JP2002275603A - 熱処理型アルミニウム合金押出材のプレス焼入れ方法及びプレス焼入れ用冷却装置 - Google Patents
熱処理型アルミニウム合金押出材のプレス焼入れ方法及びプレス焼入れ用冷却装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 押出し直後の熱処理型アルミニウム合金押出
材をプレス焼入れする際、焼入れ不良の発生を防止し、
かつ押出材の断面変形や曲がりの発生を防止する。 【解決手段】 コンプレッサー２２と、押出材の周囲及
び押出材の経路に沿って列をなして配置された複数の圧
縮空気増幅器２１を備え、最出側の圧縮空気増幅器２１
ａの圧縮空気導管２６に給水用のホース３６が設置され
たプレス焼入れ用冷却装置。圧縮空気増幅器２１、２１
ａはコンプレッサー２２からある流量の圧縮空気を受け
取り、押出材表面に向かう流量の増幅した冷却空気の流
れを発生させる。圧縮空気は押出材をファン空冷の数倍
の速度で冷却し、さらに最出側では圧縮空気がミストを
含み、押出材を急冷する。
材をプレス焼入れする際、焼入れ不良の発生を防止し、
かつ押出材の断面変形や曲がりの発生を防止する。 【解決手段】 コンプレッサー２２と、押出材の周囲及
び押出材の経路に沿って列をなして配置された複数の圧
縮空気増幅器２１を備え、最出側の圧縮空気増幅器２１
ａの圧縮空気導管２６に給水用のホース３６が設置され
たプレス焼入れ用冷却装置。圧縮空気増幅器２１、２１
ａはコンプレッサー２２からある流量の圧縮空気を受け
取り、押出材表面に向かう流量の増幅した冷却空気の流
れを発生させる。圧縮空気は押出材をファン空冷の数倍
の速度で冷却し、さらに最出側では圧縮空気がミストを
含み、押出材を急冷する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、２０００系、４０
００系、６０００系、７０００系等の熱処理型アルミニ
ウム合金からなる押出材のプレス焼入れ方法及びそのた
めの冷却装置に関する。
００系、６０００系、７０００系等の熱処理型アルミニ
ウム合金からなる押出材のプレス焼入れ方法及びそのた
めの冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】熱処理型アルミニウム合金押出材は、一
般にオンラインによるプレス焼入れ又はオフラインによ
る溶体化・焼入れ処理を行った後、時効処理を施してい
る。ここで時効処理を施すのは、押出材の強度を向上さ
せ、かつ組織を安定化し使用中に自然時効が進行して機
械的特性が劣化するのを防止するためである。水冷によ
るプレス焼入れは、押出後再加熱する溶体化・焼入れ処
理とほぼ同等の特性が得られる利点があるが、ミスト冷
却を含めその冷却速度が×１０４℃／分（数万℃／分）
のレベルであり、押出材の断面形状や肉厚の差等に基づ
いて断面で冷却速度に差が生じやすく、冷却中に温度分
布が不均一となって歪みが発生し、断面変形、曲がりな
どが発生する。
般にオンラインによるプレス焼入れ又はオフラインによ
る溶体化・焼入れ処理を行った後、時効処理を施してい
る。ここで時効処理を施すのは、押出材の強度を向上さ
せ、かつ組織を安定化し使用中に自然時効が進行して機
械的特性が劣化するのを防止するためである。水冷によ
るプレス焼入れは、押出後再加熱する溶体化・焼入れ処
理とほぼ同等の特性が得られる利点があるが、ミスト冷
却を含めその冷却速度が×１０４℃／分（数万℃／分）
のレベルであり、押出材の断面形状や肉厚の差等に基づ
いて断面で冷却速度に差が生じやすく、冷却中に温度分
布が不均一となって歪みが発生し、断面変形、曲がりな
どが発生する。
【０００３】一方、空冷によるプレス焼入れは、通常の
ファン空冷の場合、冷却速度は最大でも×１０２℃／分
（数百℃／分）のレベルであり、冷却歪みが発生しない
という利点がある。なお、図７はファン空冷の場合のフ
ァンの配置を示すもので、１はファン、２はステム、３
は押盤、４はコンテナ、５はダイリング、６はダイス、
７はバッカー、８はボルスター、９はサブボルスター、
１０はダイスライド、１１はプレスプラテン、１２はビ
レット、１３は押出材である。
ファン空冷の場合、冷却速度は最大でも×１０２℃／分
（数百℃／分）のレベルであり、冷却歪みが発生しない
という利点がある。なお、図７はファン空冷の場合のフ
ァンの配置を示すもので、１はファン、２はステム、３
は押盤、４はコンテナ、５はダイリング、６はダイス、
７はバッカー、８はボルスター、９はサブボルスター、
１０はダイスライド、１１はプレスプラテン、１２はビ
レット、１３は押出材である。
【０００４】しかし、ファン空冷は冷却速度が小さいた
め、合金組成又は断面形状によっては焼入れ不良とな
り、時効処理後に高い強度（特に耐力）が得られないと
いう問題がある。そのほか、ファン空冷には、次のよう
な問題がある。押出材の冷却ゾーンを長くとる必要が
あるため多数のファンを配置する必要があり、かつその
結果、製品冷却のためのファンの消費電力が増大する。
ファン配置のムラにより、押出材が停止したとき（例
えば次のビレットの装填時）、冷却が完了していない部
分に冷却速度差が発生し、押出方向にスポット的な品質
の低下（機械的性質の変化、焼入れ不良）が起きやす
い。ファン空冷は冷却ゾーンが長いため、前記の品
質が低下する部分が長い。実操業では、最上流側のフ
ァン１をダイス６からある程度離して配置せざるを得
ず、押出材に対する冷却開始が遅れ、これが結果的にさ
らに冷却速度を小さくしている。また、このダイスから
冷却開始地点までの距離は、押出材が停止したときの未
冷却部となり、冷却速度が極端に遅くなるため品質が安
定せず、オフゲージとして廃棄され、歩留り低下の要因
となっている。なお、水冷装置又はミスト冷却装置の場
合も、プレスプラテン１１からある程度離して配置され
ている。
め、合金組成又は断面形状によっては焼入れ不良とな
り、時効処理後に高い強度（特に耐力）が得られないと
いう問題がある。そのほか、ファン空冷には、次のよう
な問題がある。押出材の冷却ゾーンを長くとる必要が
あるため多数のファンを配置する必要があり、かつその
結果、製品冷却のためのファンの消費電力が増大する。
ファン配置のムラにより、押出材が停止したとき（例
えば次のビレットの装填時）、冷却が完了していない部
分に冷却速度差が発生し、押出方向にスポット的な品質
の低下（機械的性質の変化、焼入れ不良）が起きやす
い。ファン空冷は冷却ゾーンが長いため、前記の品
質が低下する部分が長い。実操業では、最上流側のフ
ァン１をダイス６からある程度離して配置せざるを得
ず、押出材に対する冷却開始が遅れ、これが結果的にさ
らに冷却速度を小さくしている。また、このダイスから
冷却開始地点までの距離は、押出材が停止したときの未
冷却部となり、冷却速度が極端に遅くなるため品質が安
定せず、オフゲージとして廃棄され、歩留り低下の要因
となっている。なお、水冷装置又はミスト冷却装置の場
合も、プレスプラテン１１からある程度離して配置され
ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、プレス焼入
れにおける従来の水冷及びファン空冷の上記問題点に鑑
み、押出材の断面変形や曲がりの発生を抑え、同時に焼
入れ不良を起こさずプレス焼入れを行うことを目的とし
てなされたものである。
れにおける従来の水冷及びファン空冷の上記問題点に鑑
み、押出材の断面変形や曲がりの発生を抑え、同時に焼
入れ不良を起こさずプレス焼入れを行うことを目的とし
てなされたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、押出し直後の
熱処理型アルミニウム合金押出材をプレス焼入れする方
法において、押出材の経路に沿って配置された複数個の
圧縮空気増幅器による増幅された冷却空気の流れを押出
材の外表面に当てて冷却を行うことを特徴とする。ある
いは、圧縮空気増幅器による増幅された冷却空気の流れ
を押出材の外表面に当てて冷却し、続いてその下流側に
おいてミスト又は水を媒体とした急冷を行うことを特徴
とする。いずれの場合も、前記圧縮空気増幅器の少なく
とも一部をプレスプラテン内に配置し、プレスプラテン
内で冷却を開始することができる。また、前記下流側の
急冷は、前記圧縮空気増幅器の下流側に水の供給がなさ
れる圧縮空気増幅器を配置し、ミストを含む増幅された
冷却空気の流れを押出材の外表面に当てることで行うこ
とができる。前記の急冷は、急冷した場合に断面変形や
曲がりが発生する限界温度以下で行うことが望ましい。
熱処理型アルミニウム合金押出材をプレス焼入れする方
法において、押出材の経路に沿って配置された複数個の
圧縮空気増幅器による増幅された冷却空気の流れを押出
材の外表面に当てて冷却を行うことを特徴とする。ある
いは、圧縮空気増幅器による増幅された冷却空気の流れ
を押出材の外表面に当てて冷却し、続いてその下流側に
おいてミスト又は水を媒体とした急冷を行うことを特徴
とする。いずれの場合も、前記圧縮空気増幅器の少なく
とも一部をプレスプラテン内に配置し、プレスプラテン
内で冷却を開始することができる。また、前記下流側の
急冷は、前記圧縮空気増幅器の下流側に水の供給がなさ
れる圧縮空気増幅器を配置し、ミストを含む増幅された
冷却空気の流れを押出材の外表面に当てることで行うこ
とができる。前記の急冷は、急冷した場合に断面変形や
曲がりが発生する限界温度以下で行うことが望ましい。
【０００７】また、本発明において、押出し直後の熱処
理型アルミニウム合金押出材をプレス焼入れするための
冷却装置は、圧縮空気源と、押出材の周囲及び押出材の
経路に沿って配置された複数の圧縮空気増幅器を備え、
該圧縮空気増幅器は前記圧縮空気源からある流量の圧縮
空気を受け取り、押出材表面に向かう流量の増幅した冷
却空気の流れを発生させるものであることを特徴とす
る。この空冷部の下流側に、さらにミスト又は水を媒体
とする水冷部を配置することができる。いずれの場合
も、前記圧縮空気増幅器の少なくとも一部をプレスプラ
テン内に配置することができる。
理型アルミニウム合金押出材をプレス焼入れするための
冷却装置は、圧縮空気源と、押出材の周囲及び押出材の
経路に沿って配置された複数の圧縮空気増幅器を備え、
該圧縮空気増幅器は前記圧縮空気源からある流量の圧縮
空気を受け取り、押出材表面に向かう流量の増幅した冷
却空気の流れを発生させるものであることを特徴とす
る。この空冷部の下流側に、さらにミスト又は水を媒体
とする水冷部を配置することができる。いずれの場合
も、前記圧縮空気増幅器の少なくとも一部をプレスプラ
テン内に配置することができる。
【０００８】前記水冷部には、水槽、水スプレー又はミ
スト等、適宜の冷却手段が配置される。あるいは、水冷
部を、前記圧縮空気源と同じか又は異なる圧縮空気源
と、押出材の周囲に配置された圧縮空気増幅器を備え、
さらに前記圧縮空気増幅器に水の供給を行うための給水
手段を設置したもので構成することができる。圧縮空気
増幅機は、前記圧縮空気源からある流量の圧縮空気を受
け取り、水を供給した場合は、ミストを含む流量の増幅
した冷却空気の流れを発生させ、押出材表面に向かわせ
る。
スト等、適宜の冷却手段が配置される。あるいは、水冷
部を、前記圧縮空気源と同じか又は異なる圧縮空気源
と、押出材の周囲に配置された圧縮空気増幅器を備え、
さらに前記圧縮空気増幅器に水の供給を行うための給水
手段を設置したもので構成することができる。圧縮空気
増幅機は、前記圧縮空気源からある流量の圧縮空気を受
け取り、水を供給した場合は、ミストを含む流量の増幅
した冷却空気の流れを発生させ、押出材表面に向かわせ
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明に係る冷却装置の一例を図
１及び図２に示す。この冷却装置は、複数個の圧縮空気
増幅器２１を押出材の周囲に、かつその経路に沿って列
をなして配置し、大量の高速空気流を押出材１３の表面
に周囲から当てて冷却するものである。なお、図１及び
図２において、２２は圧縮空気源としてのコンプレッサ
ー、２３は圧縮空気の分配器（中空のボックス）であ
る。圧縮空気増幅器２１は、図３に示す例では、円筒体
２４と同軸の環状体２５からなり、導管２６を介して分
配器２３に連結されている。円筒体２４は内外２層の円
筒形部分２７、２８を有し、その間に環状チャンバ２９
が形成されている。環状体２５は外周の一部が円筒形部
分２８の内周端部に螺合し、後方に向けて拡大した内周
面３０を有する。環状体２５の前方側端部の面３１は円
筒形部分２７の後方端部の面との間に輪状の微小隙間３
２を形成し、該隙間３２を除いて環状チャンバ２９の後
方側を塞いでいる。
１及び図２に示す。この冷却装置は、複数個の圧縮空気
増幅器２１を押出材の周囲に、かつその経路に沿って列
をなして配置し、大量の高速空気流を押出材１３の表面
に周囲から当てて冷却するものである。なお、図１及び
図２において、２２は圧縮空気源としてのコンプレッサ
ー、２３は圧縮空気の分配器（中空のボックス）であ
る。圧縮空気増幅器２１は、図３に示す例では、円筒体
２４と同軸の環状体２５からなり、導管２６を介して分
配器２３に連結されている。円筒体２４は内外２層の円
筒形部分２７、２８を有し、その間に環状チャンバ２９
が形成されている。環状体２５は外周の一部が円筒形部
分２８の内周端部に螺合し、後方に向けて拡大した内周
面３０を有する。環状体２５の前方側端部の面３１は円
筒形部分２７の後方端部の面との間に輪状の微小隙間３
２を形成し、該隙間３２を除いて環状チャンバ２９の後
方側を塞いでいる。
【００１０】コンプレッサー２２から送り出された圧縮
空気は分配器２３及び導管２６を介して環状チャンバ２
９内に流れ、隙間３２を通って高速で半径方向内方に流
れ、円筒形部分２７の後方端部の面から内周面への遷移
領域の面２７ａを通過する際、コアンダ効果の作用によ
って該遷移領域の面２７ａに沿って湾曲し、円筒形部分
２７の軸方向に平行に流れる（実線矢印）。この高速空
気流により周囲の空気が巻き込まれ（矢印３３）、その
結果、大量の空気の流れが軸方向に引き起こされる。こ
れにより、さらに周囲の空気の流れ（矢印３４）が生
じ、高速空気流の風量が増幅される。なお、圧縮空気源
からある流量の圧縮空気を受け取り、流量の増幅した高
速空気の流れを発生させるこの種の圧縮空気増幅器は、
それ自体、公知のものである。
空気は分配器２３及び導管２６を介して環状チャンバ２
９内に流れ、隙間３２を通って高速で半径方向内方に流
れ、円筒形部分２７の後方端部の面から内周面への遷移
領域の面２７ａを通過する際、コアンダ効果の作用によ
って該遷移領域の面２７ａに沿って湾曲し、円筒形部分
２７の軸方向に平行に流れる（実線矢印）。この高速空
気流により周囲の空気が巻き込まれ（矢印３３）、その
結果、大量の空気の流れが軸方向に引き起こされる。こ
れにより、さらに周囲の空気の流れ（矢印３４）が生
じ、高速空気流の風量が増幅される。なお、圧縮空気源
からある流量の圧縮空気を受け取り、流量の増幅した高
速空気の流れを発生させるこの種の圧縮空気増幅器は、
それ自体、公知のものである。
【００１１】圧縮空気増幅器を用いた冷却装置によれ
ば、高速（流速３０〜６０ｍ／秒）かつ大量の冷却空気
の噴射を押出材表面に当てることができるので、ファン
空冷（流速〜１０ｍ／秒程度）による冷却の最高冷却速
度の５〜１０倍、すなわち、対象物の熱容量の大きさ
（具体的には平均肉厚（断面積／外周長））にもよる
が、×１０３℃／分（数千℃／分）のレベルの冷却速度
を実現できる。実験では、平均肉厚が１ｍｍ程度の熱処
理型アルミニウム合金押出形材について３０００℃／分
以上、平均肉厚４ｍｍ程度でも５００〜９００℃／分の
冷却速度が達成された。
ば、高速（流速３０〜６０ｍ／秒）かつ大量の冷却空気
の噴射を押出材表面に当てることができるので、ファン
空冷（流速〜１０ｍ／秒程度）による冷却の最高冷却速
度の５〜１０倍、すなわち、対象物の熱容量の大きさ
（具体的には平均肉厚（断面積／外周長））にもよる
が、×１０３℃／分（数千℃／分）のレベルの冷却速度
を実現できる。実験では、平均肉厚が１ｍｍ程度の熱処
理型アルミニウム合金押出形材について３０００℃／分
以上、平均肉厚４ｍｍ程度でも５００〜９００℃／分の
冷却速度が達成された。
【００１２】なお、圧縮空気増幅器の噴射出口の軸中心
と押出材表面との最短距離（該中心から押出材表面に垂
線を引いたときその長さ）を一定とし、表面の圧縮空気
増幅器の軸線の押出材表面に対する角度を種々変えて実
験したところ、噴射出口を押出方向に向けて傾斜させる
方が押出材に直角に向けるより冷却速度が速くなり、逆
に傾斜させすぎると被冷却面の面積が広くなり冷却速度
が遅くなる。実験的に、噴射出口を押出方向に向けて３
０〜６０゜傾斜させるのが、より望ましいことが分かっ
た。
と押出材表面との最短距離（該中心から押出材表面に垂
線を引いたときその長さ）を一定とし、表面の圧縮空気
増幅器の軸線の押出材表面に対する角度を種々変えて実
験したところ、噴射出口を押出方向に向けて傾斜させる
方が押出材に直角に向けるより冷却速度が速くなり、逆
に傾斜させすぎると被冷却面の面積が広くなり冷却速度
が遅くなる。実験的に、噴射出口を押出方向に向けて３
０〜６０゜傾斜させるのが、より望ましいことが分かっ
た。
【００１３】図４は、この冷却装置の冷却作用について
説明するため、熱処理型アルミニウム合金のＴＴＰ（Ti
me Temp. Property）曲線、及び各冷却方法のＴ−Ｔ（T
ime-Temp.）曲線を模式的に示したものである。ある熱
処理型アルミニウム合金のＴＴＰ線図が図４の位置にあ
るとき、Ａのファン空冷の場合は冷却速度が小さいため
（×１０２℃／分のレベル）、Ｔ−Ｔ曲線がＴＴＰ曲線
にかかり、冷却途中で析出が起きて焼入れ不良となる。
一方、Ｂの水冷及びＣのミスト冷却の場合は冷却速度が
大きく（×１０４℃／分のレベル）、焼入れはよく行わ
れるが、冷却速度が大きすぎ、押出材に断面変形、曲が
りなどが発生する。
説明するため、熱処理型アルミニウム合金のＴＴＰ（Ti
me Temp. Property）曲線、及び各冷却方法のＴ−Ｔ（T
ime-Temp.）曲線を模式的に示したものである。ある熱
処理型アルミニウム合金のＴＴＰ線図が図４の位置にあ
るとき、Ａのファン空冷の場合は冷却速度が小さいため
（×１０２℃／分のレベル）、Ｔ−Ｔ曲線がＴＴＰ曲線
にかかり、冷却途中で析出が起きて焼入れ不良となる。
一方、Ｂの水冷及びＣのミスト冷却の場合は冷却速度が
大きく（×１０４℃／分のレベル）、焼入れはよく行わ
れるが、冷却速度が大きすぎ、押出材に断面変形、曲が
りなどが発生する。
【００１４】圧縮空気増幅器を用いたこの冷却装置によ
れば、Ｔ−Ｔ曲線はＤのようになり、ＴＴＰ曲線にかか
らない。これは模式図に過ぎないが、実際、×１０３℃
／分のレベルの冷却速度であれば、ほとんどの熱処理型
アルミニウム合金についてプレス焼入れを問題なく行う
ことができ、かつ冷却速度が大きい分、冷却ゾーンをフ
ァン空冷に比べればけた違いに短縮することができる。
しかも、この冷却装置は構造が単純で小型化が可能であ
り、熱にも強く、押出材の経路の周囲に配置されるので
ランアウトプラーの邪魔にもならず、従って、図５に示
すように、一部をプレスプラテン１１の空洞の中に配置
することができる。その場合、ファン空冷や水冷、ミス
ト冷却等に比べて冷却開始点が早まり、見かけ上の冷却
速度が上がることになる。そのほか、先に挙げたファン
空冷の問題点は、この冷却装置の場合は問題とならな
い。さらに、重要な点として、×１０３℃／分のレベル
の冷却速度であれば、熱処理型アルミニウム合金のプレ
ス焼入れにおいて、押出材の断面変形、曲がりなどが事
実上発生しない。加えて、押出材が高温で保持されてい
る時間が短くなり、ファン空冷に比べ粗大再結晶の抑制
効果が格段に高い利点がある。
れば、Ｔ−Ｔ曲線はＤのようになり、ＴＴＰ曲線にかか
らない。これは模式図に過ぎないが、実際、×１０３℃
／分のレベルの冷却速度であれば、ほとんどの熱処理型
アルミニウム合金についてプレス焼入れを問題なく行う
ことができ、かつ冷却速度が大きい分、冷却ゾーンをフ
ァン空冷に比べればけた違いに短縮することができる。
しかも、この冷却装置は構造が単純で小型化が可能であ
り、熱にも強く、押出材の経路の周囲に配置されるので
ランアウトプラーの邪魔にもならず、従って、図５に示
すように、一部をプレスプラテン１１の空洞の中に配置
することができる。その場合、ファン空冷や水冷、ミス
ト冷却等に比べて冷却開始点が早まり、見かけ上の冷却
速度が上がることになる。そのほか、先に挙げたファン
空冷の問題点は、この冷却装置の場合は問題とならな
い。さらに、重要な点として、×１０３℃／分のレベル
の冷却速度であれば、熱処理型アルミニウム合金のプレ
ス焼入れにおいて、押出材の断面変形、曲がりなどが事
実上発生しない。加えて、押出材が高温で保持されてい
る時間が短くなり、ファン空冷に比べ粗大再結晶の抑制
効果が格段に高い利点がある。
【００１５】ところで、上記冷却装置を用い、平均肉厚
（断面積／外周長）が大きい押出材をプレス焼入れする
場合、押出材が冷却装置（冷却ゾーン）を出てから、図
４のＥに示すように、復熱による温度上昇又は温度停滞
が起きて、焼入れ不良（析出が生じて固容量が減り、時
効処理後強度が上がらない）となる場合がある。これ
は、多数の圧縮空気増幅器を配列して冷却ゾーンを長め
に設定し、低温域まで十分冷却することで防止できる
（それでもファン空冷に比べるとけた違いに短い冷却ゾ
ーンである）。また、低温域まで冷却した場合は多少復
熱しても問題にならない。しかし、その場合、能力の高
いコンプレッサーの必要性、ランニングコストのアップ
などの問題が出てくる。特に、押出材と空気の温度差が
小さくなる中低温域では冷却効率が低下するため、同じ
温度幅下げるにも圧縮空気増幅器をより多く配列する必
要がある。これは冷却ゾーンが長くなる原因となり、コ
ストアップ要因である。
（断面積／外周長）が大きい押出材をプレス焼入れする
場合、押出材が冷却装置（冷却ゾーン）を出てから、図
４のＥに示すように、復熱による温度上昇又は温度停滞
が起きて、焼入れ不良（析出が生じて固容量が減り、時
効処理後強度が上がらない）となる場合がある。これ
は、多数の圧縮空気増幅器を配列して冷却ゾーンを長め
に設定し、低温域まで十分冷却することで防止できる
（それでもファン空冷に比べるとけた違いに短い冷却ゾ
ーンである）。また、低温域まで冷却した場合は多少復
熱しても問題にならない。しかし、その場合、能力の高
いコンプレッサーの必要性、ランニングコストのアップ
などの問題が出てくる。特に、押出材と空気の温度差が
小さくなる中低温域では冷却効率が低下するため、同じ
温度幅下げるにも圧縮空気増幅器をより多く配列する必
要がある。これは冷却ゾーンが長くなる原因となり、コ
ストアップ要因である。
【００１６】次に、冷却ゾーンを短く設定しても押出材
に焼入れ不良を発生させず、むろん断面変形や曲がりの
発生も防止できる冷却装置の一例を図６に示す。この冷
却装置は、押出材１３の周囲に配置された最出側の圧縮
空気増幅器２１ａの導管２６の側壁に給水手段としての
ホース３６を連結したもので、導管２６を通して圧縮空
気増幅器２１ａに水が供給され、この圧縮空気増幅器２
１ａからは増幅された圧縮空気と水のミストが高速で噴
射される。この点だけが、図１、２に示す冷却装置と異
なっている。最出側の圧縮空気増幅器２１ａによる冷却
はミスト冷却の一種であり、これにより×１０４℃／分
のレベルの冷却速度を得ることができる。従って、Ｔ−
Ｔ曲線は図４のＦのようになり、押出材はこの圧縮空気
増幅器２１ａのところで急冷され、十分に低温となる。
に焼入れ不良を発生させず、むろん断面変形や曲がりの
発生も防止できる冷却装置の一例を図６に示す。この冷
却装置は、押出材１３の周囲に配置された最出側の圧縮
空気増幅器２１ａの導管２６の側壁に給水手段としての
ホース３６を連結したもので、導管２６を通して圧縮空
気増幅器２１ａに水が供給され、この圧縮空気増幅器２
１ａからは増幅された圧縮空気と水のミストが高速で噴
射される。この点だけが、図１、２に示す冷却装置と異
なっている。最出側の圧縮空気増幅器２１ａによる冷却
はミスト冷却の一種であり、これにより×１０４℃／分
のレベルの冷却速度を得ることができる。従って、Ｔ−
Ｔ曲線は図４のＦのようになり、押出材はこの圧縮空気
増幅器２１ａのところで急冷され、十分に低温となる。
【００１７】一方、急冷により押出材に断面変形や曲が
りが発生するのは、冷却中の温度分布の不均一により発
生する熱収縮応力が材料の耐力を超える場合であり、熱
処理型アルミニウム合金では、概ね、押出材の表面温度
が２５０℃〜３００℃以上の高温域において、×１０４
℃／分のレベルで急冷した場合に発生する。いいかえれ
ば、急冷した場合に断面変形や曲がりが発生する限界温
度（下限温度）が存在し、その限界温度以下の中低温域
で急冷しても断面変形や曲がりが発生することはない。
なお、この限界温度は、組成及び断面形状が決まればほ
ぼ一義的に決まる。
りが発生するのは、冷却中の温度分布の不均一により発
生する熱収縮応力が材料の耐力を超える場合であり、熱
処理型アルミニウム合金では、概ね、押出材の表面温度
が２５０℃〜３００℃以上の高温域において、×１０４
℃／分のレベルで急冷した場合に発生する。いいかえれ
ば、急冷した場合に断面変形や曲がりが発生する限界温
度（下限温度）が存在し、その限界温度以下の中低温域
で急冷しても断面変形や曲がりが発生することはない。
なお、この限界温度は、組成及び断面形状が決まればほ
ぼ一義的に決まる。
【００１８】従って、圧縮空気増幅器２１及び２１ａ
を、押出材が高温域にあるときは、圧縮空気増幅器２１
からの高速の圧縮空気のみによる冷却を行い、限界温度
（図４に直線Ｌで示す）以下の中低温域にきたところ
で、水を供給した圧縮空気増幅器２１ａによる急冷を行
うように配置することで、急冷による断面変形や曲がり
の発生を防止することができ、同時に冷却ゾーンのさら
なる短縮化を図ることができる。なお、圧縮空気増幅器
２１ａに対する給水は、それが必要な場合のみ行えばよ
い。
を、押出材が高温域にあるときは、圧縮空気増幅器２１
からの高速の圧縮空気のみによる冷却を行い、限界温度
（図４に直線Ｌで示す）以下の中低温域にきたところ
で、水を供給した圧縮空気増幅器２１ａによる急冷を行
うように配置することで、急冷による断面変形や曲がり
の発生を防止することができ、同時に冷却ゾーンのさら
なる短縮化を図ることができる。なお、圧縮空気増幅器
２１ａに対する給水は、それが必要な場合のみ行えばよ
い。
【００１９】また、この焼入れ方法及び冷却装置によれ
ば、平均肉厚が大きい押出材の場合でも、十分低温域ま
で冷却することができるから、復熱があっても焼入れ不
良が起きるほどの温度上昇又は温度停滞を防止すること
は容易である。しかも、それが短い冷却ゾーンで可能と
なる。なお、上記の例では、急冷は最出側の圧縮空気増
幅器２１ａに水を供給して行ったが、本発明はこれに限
られない。別の圧縮空気増幅器を配置することもできる
し、水槽、水スプレー又はミスト等による従来型の冷却
に代えることもできる。
ば、平均肉厚が大きい押出材の場合でも、十分低温域ま
で冷却することができるから、復熱があっても焼入れ不
良が起きるほどの温度上昇又は温度停滞を防止すること
は容易である。しかも、それが短い冷却ゾーンで可能と
なる。なお、上記の例では、急冷は最出側の圧縮空気増
幅器２１ａに水を供給して行ったが、本発明はこれに限
られない。別の圧縮空気増幅器を配置することもできる
し、水槽、水スプレー又はミスト等による従来型の冷却
に代えることもできる。
【００２０】本発明は、例えば自動車フレーム等に用い
る口形、日形、田形、その他の断面の中空押出材に特に
好適に適用できるが、中空断面に限定されるわけではな
い。肉厚についても特に限定されるわけではないが、平
均肉厚約１〜５ｍｍのものに対し特に有効に適用され
る。
る口形、日形、田形、その他の断面の中空押出材に特に
好適に適用できるが、中空断面に限定されるわけではな
い。肉厚についても特に限定されるわけではないが、平
均肉厚約１〜５ｍｍのものに対し特に有効に適用され
る。
【００２１】
【発明の効果】本発明に係る焼入れ方法及び冷却装置
は、押出材の断面変形、曲がりなどを発生させることな
く、かつ焼入れ不良を発生させることなくプレス焼入れ
をすることが可能であり、これを従来のファン空冷に比
べてきわめて短い冷却ゾーン長さで実現できる。特に空
冷部に続いて水冷部を設けたときは、さらに冷却ゾーン
の短縮及び低コスト化が可能である。
は、押出材の断面変形、曲がりなどを発生させることな
く、かつ焼入れ不良を発生させることなくプレス焼入れ
をすることが可能であり、これを従来のファン空冷に比
べてきわめて短い冷却ゾーン長さで実現できる。特に空
冷部に続いて水冷部を設けたときは、さらに冷却ゾーン
の短縮及び低コスト化が可能である。
【図１】 本発明に係る冷却装置の斜視図である。
【図２】 その平面図（ａ）、正面図（ｂ）及び側面図
（ｃ）である。
（ｃ）である。
【図３】 圧縮空気増幅器の断面図である。
【図４】 熱処理型アルミニウム合金のＴＴＰ曲線、及
び各冷却方法のＴ−Ｔ曲線を模式的に示したものであ
る。
び各冷却方法のＴ−Ｔ曲線を模式的に示したものであ
る。
【図５】 本発明に係る冷却装置の配置を説明する図で
ある。
ある。
【図６】 本発明に係る他の冷却装置の斜視図である。
【図７】 従来のファン空冷を説明する図である。
６ ダイス １１ プレスプラテン １３ 押出材 ２１、２１ａ 圧縮空気増幅機 ２２ コンプレッサー ２３ 空気分配器 ２６ 導管 ３６ ホース
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｆ 1/00 ６１２ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６１２ ６２６ ６２６ ６３０ ６３０Ａ ６８３ ６８３ ６９２ ６９２Ａ (72)発明者 小林 利行 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 平野 正和 山口県下関市長府港町14番１号 株式会社 神戸製鋼所長府製造所内 Ｆターム(参考） 4E029 SA02 SA05 4K034 AA01 AA10 BA03 FA01 FB00 FB09 GA03
Claims (12)
- 【請求項１】 押出し直後の熱処理型アルミニウム合金
押出材をプレス焼入れする方法において、押出材の経路
に沿って配置された複数個の圧縮空気増幅器による増幅
された冷却空気の流れを押出材の外表面に当てて冷却を
行うことを特徴とする熱処理型アルミニウム合金押出材
のプレス焼入れ方法。 - 【請求項２】 前記圧縮空気増幅器の少なくとも一部を
プレスプラテン内に配置し、プレスプラテン内で冷却を
開始することを特徴とする請求項１に記載されたプレス
焼入れ方法。 - 【請求項３】 押出し直後の熱処理型アルミニウム合金
押出材をプレス焼入れする方法において、押出材の経路
に沿って配置された複数個の圧縮空気増幅器による増幅
された冷却空気の流れを押出材の外表面に当てて冷却
し、続いてその下流側においてミスト又は水を媒体とし
た急冷を行うことを特徴とする熱処理型アルミニウム合
金押出材のプレス焼入れ方法。 - 【請求項４】 前記圧縮空気増幅器の少なくとも一部を
プラテン内に配置し、プレスプラテン内で冷却を開始す
ることを特徴とする請求項３に記載されたプレス焼入れ
方法。 - 【請求項５】 前記圧縮空気増幅器の下流側に水の供給
がなされる圧縮空気増幅器が配置され、これによりミス
トを含む増幅された冷却空気の流れを押出材の外表面に
当てて急冷を行うことを特徴とする請求項３又は４に記
載されたプレス焼入れ方法。 - 【請求項６】 前記の急冷は、急冷した場合に断面変形
や曲がりが発生する限界温度以下で行うことを特徴とす
る請求項３〜５のいずれかに記載されたプレス焼入れ方
法。 - 【請求項７】 熱処理型アルミニウム合金を押出成形し
た後、請求項１〜６に記載されたいずれかの方法でプレ
ス焼入れすることを特徴とする熱処理型アルミニウム合
金押出材の製造方法。 - 【請求項８】 請求項１〜７のいずれかに記載された方
法によってプレス焼入れされた熱処理型アルミニウム合
金押出材。 - 【請求項９】 押出し直後の熱処理型アルミニウム合金
押出材をプレス焼入れするための冷却装置において、圧
縮空気源と、押出材の周囲及び押出材の経路に沿って配
置された複数の圧縮空気増幅器を備え、該圧縮空気増幅
器は前記圧縮空気源からある流量の圧縮空気を受け取
り、押出材表面に向かう流量の増幅した冷却空気の流れ
を発生させるものであることを特徴とする熱処理型アル
ミニウム合金押出材のプレス焼入れ用冷却装置。 - 【請求項１０】 押出し直後の熱処理型アルミニウム合
金押出材をプレス焼入れするための冷却装置において、
空冷部とその下流側に配置されたミスト又は水を媒体と
する水冷部からなり、前記空冷部は、圧縮空気源と、押
出材の周囲及び押出材の経路に沿って配置された複数の
圧縮空気増幅器を備え、該圧縮空気増幅器は前記圧縮空
気源からある流量の圧縮空気を受け取り、押出材表面に
向かう流量の増幅した冷却空気の流れを発生させるもの
であることを特徴とする熱処理型アルミニウム合金押出
材のプレス焼入れ用冷却装置。 - 【請求項１１】 前記圧縮空気増幅器の少なくとも一部
をプレスプラテン内に配置したことを特徴とする請求項
９又は１０に記載された熱処理型アルミニウム合金押出
材のプレス焼入れ用冷却装置。 - 【請求項１２】 前記水冷部は、前記圧縮空気源と同じ
か又は異なる圧縮空気源と、押出材の周囲に配置された
圧縮空気増幅器を備え、該圧縮空気増幅器は前記圧縮空
気源からある流量の圧縮空気を受け取り、押出材表面に
向かう流量の増幅した冷却空気の流れを発生させるもの
であり、さらに前記圧縮空気増幅器に水の供給を行うた
めの給水手段が設置されていることを特徴とする請求項
１０又は１１に記載された熱処理型アルミニウム合金押
出材のプレス焼入れ用冷却装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001077150A JP2002275603A (ja) | 2001-03-16 | 2001-03-16 | 熱処理型アルミニウム合金押出材のプレス焼入れ方法及びプレス焼入れ用冷却装置 |
| EP02005788A EP1241273A3 (en) | 2001-03-16 | 2002-03-13 | Process and device for jet cooling |
| US10/096,653 US20020170330A1 (en) | 2001-03-16 | 2002-03-14 | Cooling system for press quenching and method for press quenching with said cooling system |
| KR1020020014134A KR20020073445A (ko) | 2001-03-16 | 2002-03-15 | 프레스 담금질용 냉각 장치 및 그것을 이용하는 프레스담금질 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001077150A JP2002275603A (ja) | 2001-03-16 | 2001-03-16 | 熱処理型アルミニウム合金押出材のプレス焼入れ方法及びプレス焼入れ用冷却装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002275603A true JP2002275603A (ja) | 2002-09-25 |
Family
ID=18933950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001077150A Pending JP2002275603A (ja) | 2001-03-16 | 2001-03-16 | 熱処理型アルミニウム合金押出材のプレス焼入れ方法及びプレス焼入れ用冷却装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20020170330A1 (ja) |
| EP (1) | EP1241273A3 (ja) |
| JP (1) | JP2002275603A (ja) |
| KR (1) | KR20020073445A (ja) |
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| CN111069327A (zh) * | 2019-12-16 | 2020-04-28 | 浙江鸿昌铝业有限公司 | 铝合金型材生产用冷却装置 |
| CN114438297A (zh) * | 2022-02-07 | 2022-05-06 | 赵国岩 | 铝型材在线水冷淬火装置及铝型材生产线 |
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| ITMI20111092A1 (it) * | 2011-06-17 | 2012-12-18 | Eagle Tech S R L | Cappa perfezionata per il raffreddamento controllato di profili estrusi di alluminio o di altri metalli in uscita dalla linea di estrusione. |
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| CN104226713B (zh) * | 2014-08-28 | 2016-08-24 | 湖州鑫峰铝业有限公司 | 铝型材冷却装置 |
| CN107075598A (zh) | 2014-09-18 | 2017-08-18 | 联合工程公司 | 用于淬火铸件的系统和方法 |
| CN104923582B8 (zh) * | 2015-06-23 | 2017-09-15 | 江苏环球智能机械科技发展股份有限公司 | 一种铝型材冷却通道 |
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| CN113373286B (zh) * | 2021-05-28 | 2022-11-11 | 吴江市新申铝业科技发展有限公司 | 一种铝合金型材挤压生产液氮冷却淬火设备及铝合金型材冷却淬火工艺 |
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| CN114453503B (zh) * | 2021-12-29 | 2023-11-14 | 江苏铠杰轻合金材料有限公司 | 曲铝板在线整形装置 |
| CN115870362B (zh) * | 2022-11-21 | 2024-02-23 | 安徽万峰精工铝业科技有限公司 | 一种铝合金型材成型后冷却装置及其冷却工艺 |
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2002
- 2002-03-13 EP EP02005788A patent/EP1241273A3/en not_active Withdrawn
- 2002-03-14 US US10/096,653 patent/US20020170330A1/en not_active Abandoned
- 2002-03-15 KR KR1020020014134A patent/KR20020073445A/ko not_active Application Discontinuation
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