さＨbs，基準ダイ開口部幅Ｗbs及び式（３）にベアリン
グ角度Ａbを代入して得られたベアリング抵抗効率Ｅbを
式（２）に代入し、基準パートＢ１のベアリング抵抗Ｆ
bを算出する。また、基準フローガイド開口部厚さ
Ｈf s，基準フローガイド開口部幅Ｗfsと共に式（５）に
基準ダイ開口部幅Ｗbs及び基準フローガイド開口部幅Ｗ
fsを代入して得られたフローガイド開口部５の抵抗効率
Ｅfを式（４）に代入し、基準パートＢ１のフローガイ
ド開口部抵抗Ｆfを算出する。
て一つを選択し、基準ベアリング長さＨbs，基準ダイ開
口部幅Ｗbs，基準フローガイド開口部厚さＨfs及び基準
フローガイド開口部幅Ｗfsを設定する。基準パートに
は、端末部，変曲点等を除く押出形材Ｍの代表的な部
分、たとえばパートＢ１を選択する。基準ベアリング長
さＨbs，基準ダイ開口部幅Ｗbs及び式（３）にベアリン
グ角度Ａbを代入して得られたベアリング抵抗効率Ｅbを
式（２）に代入し、基準パートＢ１のベアリング抵抗Ｆ
bを算出する。また、基準フローガイド開口部厚さ
Ｈf s，基準フローガイド開口部幅Ｗfsと共に式（５）に
基準ダイ開口部幅Ｗbs及び基準フローガイド開口部幅Ｗ
fsを代入して得られたフローガイド開口部５の抵抗効率
Ｅfを式（４）に代入し、基準パートＢ１のフローガイ
ド開口部抵抗Ｆfを算出する。
【００１９】基準パートＢ１におけるダイ入側のメタル
速度Ｓinは、ダイ中心Ｃからの平均距離ｒ〔＝（基準パ
ート内最短距離＋基準パート内最長距離）／２〕から式
（６）に従ってプレスのラム速度に依存する比例定数ｋ
に比例する速度として得られる。各パートＢ１〜Ｂ９間
の相対速度が得られればよいので、計算結果を単純化す
るためｋ＝１として基準パートＢ１におけるダイ入側の
メタル速度Ｓinを求める。このメタル速度Ｓinと共に、
予め求められているダイ開口部６のベアリング抵抗Ｆb
及びフローガイド開口部５の抵抗効率Ｅfを式（１）に
代入することにより、基準パートＢ１におけるダイ出側
のメタル流出速度Ｓoutが算出される。基準パートＢ１
におけるダイ出側のメタル流出速度Ｓoutを決定した
後、他のパーツＢ２〜Ｂ９についてダイ開口部６入側の
メタル速度Ｓinと個別に設定されたベアリング角度
Ａb，ベアリング長さＨbから定まるベアリング抵抗Ｆb
を用いてフローガイド開口部５の抵抗Ｆfを算出し、算
出値に応じて各パートＢ２〜Ｂ９におけるフローガイド
４の開口部厚さＨf及び開口部幅Ｗfを設定する。このよ
うにして各パートＢ１〜Ｂ９の何れにおいてもメタル流
出速度Ｓoutが一定したダイスが得られる。
速度Ｓinは、ダイ中心Ｃからの平均距離ｒ〔＝（基準パ
ート内最短距離＋基準パート内最長距離）／２〕から式
（６）に従ってプレスのラム速度に依存する比例定数ｋ
に比例する速度として得られる。各パートＢ１〜Ｂ９間
の相対速度が得られればよいので、計算結果を単純化す
るためｋ＝１として基準パートＢ１におけるダイ入側の
メタル速度Ｓinを求める。このメタル速度Ｓinと共に、
予め求められているダイ開口部６のベアリング抵抗Ｆb
及びフローガイド開口部５の抵抗効率Ｅfを式（１）に
代入することにより、基準パートＢ１におけるダイ出側
のメタル流出速度Ｓoutが算出される。基準パートＢ１
におけるダイ出側のメタル流出速度Ｓoutを決定した
後、他のパーツＢ２〜Ｂ９についてダイ開口部６入側の
メタル速度Ｓinと個別に設定されたベアリング角度
Ａb，ベアリング長さＨbから定まるベアリング抵抗Ｆb
を用いてフローガイド開口部５の抵抗Ｆfを算出し、算
出値に応じて各パートＢ２〜Ｂ９におけるフローガイド
４の開口部厚さＨf及び開口部幅Ｗfを設定する。このよ
うにして各パートＢ１〜Ｂ９の何れにおいてもメタル流
出速度Ｓoutが一定したダイスが得られる。
【００２０】表１は、以上のように設定したダイ開口部
６及びフローガイド開口部５の各部寸法と、各部寸法か
ら算出されたベアリング抵抗Ｆb及びフローガイド開口
部抵抗Ｆfを示す。図５は、フローガイド開口部５及び
ダイ開口部６の位置関係を示す。なお、パーツＢ１〜Ｂ
９の何れにおいても、フローガイド４の開口部厚さＨ f
を一定値１０ｍｍに、ベアリング角度Ａbを０度に固定
した。
６及びフローガイド開口部５の各部寸法と、各部寸法か
ら算出されたベアリング抵抗Ｆb及びフローガイド開口
部抵抗Ｆfを示す。図５は、フローガイド開口部５及び
ダイ開口部６の位置関係を示す。なお、パーツＢ１〜Ｂ
９の何れにおいても、フローガイド４の開口部厚さＨ f
を一定値１０ｍｍに、ベアリング角度Ａbを０度に固定
した。
【００２１】
【００２２】ダイ２及びフローガイド４を４５０℃に加
熱して押出機にセットした後、４７０℃に加熱した長さ
４９０ｍｍ，径１７５ｍｍのＪＩＳ Ａ６０６３アルミ
ニウム合金ビレットＭ0をコンテナ１に充填し、押出圧
力１１３６トン，形材速度６１ｍ／分で図２の断面形状
をもつ長さ４２ｍの押出形材Ｍを製造した。得られた押
出形材Ｍを寸法測定した結果を表２に示す。なお、開口
部厚さＨf及び開口部幅ＷfをそれぞれＨf＝１０ｍｍ，
Ｗf＝１４ｍｍの一定値にしたフローガイド４をダイ２
に設け、同じ条件下で製造された押出形材Ｍの各部寸法
を比較例として表２に併せ示す。
熱して押出機にセットした後、４７０℃に加熱した長さ
４９０ｍｍ，径１７５ｍｍのＪＩＳ Ａ６０６３アルミ
ニウム合金ビレットＭ0をコンテナ１に充填し、押出圧
力１１３６トン，形材速度６１ｍ／分で図２の断面形状
をもつ長さ４２ｍの押出形材Ｍを製造した。得られた押
出形材Ｍを寸法測定した結果を表２に示す。なお、開口
部厚さＨf及び開口部幅ＷfをそれぞれＨf＝１０ｍｍ，
Ｗf＝１４ｍｍの一定値にしたフローガイド４をダイ２
に設け、同じ条件下で製造された押出形材Ｍの各部寸法
を比較例として表２に併せ示す。
【００２３】表２から明らかなように、本発明に従って
設計したダイ２及びフローガイド４を使用した場合、パ
ーツＢ１〜Ｂ９の何れにおいても目標寸法をもつ押出形
材Ｍが得られ、曲り，波打ち等の欠陥が皆無であった。
これに対し、比較例の押出形材Ｍでは、ダイ中心Ｃから
離れた薄肉のパーツＢ５，Ｂ６に肉不足が生じていた。
また、パーツＢ５，Ｂ６におけるダイ出側のメタル流速
が遅れがちになることに起因して、得られた押出形材に
曲り，波打ち等の形状不良が散見された。
設計したダイ２及びフローガイド４を使用した場合、パ
ーツＢ１〜Ｂ９の何れにおいても目標寸法をもつ押出形
材Ｍが得られ、曲り，波打ち等の欠陥が皆無であった。
これに対し、比較例の押出形材Ｍでは、ダイ中心Ｃから
離れた薄肉のパーツＢ５，Ｂ６に肉不足が生じていた。
また、パーツＢ５，Ｂ６におけるダイ出側のメタル流速
が遅れがちになることに起因して、得られた押出形材に
曲り，波打ち等の形状不良が散見された。
【００２４】
【００２５】
【発明の効果】以上に説明したように、押出形材の形状
を決めるダイ開口部をダイの中心からの距離，各部肉
厚，変曲点の有無等に応じて複数のパーツに分け、押出
形材の断面でみてダイ出側のメタル流出速度が一定とな
るように各パートごとにベアリング長さ，フローガイド
開口部厚さ，フローガイド開口部幅等を設定している。
このようにして設計されたダイスを使用すると、肉厚差
の大きな形材や幅広形材においても曲り，波打ち等の欠
陥発生が抑制され、断面形状が良好な押出形材が製造さ
れる。
を決めるダイ開口部をダイの中心からの距離，各部肉
厚，変曲点の有無等に応じて複数のパーツに分け、押出
形材の断面でみてダイ出側のメタル流出速度が一定とな
るように各パートごとにベアリング長さ，フローガイド
開口部厚さ，フローガイド開口部幅等を設定している。
このようにして設計されたダイスを使用すると、肉厚差
の大きな形材や幅広形材においても曲り，波打ち等の欠
陥発生が抑制され、断面形状が良好な押出形材が製造さ
れる。
【図１】 押出機の要部を示す概略断面図
【図２】 ダイ開口部及びフローガイド開口部の形状を
説明する図
説明する図
【図３】 押出形材の各部寸法を示す断面図
【図４】 ダイの中心Ｃからの距離に応じて複数のパー
ツに分割したダイ開口部形状
ツに分割したダイ開口部形状
【図５】 ベアリングとフローガイドとの関係を示す図
１：コンテナ ２：ダイ ３：ベアリング ４：
フローガイド ５：フローガイド開口部 ６：ダイ
開口部 Ｂ１〜Ｂ９：ダイ中心Ｃからの平均距離ｒに応じてダイ
開口部を分割したパーツ Ｈb：ダイ開口部のベアリング長さ Ｗb：ダイ開口部
幅 Ａb：ベアリング角度 Ｈf：フローガイドの開口部厚さ Ｗf：フローガイド
の開口部幅 Ｍ0：ビレット Ｍ：押出形材 Ｄ：押圧方向
フローガイド ５：フローガイド開口部 ６：ダイ
開口部 Ｂ１〜Ｂ９：ダイ中心Ｃからの平均距離ｒに応じてダイ
開口部を分割したパーツ Ｈb：ダイ開口部のベアリング長さ Ｗb：ダイ開口部
幅 Ａb：ベアリング角度 Ｈf：フローガイドの開口部厚さ Ｗf：フローガイド
の開口部幅 Ｍ0：ビレット Ｍ：押出形材 Ｄ：押圧方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡庭 茂 静岡県庵原郡蒲原町蒲原１丁目34番１号 日本軽金属株式会社グループ技術センター 内 Ｆターム(参考） 4E029 AA06 MB06 MB08
Claims (4)
- 【請求項１】 押出形材の形状に応じた開口部をもつフ
ローガイドをダイの入側面に配置し、ダイの中心からの
距離に応じてダイ開口部を複数のパーツに分割し、式
（１）で算出されるダイ出側でのメタル流出速度Ｓout
が一定となるように各パートごとにフローガイド開口部
及びダイ開口部の寸法を設定したことを特徴とするアル
ミニウム合金押出成形用ダイス。 Ｓout＝Ｓin／（Ｈf／Ｗf・Ｅf＋Ｈb／Ｗb・Ｅb）・・・・（１） ただし、Ｓin：各パートにおけるダイ入側のメタル速度 Ｈf：フローガイドの開口部厚さ（ｍｍ） Ｗf：フローガイドの開口部幅（ｍｍ） Ｅf：フローガイドの抵抗効率 Ｈb：ベアリング長さ（ｍｍ） Ｗb：ダイの開口部幅（ｍｍ） Ｅb：ベアリングの抵抗効率 - 【請求項２】 Ｅf＝２／〔３−（Ｗb／Ｗf）2〕で算出
される値Ｅfをフローガイド抵抗効率に使用する請求項
１記載のアルミニウム合金押出成形用ダイス。 - 【請求項３】 Ｅb＝３７０／〔tan（Ａb＋１．５
５）〕＋０．３２として算出される値Ｅb（ただし、
Ａb：ベアリング角度）をベアリング抵抗効率に使用す
る請求項１記載のアルミニウム合金押出成形用ダイス。 - 【請求項４】 Ｓin＝ｋ〔１−０．６・（ｒ／Ｒ）2〕
として算出される値Ｓin〔ただし、ｋ：比例定数，ｒ：
ダイ中心からの距離（ｍｍ），Ｒ：コンテナ半径（ｍ
ｍ）〕をダイ入側のメタル速度に使用する請求項１〜３
の何れかに記載のアルミニウム合金押出成形用ダイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000019887A JP3508674B2 (ja) | 2000-01-28 | 2000-01-28 | アルミニウム合金押出成形用ダイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000019887A JP3508674B2 (ja) | 2000-01-28 | 2000-01-28 | アルミニウム合金押出成形用ダイス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001205329A true JP2001205329A (ja) | 2001-07-31 |
| JP3508674B2 JP3508674B2 (ja) | 2004-03-22 |
Family
ID=18546520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000019887A Expired - Fee Related JP3508674B2 (ja) | 2000-01-28 | 2000-01-28 | アルミニウム合金押出成形用ダイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3508674B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7713363B2 (en) * | 2002-11-01 | 2010-05-11 | Sumitomo Light Metal Industries, Ltd. | Method of manufacturing high-strength aluminum alloy extruded product excelling in corrosion resistance and stress corrosion cracking resistance |
| JP2010234385A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-10-21 | Showa Denko Kk | アルミニウム押出材の製造方法 |
| US7927436B2 (en) * | 2003-04-07 | 2011-04-19 | The Society Of Japanese Aerospace Companies | High-strength aluminum alloy extruded product exhibiting excellent corrosion resistance and method of manufacturing same |
| CN115283471A (zh) * | 2022-10-08 | 2022-11-04 | 中北大学 | 一种复杂型材正挤压均匀成形方法 |
-
2000
- 2000-01-28 JP JP2000019887A patent/JP3508674B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7713363B2 (en) * | 2002-11-01 | 2010-05-11 | Sumitomo Light Metal Industries, Ltd. | Method of manufacturing high-strength aluminum alloy extruded product excelling in corrosion resistance and stress corrosion cracking resistance |
| US7927436B2 (en) * | 2003-04-07 | 2011-04-19 | The Society Of Japanese Aerospace Companies | High-strength aluminum alloy extruded product exhibiting excellent corrosion resistance and method of manufacturing same |
| US8298357B2 (en) | 2003-04-07 | 2012-10-30 | The Society Of Japanese Aerospace Companies | High-strength aluminum alloy extruded product exhibiting excellent corrosion resistance and method of manufacturing same |
| JP2010234385A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-10-21 | Showa Denko Kk | アルミニウム押出材の製造方法 |
| CN115283471A (zh) * | 2022-10-08 | 2022-11-04 | 中北大学 | 一种复杂型材正挤压均匀成形方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3508674B2 (ja) | 2004-03-22 |
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