JP2002361320A - 摩擦押出方法及び該方法に用いるツール - Google Patents
摩擦押出方法及び該方法に用いるツールInfo
- Publication number
- JP2002361320A JP2002361320A JP2001167681A JP2001167681A JP2002361320A JP 2002361320 A JP2002361320 A JP 2002361320A JP 2001167681 A JP2001167681 A JP 2001167681A JP 2001167681 A JP2001167681 A JP 2001167681A JP 2002361320 A JP2002361320 A JP 2002361320A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tool
- extrusion
- friction
- extrusion hole
- metal material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Abstract
(57)【要約】
【課題】 押出圧力をそれほど高くせずとも、連続的か
つ効率的に大量の摩擦押出加工を行うことができる摩擦
押出方法や該方法に用いるツールを提案する。 【解決手段】 ツール１の先端部２を金属素材（素材板
Ｓ）に押圧しながらツール１を回転させることにより金
属素材を摩擦攪拌し、これをツール１に貫通形成された
押出孔３に通すことを特徴とする摩擦押出方法である。
ツール１の先端部２には押出孔３に連通する凹部４が形
成され、凹部４は押出孔３に向かって次第に深くなるよ
うに形成されている。凹部４は、その全部又は一部が、
ツール１の先端部２の外周縁から押出孔３に向かって該
ツール１の回転方向と逆回転方向に収束する渦巻形状で
あることが望ましい。
つ効率的に大量の摩擦押出加工を行うことができる摩擦
押出方法や該方法に用いるツールを提案する。 【解決手段】 ツール１の先端部２を金属素材（素材板
Ｓ）に押圧しながらツール１を回転させることにより金
属素材を摩擦攪拌し、これをツール１に貫通形成された
押出孔３に通すことを特徴とする摩擦押出方法である。
ツール１の先端部２には押出孔３に連通する凹部４が形
成され、凹部４は押出孔３に向かって次第に深くなるよ
うに形成されている。凹部４は、その全部又は一部が、
ツール１の先端部２の外周縁から押出孔３に向かって該
ツール１の回転方向と逆回転方向に収束する渦巻形状で
あることが望ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属製押出形材の
押出加工方法及び該方法に用いるツールに関する。
押出加工方法及び該方法に用いるツールに関する。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウム等の金属製押出形材の押出
加工は、従来より、図５に示すように、ダイス１’と、
ダイス１’の後部に配設されたコンテナ５と、コンテナ
５内のビレットＳにその後方より押出力を付与するステ
ム６とを備えた押出加工装置を用いるものが一般的であ
る。そして、コンテナ５内に装填されたビレットＳをス
テム６にて後方より押圧してダイス１’に設けた所定形
状の成形隙間３’に通し、所定形状の押出形材Ｗを得る
ものである。
加工は、従来より、図５に示すように、ダイス１’と、
ダイス１’の後部に配設されたコンテナ５と、コンテナ
５内のビレットＳにその後方より押出力を付与するステ
ム６とを備えた押出加工装置を用いるものが一般的であ
る。そして、コンテナ５内に装填されたビレットＳをス
テム６にて後方より押圧してダイス１’に設けた所定形
状の成形隙間３’に通し、所定形状の押出形材Ｗを得る
ものである。
【０００３】ところが、このような押出加工は、コンテ
ナ５内に装填する前に予めビレットＳを押出可能な温度
まで加熱しておかなければならないため、作業効率が悪
いという欠点がある。
ナ５内に装填する前に予めビレットＳを押出可能な温度
まで加熱しておかなければならないため、作業効率が悪
いという欠点がある。
【０００４】この欠点を解消する方法として、図６に示
すように、加熱しない常温の丸ビレットＳを円筒形のコ
ンテナ５内に装填し、ステム６をその軸周りに高速回転
させながら丸ビレットＳを後方より押圧することによ
り、丸ビレットＳとステム６、ダイス１’、コンテナ５
との間で摩擦熱を発生させて金属素材を塑性流動させ、
これをダイス１’の成形隙間３’に通して所定形状の押
出形材Ｗを得る、という摩擦押出方法が既に開示されて
いる。
すように、加熱しない常温の丸ビレットＳを円筒形のコ
ンテナ５内に装填し、ステム６をその軸周りに高速回転
させながら丸ビレットＳを後方より押圧することによ
り、丸ビレットＳとステム６、ダイス１’、コンテナ５
との間で摩擦熱を発生させて金属素材を塑性流動させ、
これをダイス１’の成形隙間３’に通して所定形状の押
出形材Ｗを得る、という摩擦押出方法が既に開示されて
いる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな摩擦押出方法では、ワイヤのような小径の押出形材
を押出加工するときに、次のような問題が発生する。 （１）押出形材Ｗの断面積が小さくなるほど押出比（ビ
レットＳの断面積／押出形材Ｗの断面積）が大きくなる
ため、高い押出力を付与できる大型の設備を要する。こ
のため、小径の押出形材を製造することが極めて困難で
あり、たとえば小径のワイヤを製造するには、可能な径
の押出形材を押出加工した後、数段階の引抜加工を経て
小径化しなければならない。 （２）押出比を小さくするためにステム６の外径（コン
テナ５の内径）を小さくすると、ビレットＳの容積が小
さくなってしまう。したがって、押出加工できる押出形
材Ｗの長さが短くなってしまうばかりでなく、ビレット
Ｓを頻繁に装填する手間がかかって生産効率が低くな
る。 （３）押出比を小さくしたままビレットＳの容積を保つ
ためには、ビレットＳの長さＬを大きくしなければなら
ないが、この場合、ステム６の高速回転によりビレット
Ｓに後方から入力される熱がビレットＳの前方にまで充
分に達せず、押出加工できなくなってしまうことがあ
る。 （４）これらの問題は、変形抵抗の高い材料（アルミニ
ウム合金だと５０００系合金、７０００系合金）を用い
た場合、特に顕著である。
うな摩擦押出方法では、ワイヤのような小径の押出形材
を押出加工するときに、次のような問題が発生する。 （１）押出形材Ｗの断面積が小さくなるほど押出比（ビ
レットＳの断面積／押出形材Ｗの断面積）が大きくなる
ため、高い押出力を付与できる大型の設備を要する。こ
のため、小径の押出形材を製造することが極めて困難で
あり、たとえば小径のワイヤを製造するには、可能な径
の押出形材を押出加工した後、数段階の引抜加工を経て
小径化しなければならない。 （２）押出比を小さくするためにステム６の外径（コン
テナ５の内径）を小さくすると、ビレットＳの容積が小
さくなってしまう。したがって、押出加工できる押出形
材Ｗの長さが短くなってしまうばかりでなく、ビレット
Ｓを頻繁に装填する手間がかかって生産効率が低くな
る。 （３）押出比を小さくしたままビレットＳの容積を保つ
ためには、ビレットＳの長さＬを大きくしなければなら
ないが、この場合、ステム６の高速回転によりビレット
Ｓに後方から入力される熱がビレットＳの前方にまで充
分に達せず、押出加工できなくなってしまうことがあ
る。 （４）これらの問題は、変形抵抗の高い材料（アルミニ
ウム合金だと５０００系合金、７０００系合金）を用い
た場合、特に顕著である。
【０００６】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、押出圧力をそれ
ほど高くせずとも、連続的かつ効率的に大量の摩擦押出
加工を行うことができる摩擦押出方法を提案することに
ある。また、このような摩擦押出方法に用いられるツー
ルを提案することも目的とする。
ものであり、その目的とするところは、押出圧力をそれ
ほど高くせずとも、連続的かつ効率的に大量の摩擦押出
加工を行うことができる摩擦押出方法を提案することに
ある。また、このような摩擦押出方法に用いられるツー
ルを提案することも目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
摩擦押出方法は、ツールの先端部を金属素材に押圧しな
がら該ツールを回転させることにより前記金属素材を摩
擦攪拌し、これを前記ツールに貫通形成された押出孔に
通すことを特徴とする摩擦押出方法である。
摩擦押出方法は、ツールの先端部を金属素材に押圧しな
がら該ツールを回転させることにより前記金属素材を摩
擦攪拌し、これを前記ツールに貫通形成された押出孔に
通すことを特徴とする摩擦押出方法である。
【０００８】かかる摩擦押出方法は、ツールの先端部を
金属素材に押圧しながら該ツールを回転させることによ
り、押圧面において金属素材に直接的に摩擦熱を発生さ
せて金属素材を塑性流動させ、これをツールに貫通形成
された押出孔に通して、金属素材を押出加工するもので
ある。つまり、図６に示した従来の摩擦押出方法とは逆
に、ビレットに相当する金属素材を固定支持しておき、
これに対して、ダイスに相当するツールを回転押圧する
ものである。このような構成を採用することによって、
金属素材の表面積、断面積、容量等によってツールの先
端部にかかる押出圧力が変わるということがなくなるた
め、連続的に押出形材を大量生産する場合であっても押
出圧力が高くならず、したがって、押出圧力をそれほど
高くせずとも、連続的に大量の摩擦押出加工を行うこと
ができるようになる。また、従来の摩擦押出方法のよう
にビレットの後方で熱を発生させるのではなく、ツール
と金属素材との間で直接的に摩擦熱を発生させる構成で
あるため、必要部位だけに摩擦熱を発生させたエネルギ
ー効率のよい押出加工が可能となる。
金属素材に押圧しながら該ツールを回転させることによ
り、押圧面において金属素材に直接的に摩擦熱を発生さ
せて金属素材を塑性流動させ、これをツールに貫通形成
された押出孔に通して、金属素材を押出加工するもので
ある。つまり、図６に示した従来の摩擦押出方法とは逆
に、ビレットに相当する金属素材を固定支持しておき、
これに対して、ダイスに相当するツールを回転押圧する
ものである。このような構成を採用することによって、
金属素材の表面積、断面積、容量等によってツールの先
端部にかかる押出圧力が変わるということがなくなるた
め、連続的に押出形材を大量生産する場合であっても押
出圧力が高くならず、したがって、押出圧力をそれほど
高くせずとも、連続的に大量の摩擦押出加工を行うこと
ができるようになる。また、従来の摩擦押出方法のよう
にビレットの後方で熱を発生させるのではなく、ツール
と金属素材との間で直接的に摩擦熱を発生させる構成で
あるため、必要部位だけに摩擦熱を発生させたエネルギ
ー効率のよい押出加工が可能となる。
【０００９】また、本発明の請求項２に係る摩擦押出方
法は、請求項１に記載の摩擦押出方法において、ツール
の先端部に、押出孔に連通する凹部が形成されたことを
特徴とし、本発明の請求項５に係る摩擦押出用ツール
は、先端部を通る押出孔が貫通形成されるとともに、前
記先端部に前記押出孔に連通する凹部が形成されたこと
を特徴とする。
法は、請求項１に記載の摩擦押出方法において、ツール
の先端部に、押出孔に連通する凹部が形成されたことを
特徴とし、本発明の請求項５に係る摩擦押出用ツール
は、先端部を通る押出孔が貫通形成されるとともに、前
記先端部に前記押出孔に連通する凹部が形成されたこと
を特徴とする。
【００１０】かかる摩擦押出方法ないし摩擦押出用ツー
ルにおいては、押出孔に連通した凹部がツールの先端部
に形成されているため、摩擦攪拌された金属素材がこの
凹部に溜まってスムーズに押出孔に導入され、エネルギ
ー効率や作業効率が向上する。
ルにおいては、押出孔に連通した凹部がツールの先端部
に形成されているため、摩擦攪拌された金属素材がこの
凹部に溜まってスムーズに押出孔に導入され、エネルギ
ー効率や作業効率が向上する。
【００１１】また、本発明の請求項３に係る摩擦押出方
法は、請求項２に記載の摩擦押出方法において、凹部
が、押出孔に向かって次第に深くなるように形成された
ことを特徴とし、本発明の請求項６に係る摩擦押出用ツ
ールは、請求項５に記載の摩擦押出用ツールにおいて、
凹部が、押出孔に向かって次第に深くなるように形成さ
れたことを特徴とする。
法は、請求項２に記載の摩擦押出方法において、凹部
が、押出孔に向かって次第に深くなるように形成された
ことを特徴とし、本発明の請求項６に係る摩擦押出用ツ
ールは、請求項５に記載の摩擦押出用ツールにおいて、
凹部が、押出孔に向かって次第に深くなるように形成さ
れたことを特徴とする。
【００１２】かかる摩擦押出方法ないし摩擦押出用ツー
ルにおいては、ツールの先端部の凹部が押出孔に向かっ
て次第に深くなるように形成されているため、摩擦攪拌
され凹部に溜まった金属素材が押出孔に導入されやすく
なって、エネルギー効率や作業効率がさらに向上する。
ルにおいては、ツールの先端部の凹部が押出孔に向かっ
て次第に深くなるように形成されているため、摩擦攪拌
され凹部に溜まった金属素材が押出孔に導入されやすく
なって、エネルギー効率や作業効率がさらに向上する。
【００１３】さらに、本発明の請求項４に係る摩擦押出
方法は、請求項２又は請求項３に記載の摩擦押出方法に
おいて、凹部の全部又は一部が、ツールの先端部の外周
縁から押出孔に向かって該ツールの回転方向と逆回転方
向に収束する渦巻形状であることを特徴とし、本発明の
請求項７に係る摩擦押出用ツールは、請求項５又は請求
項６に記載の摩擦押出用ツールにおいて、凹部の全部又
は一部が、該ツールの先端部の外周縁から押出孔に向か
って収束する渦巻形状であることを特徴とする。
方法は、請求項２又は請求項３に記載の摩擦押出方法に
おいて、凹部の全部又は一部が、ツールの先端部の外周
縁から押出孔に向かって該ツールの回転方向と逆回転方
向に収束する渦巻形状であることを特徴とし、本発明の
請求項７に係る摩擦押出用ツールは、請求項５又は請求
項６に記載の摩擦押出用ツールにおいて、凹部の全部又
は一部が、該ツールの先端部の外周縁から押出孔に向か
って収束する渦巻形状であることを特徴とする。
【００１４】かかる摩擦押出方法ないし摩擦押出用ツー
ルによれば、摩擦攪拌された金属素材がツールの回転方
向と逆回転方向に、ツールの外周縁から押出孔に向かっ
て確実に集められ、エネルギー効率や作業効率が格段に
向上する。
ルによれば、摩擦攪拌された金属素材がツールの回転方
向と逆回転方向に、ツールの外周縁から押出孔に向かっ
て確実に集められ、エネルギー効率や作業効率が格段に
向上する。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しつつ、本
発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、説明におい
て、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省
略するものとする。
発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、説明におい
て、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省
略するものとする。
【００１６】図１は、本発明に係る摩擦押出方法の一実
施形態を示す斜視図であり、略円柱形のツール１の先端
部２をアルミニウム合金等からなる素材板Ｓに押し付け
るとともにその中心軸ＣＬまわりに高速回転させながら
素材板Ｓの表面に沿って移動させていくことにより、素
材板Ｓの表面素材を摩擦攪拌し、これをツール１の押出
孔３に導入してその後端から連続的に押し出し、アルミ
合金製の断面円形の押出形材Ｗ（たとえばワイヤ）を押
出加工するものである。
施形態を示す斜視図であり、略円柱形のツール１の先端
部２をアルミニウム合金等からなる素材板Ｓに押し付け
るとともにその中心軸ＣＬまわりに高速回転させながら
素材板Ｓの表面に沿って移動させていくことにより、素
材板Ｓの表面素材を摩擦攪拌し、これをツール１の押出
孔３に導入してその後端から連続的に押し出し、アルミ
合金製の断面円形の押出形材Ｗ（たとえばワイヤ）を押
出加工するものである。
【００１７】図２（ａ）はツール１の先端部２の平面図
であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図であ
る。これらの図に示すように、押出孔３は断面円形であ
り、その中心軸がツール１の断面中心軸ＣＬと一致する
ように、ツール１の前後方向に貫通形成されている。押
出孔３の断面径は、入口がｄ1で、そこから次第に小さ
くなってｄ2となり、さらに奥に進むとｄ3となる（ｄ2
＜ｄ1＜ｄ3）。
であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図であ
る。これらの図に示すように、押出孔３は断面円形であ
り、その中心軸がツール１の断面中心軸ＣＬと一致する
ように、ツール１の前後方向に貫通形成されている。押
出孔３の断面径は、入口がｄ1で、そこから次第に小さ
くなってｄ2となり、さらに奥に進むとｄ3となる（ｄ2
＜ｄ1＜ｄ3）。
【００１８】また、ツール１の先端部２には、押出孔３
に連通する凹部４が形成されている。この凹部４は、摩
擦攪拌により塑性流動化された素材を溜めてこれをツー
ル１の中心の押出孔３に向かって寄せ集める機能を果た
す。具体的には、この凹部４は、ツール１の先端部２の
外周部に形成された第一凹部４ａと、この第一凹部４ａ
の内側で押出孔３の周囲に形成された第二凹部４ｃとで
構成されている。ここで、第二凹部４ｃは第一凹部４ａ
よりも一段深く形成されている。そして、第一凹部４ａ
は、ツール１の外周縁から押出孔３に向かって第二凹部
４ｃに連通するように、ツール１の回転方向と逆回転方
向に収束する渦巻形状となっている。さらに、この第一
凹部４ａは、断面視で角度θをもって、押出孔３に向か
って次第に深くなるように傾斜形成されている。このと
きの傾斜角度θは、後述するように５°以上３０°未満
の範囲であることが望ましい。
に連通する凹部４が形成されている。この凹部４は、摩
擦攪拌により塑性流動化された素材を溜めてこれをツー
ル１の中心の押出孔３に向かって寄せ集める機能を果た
す。具体的には、この凹部４は、ツール１の先端部２の
外周部に形成された第一凹部４ａと、この第一凹部４ａ
の内側で押出孔３の周囲に形成された第二凹部４ｃとで
構成されている。ここで、第二凹部４ｃは第一凹部４ａ
よりも一段深く形成されている。そして、第一凹部４ａ
は、ツール１の外周縁から押出孔３に向かって第二凹部
４ｃに連通するように、ツール１の回転方向と逆回転方
向に収束する渦巻形状となっている。さらに、この第一
凹部４ａは、断面視で角度θをもって、押出孔３に向か
って次第に深くなるように傾斜形成されている。このと
きの傾斜角度θは、後述するように５°以上３０°未満
の範囲であることが望ましい。
【００１９】したがって、ツール１を中心軸ＣＬまわり
に高速回転させつつその先端部２を素材板Ｓに押圧して
いくと、押圧面における金属素材はツール１の先端部２
の肩部との摩擦熱により溶融温度以下で塑性流動し、こ
れがツール１の外周縁から第一凹部４ａに取り込まれ
る。第一凹部４ａに取り込まれた金属素材は、第一凹部
４ａの押出孔３に向かっての傾斜および押出孔３に向か
って収束する渦巻形状に形成された第一凹部４ａを渦巻
方向と逆方向に回転させることにより生ずる押出孔３方
向への求心力によって押出孔３方向に誘導されて、第二
凹部４ｃに溜まる。第二凹部４ｃに溜まった金属素材
は、押出孔３に導入され、押出孔３を通過する間に冷却
されて、その後端から径ｄ2のアルミ合金製の押出形材
Ｗとして押し出される。
に高速回転させつつその先端部２を素材板Ｓに押圧して
いくと、押圧面における金属素材はツール１の先端部２
の肩部との摩擦熱により溶融温度以下で塑性流動し、こ
れがツール１の外周縁から第一凹部４ａに取り込まれ
る。第一凹部４ａに取り込まれた金属素材は、第一凹部
４ａの押出孔３に向かっての傾斜および押出孔３に向か
って収束する渦巻形状に形成された第一凹部４ａを渦巻
方向と逆方向に回転させることにより生ずる押出孔３方
向への求心力によって押出孔３方向に誘導されて、第二
凹部４ｃに溜まる。第二凹部４ｃに溜まった金属素材
は、押出孔３に導入され、押出孔３を通過する間に冷却
されて、その後端から径ｄ2のアルミ合金製の押出形材
Ｗとして押し出される。
【００２０】以上のように、ツール１の先端部２を素材
板Ｓに押圧しながらこれをその中心軸ＣＬまわりに高速
回転させることにより、押圧面における素材板Ｓの金属
素材を摩擦攪拌し、これをツール１の押出孔３から導出
するという構成を採用すれば、塑性流動させるのに必要
十分な先端部２の面積を有するツール１を用いて押出孔
３の近傍で直接的に素材板Ｓに摩擦熱を発生させるた
め、従来の摩擦押出方法よりも小さな入熱量でエネルギ
ー効率のよい押出加工が可能となる。また、素材板Ｓの
表面積、断面積、容量等を増加させてもツール１の先端
部２にかかる押出圧力は変わらないため、ツール１を素
材板Ｓの表面に沿って連続的に移動させていけば、無限
長（理論的には、素材板Ｓが消耗され尽くすまで）の押
出形材Ｗを容易に生産することができる。
板Ｓに押圧しながらこれをその中心軸ＣＬまわりに高速
回転させることにより、押圧面における素材板Ｓの金属
素材を摩擦攪拌し、これをツール１の押出孔３から導出
するという構成を採用すれば、塑性流動させるのに必要
十分な先端部２の面積を有するツール１を用いて押出孔
３の近傍で直接的に素材板Ｓに摩擦熱を発生させるた
め、従来の摩擦押出方法よりも小さな入熱量でエネルギ
ー効率のよい押出加工が可能となる。また、素材板Ｓの
表面積、断面積、容量等を増加させてもツール１の先端
部２にかかる押出圧力は変わらないため、ツール１を素
材板Ｓの表面に沿って連続的に移動させていけば、無限
長（理論的には、素材板Ｓが消耗され尽くすまで）の押
出形材Ｗを容易に生産することができる。
【００２１】また、本実施形態のような小径の押出形材
Ｗ（たとえばワイヤ）の場合、従来の押出加工のみで製
造するのは困難で、可能な径の押出形材を加工した後、
数段階の引抜加工で小径化する必要があったが、本発明
によれば、最終径に近い径まで一度で押出加工でき、引
抜加工は寸法精度を出す目的で用いるのみで済むため、
作業効率が大幅に改善される。
Ｗ（たとえばワイヤ）の場合、従来の押出加工のみで製
造するのは困難で、可能な径の押出形材を加工した後、
数段階の引抜加工で小径化する必要があったが、本発明
によれば、最終径に近い径まで一度で押出加工でき、引
抜加工は寸法精度を出す目的で用いるのみで済むため、
作業効率が大幅に改善される。
【００２２】なお、本発明は、本実施形態に限定され
ず、様々な変更を加えられる。例えば、押出孔３の断面
形は円に限定されず、中空円やその他の任意の断面形と
することが可能であり、しかも押出孔３をツール１の断
面に対して偏心配置することもできる。また、ツール１
の外形は円柱形に限定されず、任意の形状とすることが
できる。さらに、ツール１の回転軸はツール１の断面の
中心軸ＣＬに限らず、押出孔３の断面中心と一致させて
もよいし、そうでなくてもよい。ただし、ツール１の回
転効率の観点や摩擦攪拌された金属素材の押出孔への導
入の容易性といった観点からは、上記実施形態に示すよ
うにツール１の外形を円柱形とし、断面形が円（中空円
でもよい）の押出孔３をツール１の中心に配置するとと
もに、ツール１の回転軸をその断面の中心軸ＣＬと一致
させることが望ましい。なお、ツール１の先端部２の向
きは任意であって下向きに限らず、横向きでも上向きで
もよいことはいうまでもない。
ず、様々な変更を加えられる。例えば、押出孔３の断面
形は円に限定されず、中空円やその他の任意の断面形と
することが可能であり、しかも押出孔３をツール１の断
面に対して偏心配置することもできる。また、ツール１
の外形は円柱形に限定されず、任意の形状とすることが
できる。さらに、ツール１の回転軸はツール１の断面の
中心軸ＣＬに限らず、押出孔３の断面中心と一致させて
もよいし、そうでなくてもよい。ただし、ツール１の回
転効率の観点や摩擦攪拌された金属素材の押出孔への導
入の容易性といった観点からは、上記実施形態に示すよ
うにツール１の外形を円柱形とし、断面形が円（中空円
でもよい）の押出孔３をツール１の中心に配置するとと
もに、ツール１の回転軸をその断面の中心軸ＣＬと一致
させることが望ましい。なお、ツール１の先端部２の向
きは任意であって下向きに限らず、横向きでも上向きで
もよいことはいうまでもない。
【００２３】また、ツール１の先端部２の形状は、図
３、図４に示すように、他にも種々の態様が挙げられ
る。図３（ａ）に示す凹部４は、肩部２ａの傾斜によっ
て形成されたものである（図３（ａ１）参照）。図３
（ｂ）〜（ｅ）に示す凹部４は、図２に示したツールの
第一凹部４ａに相当する部分が渦巻形状になっていない
ものである。これらの例において、図２に示したツール
の第二凹部４ｃに相当する部分は、図示のようにツール
１の中心軸ＣＬに垂直な平坦面であってもよいし、押出
孔３に向かって次第に深くなるように傾斜形成されてい
てもよい。一方、肩部２ａは、図３（ｂ１），（ｃ
１），（ｄ１），（ｅ１）に示すようにツール１の中心
軸ＣＬに垂直な面に対して傾斜形成されていることが望
ましい。
３、図４に示すように、他にも種々の態様が挙げられ
る。図３（ａ）に示す凹部４は、肩部２ａの傾斜によっ
て形成されたものである（図３（ａ１）参照）。図３
（ｂ）〜（ｅ）に示す凹部４は、図２に示したツールの
第一凹部４ａに相当する部分が渦巻形状になっていない
ものである。これらの例において、図２に示したツール
の第二凹部４ｃに相当する部分は、図示のようにツール
１の中心軸ＣＬに垂直な平坦面であってもよいし、押出
孔３に向かって次第に深くなるように傾斜形成されてい
てもよい。一方、肩部２ａは、図３（ｂ１），（ｃ
１），（ｄ１），（ｅ１）に示すようにツール１の中心
軸ＣＬに垂直な面に対して傾斜形成されていることが望
ましい。
【００２４】図４（ｆ），（ｇ）に示す凹部４は、図２
に示したツールの第二凹部４ｃに相当する部分がなく、
外周縁から押出孔３に向かって収束する渦巻形状の第一
凹部だけで形成されている。これらの例において図２に
示したツールの第一凹部４ａに相当する部分は、図４
（ｆ１）、（ｇ１）に示すようにツール１の中心軸ＣＬ
に垂直な平坦面であってもよいし、図４（ｆ２）、（ｇ
２）に示すように押出孔３に向かって次第に深くなるよ
うに傾斜形成されていてもよい。
に示したツールの第二凹部４ｃに相当する部分がなく、
外周縁から押出孔３に向かって収束する渦巻形状の第一
凹部だけで形成されている。これらの例において図２に
示したツールの第一凹部４ａに相当する部分は、図４
（ｆ１）、（ｇ１）に示すようにツール１の中心軸ＣＬ
に垂直な平坦面であってもよいし、図４（ｆ２）、（ｇ
２）に示すように押出孔３に向かって次第に深くなるよ
うに傾斜形成されていてもよい。
【００２５】
【実施例】凹部の傾斜角度θの適正値を求めるべく、θ
を様々に変化させたツールを用いて摩擦押出を行った。
ツールの先端部の形状は、図３（ａ）に示したパターン
（ツールタイプａ）、図４（ｆ）に示したパターン（ツ
ールタイプｆ）とした。ツールの外径は２５mm、押出孔
の径ｄ2は３．２mmとした。また、素材板は板厚１０mm
の１１００系アルミニウム合金を用いた。ツールの回転
数は８９０rpmとし、移動速度を２００mm／minとした。
結果を表１に示す。
を様々に変化させたツールを用いて摩擦押出を行った。
ツールの先端部の形状は、図３（ａ）に示したパターン
（ツールタイプａ）、図４（ｆ）に示したパターン（ツ
ールタイプｆ）とした。ツールの外径は２５mm、押出孔
の径ｄ2は３．２mmとした。また、素材板は板厚１０mm
の１１００系アルミニウム合金を用いた。ツールの回転
数は８９０rpmとし、移動速度を２００mm／minとした。
結果を表１に示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】ツールタイプａにおいてθ＝０、つまり肩
部の傾斜のないツールを用いたときには、摩擦押出によ
る押出形材を得ることができなかった（比較例２）。５
≦θ≦２０のときには、内部に欠陥のない押出形材を得
ることができた（実施例１〜３）。θ＝３０のときに
は、摩擦押出は可能であったが、加工された押出形材の
内部に欠陥がみられた（比較例１）。このことから、傾
斜角度θは５≦θ＜３０が望ましいことが分かる。ただ
し、実施例４、実施例５から、渦巻形状の凹部を有する
ツール（図４（ｆ），（ｇ）参照）の場合には、θ＝０
でも良好な摩擦押出加工が可能であることが分かる。
部の傾斜のないツールを用いたときには、摩擦押出によ
る押出形材を得ることができなかった（比較例２）。５
≦θ≦２０のときには、内部に欠陥のない押出形材を得
ることができた（実施例１〜３）。θ＝３０のときに
は、摩擦押出は可能であったが、加工された押出形材の
内部に欠陥がみられた（比較例１）。このことから、傾
斜角度θは５≦θ＜３０が望ましいことが分かる。ただ
し、実施例４、実施例５から、渦巻形状の凹部を有する
ツール（図４（ｆ），（ｇ）参照）の場合には、θ＝０
でも良好な摩擦押出加工が可能であることが分かる。
【００２８】
【発明の効果】以上のように、請求項１に係る摩擦押出
方法によれば、金属素材の表面積、断面積、容量等によ
ってツールの先端部にかかる押出圧力が変わるというこ
とがなくなるため、連続的に押出形材を大量生産する場
合であっても押出圧力が高くならず、したがって、押出
圧力をそれほど高くせずとも、連続的に大量の摩擦押出
加工を行うことができるようになる。また、ツールと金
属素材との間で直接的に摩擦熱を発生させる構成である
ため、必要部位だけに摩擦熱を発生させたエネルギー効
率のよい押出加工が可能となる。
方法によれば、金属素材の表面積、断面積、容量等によ
ってツールの先端部にかかる押出圧力が変わるというこ
とがなくなるため、連続的に押出形材を大量生産する場
合であっても押出圧力が高くならず、したがって、押出
圧力をそれほど高くせずとも、連続的に大量の摩擦押出
加工を行うことができるようになる。また、ツールと金
属素材との間で直接的に摩擦熱を発生させる構成である
ため、必要部位だけに摩擦熱を発生させたエネルギー効
率のよい押出加工が可能となる。
【００２９】また、請求項２又は請求項５に係る発明に
よれば、摩擦攪拌された金属素材が凹部に溜まってスム
ーズに押出孔に導入され、エネルギー効率や作業効率が
向上する。
よれば、摩擦攪拌された金属素材が凹部に溜まってスム
ーズに押出孔に導入され、エネルギー効率や作業効率が
向上する。
【００３０】また、請求項３又は請求項６に係る発明に
よれば、摩擦攪拌され凹部に溜まった金属素材が押出孔
に導入されやすくなって、エネルギー効率や作業効率が
さらに向上する。
よれば、摩擦攪拌され凹部に溜まった金属素材が押出孔
に導入されやすくなって、エネルギー効率や作業効率が
さらに向上する。
【００３１】また、請求項４又は請求項７に係る発明に
よれば、摩擦攪拌された金属素材がツールの回転方向と
逆回転方向に、ツールの外周縁から押出孔に向かって確
実に集められ、エネルギー効率や作業効率が格段に向上
する。
よれば、摩擦攪拌された金属素材がツールの回転方向と
逆回転方向に、ツールの外周縁から押出孔に向かって確
実に集められ、エネルギー効率や作業効率が格段に向上
する。
【図１】本発明に係る摩擦押出方法の一実施形態を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図２】（ａ）は図１のツールの先端部の平面図であ
り、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
り、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】ツールの先端部の他の実施形態を表すための、
ツールの先端部の平面図及び断面図である。
ツールの先端部の平面図及び断面図である。
【図４】ツールの先端部の他の実施形態を表すための、
ツールの先端部の平面図及び断面図である。
ツールの先端部の平面図及び断面図である。
【図５】従来の押出加工方法を説明する断面図である。
【図６】従来の摩擦押出方法を説明する断面図である。
１ … ツール １’ … ダイス ２ … （ツールの）先端部 ２ａ … 肩部 ３ … 押出孔 ３’ … 成形隙間 ４ … 凹部 ４ａ … 第一凹部 ４ｂ … 渦巻凸部 ４ｃ … 第二凹部 ５ … コンテナ ６ … ステム ＣＬ … 中心軸 Ｓ … 素材板（ビレット） Ｗ … 押出形材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牧田 慎也 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 AA04 AA06 QA01
Claims (7)
- 【請求項１】 ツールの先端部を金属素材に押圧しなが
ら該ツールを回転させることにより前記金属素材を摩擦
攪拌し、これを前記ツールに貫通形成された押出孔に通
すことを特徴とする摩擦押出方法。 - 【請求項２】 前記ツールの先端部に、前記押出孔に連
通する凹部が形成されたことを特徴とする請求項１に記
載の摩擦押出方法。 - 【請求項３】 前記凹部が、前記押出孔に向かって次第
に深くなるように形成されたことを特徴とする請求項２
に記載の摩擦押出方法。 - 【請求項４】 前記凹部の全部又は一部が、前記ツール
の先端部の外周縁から前記押出孔に向かって該ツールの
回転方向と逆回転方向に収束する渦巻形状であることを
特徴とする請求項２又は請求項３に記載の摩擦押出方
法。 - 【請求項５】 先端部を通る押出孔が貫通形成されると
ともに、前記先端部に前記押出孔に連通する凹部が形成
されたことを特徴とする摩擦押出用ツール。 - 【請求項６】 前記凹部が、前記押出孔に向かって次第
に深くなるように形成されたことを特徴とする請求項５
に記載の摩擦押出用ツール。 - 【請求項７】 前記凹部の全部又は一部が、該ツールの
先端部の外周縁から前記押出孔に向かって収束する渦巻
形状であることを特徴とする請求項５又は請求項６に記
載の摩擦押出用ツール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001167681A JP4742447B2 (ja) | 2001-06-04 | 2001-06-04 | 摩擦押出方法及び該方法に用いるツール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001167681A JP4742447B2 (ja) | 2001-06-04 | 2001-06-04 | 摩擦押出方法及び該方法に用いるツール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002361320A true JP2002361320A (ja) | 2002-12-17 |
| JP4742447B2 JP4742447B2 (ja) | 2011-08-10 |
Family
ID=19010036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001167681A Expired - Fee Related JP4742447B2 (ja) | 2001-06-04 | 2001-06-04 | 摩擦押出方法及び該方法に用いるツール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4742447B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011067835A (ja) * | 2009-09-25 | 2011-04-07 | Fujitsu Ltd | 金属加工方法及びボス形成冶具 |
| TWI455768B (zh) * | 2010-01-29 | 2014-10-11 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | 摩擦攪拌成形方法 |
| CN109311119A (zh) * | 2016-05-13 | 2019-02-05 | 海邦得股份公司 | 固态挤压和粘合工具 |
| CN111151760A (zh) * | 2020-01-20 | 2020-05-15 | 哈尔滨工业大学 | 一种形变驱动固相挤压装置及用该装置一步法制备合金棒材的方法 |
| CN112041111A (zh) * | 2018-07-19 | 2020-12-04 | 日本轻金属株式会社 | 液冷套的制造方法 |
| JP7008391B2 (ja) | 2017-12-26 | 2022-02-10 | 株式会社Uacj | 押出複合材の製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04228221A (ja) * | 1990-06-06 | 1992-08-18 | Welding Inst:The | 複合材料の成形方法 |
-
2001
- 2001-06-04 JP JP2001167681A patent/JP4742447B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04228221A (ja) * | 1990-06-06 | 1992-08-18 | Welding Inst:The | 複合材料の成形方法 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011067835A (ja) * | 2009-09-25 | 2011-04-07 | Fujitsu Ltd | 金属加工方法及びボス形成冶具 |
| TWI455768B (zh) * | 2010-01-29 | 2014-10-11 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | 摩擦攪拌成形方法 |
| CN109311119A (zh) * | 2016-05-13 | 2019-02-05 | 海邦得股份公司 | 固态挤压和粘合工具 |
| JP7008391B2 (ja) | 2017-12-26 | 2022-02-10 | 株式会社Uacj | 押出複合材の製造方法 |
| CN112041111A (zh) * | 2018-07-19 | 2020-12-04 | 日本轻金属株式会社 | 液冷套的制造方法 |
| CN112041111B (zh) * | 2018-07-19 | 2022-03-08 | 日本轻金属株式会社 | 液冷套的制造方法 |
| CN111151760A (zh) * | 2020-01-20 | 2020-05-15 | 哈尔滨工业大学 | 一种形变驱动固相挤压装置及用该装置一步法制备合金棒材的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4742447B2 (ja) | 2011-08-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20090133262A1 (en) | Method for Producing Outer Ring Member of Constant Velocity Universal Joint | |
| JP2009220153A (ja) | 内面螺旋溝付管の製造方法及びその装置 | |
| JP2002361320A (ja) | 摩擦押出方法及び該方法に用いるツール | |
| US3517536A (en) | Method of machining the inside wall of a tube | |
| JP3945080B2 (ja) | 多孔管の製造方法 | |
| JP2008229721A (ja) | 穴部を具備する成型品、及びそのバーリング加工方法 | |
| JPH0890135A (ja) | 継手金具及び該中間品の製造方法 | |
| JPH11290937A (ja) | ＮｉＴｉ合金パイプの製造方法 | |
| US6233998B1 (en) | Easy mode pipe-reducing device | |
| JP2001062511A (ja) | 中空形材押出ダイスおよび中空形材 | |
| JP5720241B2 (ja) | 揺動鍛造装置および揺動鍛造方法を用いた穿孔方法 | |
| JP2000343171A (ja) | 前方押出鍛造方法 | |
| JP6304648B2 (ja) | 金属粉末及び金属粉末の製造方法 | |
| JPH10225715A (ja) | 偏平多孔管押出用ダイス | |
| JP2006000923A (ja) | 軸部材の製造方法 | |
| JPH11319934A (ja) | 内面溝付管の製造方法及びその装置 | |
| RU2222407C2 (ru) | Матрица для редуцирования | |
| CN202851848U (zh) | 滚珠丝杠 | |
| JP4938504B2 (ja) | 金属材料の押出成形用ダイス | |
| US20040244197A1 (en) | Two-piece wheel and method of producing the same | |
| JPS62107908A (ja) | 硬質金属又はセラミック製のドリル中間製品の製作法及び押出しプレス工具 | |
| JP2001079610A (ja) | 中空形材押出ダイス及び中空押出形材 | |
| RU2240202C2 (ru) | Способ изготовления полых деталей | |
| JPH1110268A (ja) | 外面溝付管の製造方法 | |
| JP2001300684A (ja) | ステンレス製カップ状部品の熱間鍛造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071220 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20101111 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101130 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110120 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110412 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110425 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140520 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |