JP2004306124A - 金属製中空材の押出ダイスと押出ダイス用マンドレル - Google Patents
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Abstract
【課題】金属製中空材の押出ダイスとして、製造及び維持コストを低減でき、中空材の中空部の断面形状に制約がなく、マンドレルにクラックや欠損を生じにくく、加工性に優れたものを提供する。
【解決手段】雄型２の環状ベース部２０内に雌型３が嵌合され、環状ベース部２０のブリッジ部２１中央のマンドレル保持孔２７に、成形凸部１０…を有するマンドレル１Ａが差し込み保持される押出ダイスにおいて、マンドレル１Ａが、押出方向側に開いたコ字形の保持枠部１３を有する本体ピース１１と、成形凸部１０…を備えた先部ピース１２とで構成され、先部ピースが保持枠部１３に対して抜出不能に嵌着されている。
【選択図】 図２
【解決手段】雄型２の環状ベース部２０内に雌型３が嵌合され、環状ベース部２０のブリッジ部２１中央のマンドレル保持孔２７に、成形凸部１０…を有するマンドレル１Ａが差し込み保持される押出ダイスにおいて、マンドレル１Ａが、押出方向側に開いたコ字形の保持枠部１３を有する本体ピース１１と、成形凸部１０…を備えた先部ピース１２とで構成され、先部ピースが保持枠部１３に対して抜出不能に嵌着されている。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばエアコンディショナー用熱交換器の熱交換管路に用いられるアルミニウム製偏平多孔チューブ等の金属製中空材を製作するための押出ダイスと、この押出ダイスに使用するマンドレルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アルミニウム製偏平多孔チューブの如き金属製中空材の押出ダイスとして、図１８に示すように、中空材の中空部を成形する雄型１０１と、雄型１０１の環状ベース部１０３内に嵌合されて、中空材１の外周部を成形する雌型１０２とを備えたものがある。
【０００３】
この押出ダイスは、雄型１０１の環状ベース部１０３の後面（上流側面）に跨設されたブリッジ部１０４の中央に、前後方向へ貫通するマンドレル保持孔１０５を形成し、マンドレル基体部１０６の先端部が成形凸部１０７として櫛刃状に加工されているマンドレル１０８を前記マンドレル保持孔１０５に後方側から差し込み保持し、前記環状ベース部１０３の軸芯位置で前後方向へ貫通する成形孔１０９を有する雌型を、前記環状ベース部１０３における雌型嵌合孔１１０に内嵌して両型１０２，１０３を同心状に結合することにより、前記成形凸部１０７と雌型成形孔１０９との間に、押出加工しようとする中空材の横断面形状に対応した成形隙間１１１が形成されるように構成されている。
【０００４】
そして、マンドレル１０８は、成形凸部１０７に成形時の高い押出圧力に耐えて成形精度を保つための高い剛性が要求されることから、その構成材として超硬合金やセラミックスなどの超硬材が使用されるのが通例である（例えば、特許文献１，２等）。
【０００５】
しかるに、従来の超硬材からなるマンドレル１０８では、超硬材が高価であるため、部品コストが高くつく上、靱性に乏しい超硬材にクラックを生じ易く、このクラックの発生や成形凸部１０７の損傷により、マンドレル１０８全体を交換しなければならず、ランニングコストが高くなるといった問題があった。
【０００６】
そこで、この発明者は先に、中空材の押出ダイスとして、複数に分割されたマンドレル基体部と、マンドレル基体部の前後方向に沿って配設される複数の剛性ピンとでマンドレルを構成すると共に、これら剛性ピンを各先端部がマンドレル基体部の先端面から前記成形凸部として突出した状態で、前記マンドレル基体部の分割体で挟持するようにしたものを提案している（特許文献３）。
【０００７】
このようなマンドレル基体部の分割体と剛性ピンとからなる組合せ形態のマンドレルにおいては、成形凸部を構成する剛性ピンのみを超硬材とし、マンドレル基体部にはダイス鋼のような安価な硬材を使用できるため、マンドレル全体の部品コストを低減できると共に、成形凸部が損耗した際には、その成形凸部を有する剛性ピンのみを交換すればよく、他の剛性ピン及びマンドレル基体部は継続使用できるから、ランニングコストも大きく削減できるという利点がある。
【０００８】
【特許文献１】
特許第２５６４０７５号公報
【特許文献２】
特許第２５６４０７６号公報
【特許文献３】
特許出願公開２００１−１９１１０９公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記提案に係る組合せ形態のマンドレルは、先端部を成形凸部とする複数の剛性ピンをマンドレル基体部の分割体で挟持する構造上から、中空材の中空部の断面形状が非円形である場合には適用しにくく、複数の剛性ピンが個々には高剛性であっても互いに分離独立しているために相互の配置精度を充分には確保できず、特に複数の断面矩形の中空部が相互間に薄肉の隔壁部を介して配置する中空材では、該隔壁部を精度よく設定することが困難であり、また超硬材は硬い反面で靱性に乏しいため、独立した細いピン形態では欠損や折損を生じ易いという難点があった。
【００１０】
この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、金属製中空材の押出ダイスとして、製造及び維持コストを低減できる上、中空材の中空部の断面形状に制約がなく、矩形の中空部間に薄肉の隔壁部を有するような中空材の製作にも好適に適用でき、且つマンドレルにクラックや欠損を生じにくく、加工性に優れたものを提供すると共に、このような押出ダイスに好適に使用できるマンドレルを提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、この発明に係る金属製中空材の押出ダイスは、金属製中空材の中空部を成形する雄型と、雄型の環状ベース部内に嵌合されて、中空材の外周部を成形する雌型とが備えられ、前記環状ベース部のブリッジ部中央に前後方向へ貫通して形成されたマンドレル保持孔に、成形凸部を有するマンドレルが差し込み保持されてなるものにおいて、前記マンドレルは、押出方向側に開いたコ字形の保持枠部を有する本体ピースと、前記成形凸部を備えた先部ピースとで構成され、前記先部ピースは、本体ピースの前記保持枠部に対し、成形凸部が当該本体ピースの前端から突出した状態で抜出不能に嵌着されていることを特徴としている。
【００１２】
上記構成の押出ダイスによれば、マンドレルが本体ピースと先部ピースとで構成されるから、高い剛性が必要な成形凸部を備える先部ピース側に超硬材を使用し、本体ピースにはダイス鋼や高速度鋼（ハイス）のような安価な硬質材を用いることにより、マンドレル全体の部品コストを低減できると共に、成形凸部が損耗した場合には、先部ピース側を交換するだけでよく、本体ピースは継続使用できるために経済的である。また、マンドレルに複数の成形凸部を設ける構成では、これらの成形凸部を先部ピース側の超硬材にワイヤーカット放電加工等で一体形成でき、一つの剛体となった複数の成形凸部の相互の配置精度が確保されるから、例えば矩形の中空部間の薄肉の隔壁部も精度よく設定可能となる。一方、ダイス鋼や高速度鋼は超硬材に比べて靱性が高く加工性もよいから、これらを用いた本体ピースは、クラックを生じにくく、且つ所用の形状のものを容易に製作できる。
【００１３】
しかして、マンドレルの先部ピースは、超硬材の一体物にて構成するか、もしくは、成形凸部を備えた超硬材からなる中間部材と、この中間部材を両側から挟む超硬材以外の硬質材からなる一対の挟着部材とで構成するのがよい。前者の構成では、先部ピースが単一材からなるため、マンドレルの組立製作を容易に行える。一方、後者の構成では、中間部材のみに超硬材を用いるために、材料コストをより低減できると共に、挟着部材にダイス鋼や高速度鋼を用いることにより、中間部材として薄肉化した超硬材の脆さが両側から挟む挟着部材の靱性によって補われ、該中間部材のクラックが防止され、先部ピース全体として充分な強度を確保できる。
【００１４】
また、マンドレルは、本体ピースの保持枠部が両側の内側面をテーパーとして奥拡がりの内側形状を備えると共に、この保持枠部に対して先部ピースの嵌合部が密接状態に適嵌する形状を備える構成とすれば、該本体ピースに対する先部ピースの確実な抜け止めを果たせると共に、成形時の先部ピースに加わる押出圧力を両ピースの接合したテーパー面全体で受け止めることになるから、該押出圧力の局所的な集中による先部ピースのクラックや欠けが防止される。
【００１５】
更に、マンドレルは、全体が偏平な形態で、その幅方向に沿って櫛刃状に並列配置した複数の断面矩形の成形凸部を有する構成とすれば、熱交換器の熱交換管路等に用いられる偏平多孔チューブとして、特に複数の矩形の中空部が薄肉の隔壁部を介して並列した形態のものを容易に精度よく製作できる。
【００１６】
この発明に係る第一の押出ダイス用マンドレルは、押出方向側に開いたコ字形の保持枠部を有する本体ピースと、この本体ピースの保持枠部に抜出不能に嵌着され、当該本体ピースの前端から突出する成形凸部を有する先部ピースとを備え、先部ピースが超硬材の一体物からなり、本体ピースが超硬材以外の硬質材からなるものとしている。また、この発明に係る第二の押出ダイス用マンドレルは、押出方向側に開いたコ字形の保持枠部を有する本体ピースと、この本体ピースの保持枠部に抜出不能に嵌着され、当該本体ピースの前端から突出する成形凸部を有する先部ピースとを備え、先部ピースが前記成形凸部を設けた中間部材と該中間部材を両側から挟む一対の挟着部材とで構成され、前記中間部材が超硬材からなると共に、本体ピース及び前記挟着部材が超硬材以外の硬質材からなるものとしている。
【００１７】
上記第一及び第二のマンドレルは、本体ピースと先部ピースとに分割構成され、第一のマンドレルでは先部ピースのみが、第二のマンドレルでは先部ピースの中間部材のみが超硬材からなり、本体ピース及び第二のマンドレルにおける貼着部材には安価なダイス鋼等を用いればよいから、マンドレル全体としての材料コストを低減できると共に、超硬材からなる部材に成形凸部を有するので、成形凸部は高い押出圧力に耐えて成形精度を保つための充分な硬度を持ち、上述した押出ダイスに好適に使用できる。また、これら第一及び第二のマンドレルでは、先部ピース側に成形凸部を備えるから、本体ピースを共通部品として、成形凸部の大きさ、形状、配置間隔、本数等が異なる先部ピースと組合せることができる。
【００１８】
しかして、第一のマンドレルは、先部ピースが単一材からなるため、マンドレルの組立製作を容易に行える。一方、第二のマンドレルは、挟着部材にダイス鋼や高速度鋼を用いることにより、中間部材として薄肉化した超硬材の脆さが両側から挟む挟着部材の靱性によって補われ、該中間部材のクラックが防止され、先部ピース全体として充分な強度を確保できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明をエアコンディショナー用熱交換器に用いられるアルミニウム製の多孔偏平チューブを製作する押出ダイスに適用した実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。なお、以下の説明において、前後の方向は、押出方向を基準にして押出下流側を前、同上流側を後とする。
【００２０】
図１〜図１２は第一実施形態、図１３〜１５は第二実施形態を示す。しかして、これら実施形態では、図１６に示すように複数の矩形（図では正方形）の中空部Ｈ…が各々薄肉の隔壁部Ｗ１ を介して幅方向に並列配置した多孔偏平チューブＴの製作に用いる押出ダイスとして、該チューブＴの複数本を同時押出する、いわゆる複数本同時押出タイプのものを例示している。
【００２１】
第一実施形態の押出ダイスは、図１ないし図３に示すように、一対の雄型２及び雌型３、ホールド用金型部材４、流れ制御用金型部材５、バッカー６を備えている。
【００２２】
各雄型２は、図１６で示す多孔偏平チューブＴの中空部Ｈ…を形成するもので、環状ベース部２０と、ブリッジ部２１と、成形凸部１０…を有するマンドレル１Ａとを備えている。そして、環状ベース部２０とブリッジ部２１とは超硬合金やセラミックス等の超硬材からなる一体物として製作されているが、この一体物に対してマンドレル１Ａは独立部品となっている。
【００２３】
この雄型２の環状ベース部２０は、その軸孔２２内における当該ベース部２０の後端寄りの位置に、前方に面する環状段部２３が設けられ、この環状段部２３よりも前方側が相対的に径大な雌型嵌合孔部２２ａを構成している。そして、この雌型嵌合孔部２２ａには、雌型３を周方向において位置決めするための軸線方向に指向したキー溝２４，２４が設けられている。また、環状ベース部２０には、外周側の後端寄りに位置して、後方に面する環状段部２５が設けられると共に、周方向に４つのノックピン通し孔２６・・・が貫通形成されている。
【００２４】
ブリッジ部２１は、軸芯上にマンドレル１Ａを保持するもので、環状ベース部２０の後端面から後方に突出する態様において、当該ベース部２０の軸孔２２を径方向に横切るように跨設されており、その中間部の前縁位置が軸孔２２内の環状段部２３よりも後方に設定されている。そして、このブリッジ部２１の中間部には、前後方向へ貫通した横長スリット状のマンドレル保持孔２７が形成されており、このマンドレル保持孔２７の後端開口側には、幅方向両側外方へ切れ込む係止段部２７ａ，２７ａがそれぞれ形成されている。また、このブリッジ部２１の中間部の前縁側２１ａは、押出材料の流れをスムーズにさせるために、図３に示すように先細りテーパー状に形成されている。
【００２５】
マンドレル１Ａは、図４及び図６で詳細に示すように、前方に開くコ字形の保持枠部１３を備えた本体ピース１１と、保持枠部１３に嵌着される先部ピース１２とで構成されている。しかして、成形凸部１０…は先部ピース１２の前端に一体形成されており、両ピース１１，１２の嵌合状態において、成形凸部１０…が本体ピース１１の前端よりも突出すると共に、両ピース１１，１２の両側主面が面一になってマンドレル１Ａ全体として偏平板状をなすように寸法設定されている。
【００２６】
本体ピース１１は、ダイス鋼からなり、後端部の両側に係止突片１１ａ，１１ａが突設されており、マンドレル１Ａを前記ブリッジ部２１のマンドレル保持孔２７に圧入した状態で、これら係止突片１１ａ，１１ａがマンドレル保持孔２７の係止段部２７ａ，２７ａに係合するように設定されている。そして、この本体ピース１１の保持枠部１３は、左右両側の内側面１３ａ，１３ａが前端部を除いて奥開きのテーパーをなすことにより、左右幅が奥側ほど広くなる奥拡がりの内側形状になっている。
【００２７】
先部ピース１２は、超硬合金やセラミック等の超硬材からなり、左右両側面１２ａ，１２ａが前端部を除いて本体ピース１１の保持枠部１３の左右内側面１３ａ，１３ａに対応したテーパーをなし、もって成形凸部１０…が前方へ突出した状態で保持枠部１３に密接状態に適嵌する形状及び寸法に設定されている。また、先部ピース１２の前縁部１２ｂと、本体ピース１１に保持枠部１３の左右両側の前端外面部１３ｂ，１３ｂとは、成形凸部１０…側への押出材料の流れをスムーズにさせるために、成形凸部１０…の基部側へ向けて窄まるテーパー状に形成されている。なお、この本体ピース１１の保持枠部１３への先部ピース１２の嵌着には、一般的に焼嵌め方式が採用される。
【００２８】
しかして、成形凸部１０…は、先部ピース１２とする超硬材の原材にワイヤーカット放電加工等で一定間隔置きに厚み方向のスリット１４…を設けることにより、各々の前端が正面視で矩形（図では正方形）をなす形態として、その複数本（図では１１本）が先部ピース１２の幅方向に櫛刃状に並列配置するように、当該先部ピース１２に一体形成されている。そして、この各成形凸部１０の矩形の前端形状は多孔偏平チューブＴの中空部Ｈの断面形状に対応すると共に、各スリット１４は同チューブＴの隣接する中空部Ｈ，Ｈ間の隔壁部Ｗ１ に対応している。なお、並列配置の左右両端に位置した成形凸部１０ａ，１０ａは、チューブＴの幅方向両側のアールに対応して、外側周面部がアール状になっている。また、図５で拡大して示すように、各スリット１４の内奥側１４ａは幅広に形成され、もって押出加工時に当該スリット１４への材料供給不足を生じないようにしている。
【００２９】
雌型３は、偏平多孔チューブＴの外周部を成形するもので、超硬合金やセラミックス等の超硬材を構成材として、リング状に成形されている。この雌型３の軸芯部には、該雌型３の後端面に隣接して成形孔ベアリング部（成形孔ともいう）３１を有すると共に、該成形孔ベアリング部３１に連通してレリーフ孔部３２が連設され、また外周部には軸線方向に指向したキー突起３３，３３が設けられている。
【００３０】
そして、この雌型３は、その軸長及び直径が雄型２の環状ベース部２０における雌型嵌合孔部２２ａの軸長及び直径に一致するように設定され、これによって全体が同雌型嵌合孔部２２ａ内に緊密状態に嵌合収容される。なお、雄型２の雌型嵌合孔部２２ａに対する雌型３の嵌合には焼嵌め方式が採用され、もって雌型３は雄型２の環状ベース部２０に一体化されている。
【００３１】
この嵌合収容状態においては、雌型３の成形孔ベアリング部３１側の端部が嵌合孔部２２ａ内の環状段部２３に当接して位置決めされると共に、キー突起３３，３３が同嵌合孔部２２ａ内のキー溝２４、２４に嵌合して回転方向で所定の向きを保持するようになっている。そして、図１２に示すように、成形孔ベアリング部３１の内側にマンドレル１Ａの成形凸部１０…が配置し、両者間に偏平多孔チューブＴの周壁Ｗ２ に対応する偏平環状の成形隙間７が構成される。また、この成形隙間７の後方側には材料溶着室８が確保され、雄型２のブリッジ部２１により分配された材料がこの材料溶着室８で圧着され、そしてこの圧着された材料が成形隙間７を通過するように設定されている。
【００３２】
ホールド用金型部材４は、一対の雄型２，２を保持するもので、ダイス鋼等の鋼材にて大型円盤状に製作されており、図１０でも示すように両雄型２，２に対応する一対の円形ホールド孔４１，４１が隣り合って貫通状態に設けられ、各ホールド孔４１の軸線方向中間部には図２及び図３に示すように前方に面した環状段部４２が形成されると共に、後端面の周縁に沿って環状の凸段部４３が形成されている。
【００３３】
そして、このホールド用金型部材４のホールド孔４１に雄型２を前側から挿入することにより、環状段部４２に雄型２の環状段部２５が嵌合し、雄型２がホールド孔４１内に位置決め状態に嵌合保持されると共に、両環状段部２５，４２の嵌合部分でシールが形成され、押出中の材料洩れが防止される。なお、このホールド状態においては、雄型２の環状ベース部２０の前端面がホールド用金型部材４の前端面に略面一になる一方、同雄型２のブリッジ部２１がホールド用金型部材４から後方へ突出した状態となる。
【００３４】
流れ制御用金型部材５は、コンテナ等より成形隙間７，７に向かう押出材料の流れを調整するもので、ダイス鋼等の鋼材によって大型円盤状に製作されており、図９に示すように十字形のブリッジ５１にて相独立した４つの材料導通孔５２…を備え、また前端面には、一対の雄型２，２に対応する収容凹部５３，５３と、周縁に沿う環状の嵌合凹段部５４とが設けられている。
【００３５】
この流れ制御用金型部材５は、その嵌合凹段部５４をホールド用金型部材４の凸段部４３に嵌合して、該ホールド用金型部材４の後側に同心状に組合わされる。そして、この組合せ状態にいて、各収容凹部５３内に雄型２のブリッジ部２１が所定の隙間をおいて非接触状態で収容されると共に、該ブリッジ部２１の背後に流れ制御用金型部材５のブリッジ５１が対応配置するように設定されている。
【００３６】
バッカー６は、ダイス鋼等の鋼材にて製作されたもので、雌型３，３の外周サイズよりも後端サイズの小さいレリーフ孔６１が成形隙間７と同心状態となるように設けられると共に、図１１でも示すように、各レリーフ孔６１の周囲には雄型２の各ノックピン孔２６に対応する複数（図では４つ）のノックピン孔６２…が形成されている。
【００３７】
そして、このバッカー６は、連通するノックピン孔２６，６２に挿通させたノックピン９により、ホールド用金型部材４の前側に組み付けた状態で雄型２に位置決め状態に連接し、押出加工中において、押出材の前方移行を許容しながら、雄型２及び雌型３を前方側から支えるように機能する。
【００３８】
上記構成の押出ダイスでは、成形開始に伴ってコンテナ等から供給されたアルミニウム等の押出材料は、流れ制御用金型部材５で制御された上で４つの材料導通孔５２・・・に分配され、材料溶着室８で圧着された後、マンドレル１Ａの成形凸部１０…と雌型３の成形孔ベアリング部３１との間の環状の成形隙間７、ならびに成形凸部１０…の相互間のスリット１４…を通過し、もって図１６に示す断面形状の偏平多孔チューブＴが連続的に押出形成される。
【００３９】
ここで、前記マンドレル１Ａは、本体ピース１１と先部ピース１２とに分割構成され、成形凸部１０…を有する先部ピース１２のみが超硬材からなり、本体ピース１１には比較的安価なダイス鋼を用いているから、その製作に要する超硬材の使用量が少なくて済み、それだけマンドレル全体としての部品コストが低減される。また、成形凸部１０…が損耗した場合には、先部ピース１２側を交換するだけでよく、本体ピース１１は継続使用できるため、ダイス維持に要する経費も大幅に節約できて非常に経済的である。更に、本体ピース１１と先部ピース１２とは別途に製作できるから、両ピース１１，１２の嵌合部の形状が一定であれば、本体ピース１１側を共通部材として、成形凸部１０…の個々の大きさ、形状、配置間隔、本数等が異なる先部ピース１２と組合せることにより、多品種の偏平多孔チューブＴに対応した異種のマンドレルを容易に且つ安価に構成できる。
【００４０】
しかも、このようなマンドレル１Ａでは、複数の成形凸部１０…が単一の超硬材からなる先部ピース１２に一体形成され、全体が一つの剛体になって成形凸部１０…の相互の配置精度が確保されるから、隣接する成形凸部１０，１０間のスリット１４を極めて狭幅に設定して、且つそのスリット幅を安定に維持でき、もって偏平多孔チューブＴとして隔壁部Ｗ１ が０．１ｍｍ以下といった極めて薄肉のものについても、支障なく高精度で押出加工することが可能である。一方、本体ピース１１は、超硬材に比べて靱性が高く加工性もよいダイス鋼を用いているから、クラックを生じにくい上、所用の形状のものを容易に製作できるという利点がある。
【００４１】
また、本体ピース１１の保持枠部１３が両側の内側面１３ａ，１３ａをテーパーとして奥拡がりの内側形状を備え、この保持枠部１３に対して先部ピース１２の嵌合部が密接状態に適嵌する形状になっているから、該本体ピース１１に対する先部ピース１２の確実な抜け止めを果たせると共に、成形時の先部ピース１２に加わる押出圧力を両ピース１１，１２の接合したテーパー面１３ａ，１２ａの全体で受け止めることになるから、該押出圧力の局所的な集中による先部ピース１２のクラックや欠けが防止される。
【００４２】
第二実施形態の押出ダイスは、前記第一実施形態の押出ダイスと同様に、一対の雄型２及び雌型３、ホールド用金型部材４、流れ制御用金型部材５、バッカー６を備えている。そして、これら部材２〜６の構造及び材質と機能は、雄型２に使用するマンドレルを除き、第一実施形態のものと全く同様であるため、図１３及び図１４において第一実施形態と共通する各構成部には第一実施形態と同一符号を附して、その説明を省略する。
【００４３】
この第二実施形態の押出ダイスにおける雄型２では、図１３及び図１４に示すように、環状ベース部２０とブリッジ部２１については前記第一実施形態の押出ダイスと同じ構造であるが、ブリッジ部２１のマンドレル保持孔２７には第一実施形態におけるマンドレル１Ａに代えてマンドレル１Ｂが圧入されている。
【００４４】
このマンドレル１Ｂは、外形的には第一実施形態におけるマンドレル１Ａと同じであり、前方に開くコ字形の保持枠部１３を備えたダイス鋼からなる本体ピース１１と、その保持枠部１３に嵌着される先部ピース１２とで構成され、両ピース１１，１２の嵌合状態において、先部ピース１２側の成形凸部１０…が本体ピース１１の前端よりも突出した状態で、両ピース１１，１２の両側主面が面一になってマンドレル１Ｂ全体として偏平板状をなすように寸法設定されている。そして、本体ピース１１も第一実施形態のマンドレル１Ａのものと同じであり、その保持枠部１３が左右両側の内側面１３ａ，１３ａのテーパーによって奥拡がりの内側形状を有し、この保持枠部１３に先部ピース１２が密接状態に適嵌している。
【００４５】
しかるに、先部ピース１２は、前記第一実施形態のような一体ものではなく、図１５でも示すように、超硬合金やセラミック等の超硬材からなる中間部材１５と、この中間部材１５を両側から挟むダイス鋼からなる一対の挟着部材１６，１６との３つの板状部材から構成されている。
【００４６】
そして、中間部材１５の前縁部には、ワイヤーカット放電加工等で一定間隔置きに厚み方向のスリット１４…を設けることにより、前記第一実施形態同様の幅方向に沿って並列配置した矩形の成形凸部１０…が形成されている。なお、各スリット１４の内奥側１４ａは、前記第一実施形態と同様に、押出加工時に当該スリット１４への材料供給不足を生じないように幅広に形成されている。また、両挟着部材１６，１６の前縁部は、先部ピース１２の組付け状態で外側となる片面側を傾斜面１６ａとしてエッジ状に形成されると共に、その前端縁に沿って一定間隔置きに、中間部材１５のスリット１４…の各奥端部に合致するＵ字形切欠部１４ｂ…が設けてある。
【００４７】
この第二実施形態の押出ダイスによれば、前記第一実施形態の押出ダイスと同様にして図１６に示す断面形状の偏平多孔チューブＴを連続的に押出形成できる。しかして、マンドレル１Ｂは、先部ピース１２の中間部材１２のみに超硬材を用いるために、材料コストをより低減できると共に、挟着部材１６，１６にはダイス鋼を用いているから、中間部材１５として薄肉化した超硬材の脆さが両側から挟む挟着部材１６，１６の靱性によって補われ、もって該中間部材１５のクラックが防止され、先部ピース１２全体として充分な強度を確保できる。また、成形凸部１０…が損耗した場合には、先部ピース１２の中間部材１５のみを交換するだけでよく、本体ピース１１及び挟着部材１６，１６を継続使用できるため、ダイス維持に要する経費もより大幅に節約できて非常に経済的である。
【００４８】
更に、マンドレル１Ｂの先部ピース１２は、全体として本体ピース１１と同じ厚さであるが、中間部材１５と挟着部材１６，１６との厚み比率を自在に設定できるから、該中間部材１５の厚みの大小によって成形凸部１０…のマンドレル厚み方向のサイズを変更でき、また該中間部材１５の前縁部の加工によって成形凸部１０…の形状や配置間隔も任意に設定できる。従って、このマンドレル１Ｂにおいても、前記第一実施形態のマンドレル１Ａと同様に、本体ピース１１側を共通部材として、成形凸部１０…の個々の大きさ、形状、配置間隔、本数等が異なる先部ピース１２と組合せることにより、多品種の偏平多孔チューブＴに対応した異種のマンドレルを容易に且つ安価に構成できる。しかして、このマンドレル１Ｂにおいても、複数の成形凸部１０…が単一の超硬材である中間部材１５に一体形成されるから、成形凸部１０…の相互の配置精度を確保でき、スリット１４を極めて狭幅に設定してもスリット幅を安定に維持でき、もって偏平多孔チューブＴとして隔壁部Ｗ１ が極めて薄肉のものでも支障なく高精度で押出加工することが可能である。
【００４９】
なお、この発明においては、マンドレルの本体ピースに対する先部ピースの抜け止めを図るための両ピースの嵌合形状は、前記第一及び第二実施形態のマンドレル１Ａ，１Ｂ以外に種々設定できる。例えば、図１７（Ａ）で示すマンドレル１Ｃのように本体ピース１１の保持枠部１３の奥端左右両側に凹陥部１３ｃ，１３ｃを設けたり、図１７（Ｂ）で示すマンドレル１Ｄのように同保持枠部１３の左右両側中間部に突出部１３ｄ，１３ｄを設け、先部ピース１２側をこれら保持枠部１３に適嵌し得る形状としてもよい。ただし、前記第一及び第二実施形態の押出ダイスに用いたマンドレル１Ａ，１Ｂのように、保持枠部１３を左右内側面１３ａ，１３ａのテーパーにて奥拡がりの内側形状とすれば、既述のように成形時の先部ピース１２に加わる押出圧力を接合したテーパー面全体で受け止めることができるから、先部ピース１２のクラックや欠けを防止する上で好都合である。
【００５０】
また、前記マンドレル１Ａ，１Ｂの本体ピース１１ならびにマンドレル１Ｂの挟着部材１６，１６にダイス鋼を用いているが、これら部材に高速度鋼（ハイス）等の他の硬質材を用いてもよい。ただし、ダイス鋼は、高速度鋼に比較して安価である上に靱性が高く加工性もよいため、特に推奨される。
【００５１】
更に、この発明の押出ダイスにて押出加工する中空材は、マンドレルの成形凸部の構成によって中空部の断面形状を種々設定できるから、上記のような熱交換器用の偏平多孔チューブＴに限らず、その他の様々な断面形状及び用途の中空材であってよい。また、中空材の材質もアルミニウムに限らず、その他押出に適した各種の金属であってよい。また、ダイスのタイプも複数本同時押出タイプに限定されるものではなく、１本押出タイプであってよい。一方、この発明のマンドレルは、従来の全体が超硬材からなるマンドレルを使用している既存の押出ダイスに対しても、該マンドレルと交換して用いることにより、以降の押出ダイスのランニングコストを大きく低減することを可能にする。
【００５２】
【発明の効果】
この発明の押出ダイスは、マンドレルを本体ピースと先部ピースとで構成し、成形凸部を備える先部ピース側を超硬材とし、本体ピースにはダイス鋼等の安価な硬質材を使用できるから、部品コストを低減できると共に、成形凸部が損耗した場合には、先部ピース側を交換して本体ピースを継続使用することにより、ランニングコストの大幅な低減が可能となる。そして、マンドレルに複数の成形凸部を備える構成では、これらの成形凸部が先部ピース側の超硬材に一体形成されて一つの剛体となり、成形凸部の相互の配置精度が確保されるから、例えば矩形の中空部間に薄肉の隔壁部を有するような中空材の製作にも好適に適用できる。また、マンドレルのダイス鋼等を用いた本体ピースは、クラックを生じにくく、且つ所用の形状のものを容易に製作できるという利点がある。
【００５３】
しかして、前記押出ダイスのマンドレルの先部ピースを超硬材の一体物にて構成すれば、マンドレルの組立製作を容易に行える。
【００５４】
一方、前記押出ダイスのマンドレルの先部ピースを、成形凸部を備えた超硬材からなる中間部材と、これを両側から挟む超硬材以外の硬質材からなる一対の挟着部材とで構成すれば、材料コストをより低減できると共に、挟着部材にダイス鋼等を用いることにより、中間部材のクラックを防止して先部ピース全体として充分な強度を確保できる。
【００５５】
また、前記押出ダイスのマンドレルを、本体ピースの保持枠部が奥拡がりの内側形状で、この保持枠部に先部ピースが密接状態に適嵌する構成とすれば、本体ピースに対する先部ピースの確実な抜け止めを行えると共に、成形時の先部ピースに加わる押出圧力の局所的な集中による先部ピースのクラックや欠けを防止できる。
【００５６】
更に、前記押出ダイスのマンドレルを、全体が偏平な形態で、その幅方向に沿って櫛刃状に並列配置した複数の断面矩形の成形凸部を有する構成とすれば、熱交換器の熱交換管路等に用いられる偏平多孔チューブとして、特に複数の矩形の中空部が薄肉の隔壁部を介して並列した形態のものを容易に精度よく製作できる。
【００５７】
この発明に係る第一の押出ダイス用マンドレルは、本体ピースと、成形凸部を有する先部ピースとに分割構成され、先部ピースが超硬材の一体物からなり、本体ピースが超硬材以外の硬質材からなるため、成形凸部に充分な硬度を確保しながらマンドレル全体としての材料コストを低減できると共に、組立製作を容易に行え、また本体ピースを共通部品として、成形凸部の大きさ、形状、配置間隔、本数等が異なる先部ピースと組合せることにより、多品種の金属製中空材に対応した異種のマンドレルを安価に構成できる。
【００５８】
この発明に係る第二の押出ダイス用マンドレルは、前記先部ピースが成形凸部を設けた中間部材と一対の挟着部材とで構成され、前記中間部材が超硬材からなると共に、本体ピース及び前記挟着部材が超硬材以外の硬質材からなるため、成形凸部に充分な硬度を確保しながらマンドレル全体としての材料コストをより低減できると共に、該中間部材を両側から挟む挟着部材の靱性により、該中間部材のクラックが防止され、先部ピース全体として充分な強度を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第一実施形態に係る金属製中空材の押出ダイス全体の断面図である。
【図２】同押出ダイスにおける雌雄両型の結合状態を示す拡大断面図である。
【図３】図１及び図２のイ−イ線に沿った断面図である。
【図４】同押出ダイスに使用するマンドレルの斜視図である。
【図５】同マンドレルの成形凸部を示す拡大断面図である。
【図６】同マンドレルの本体ピースと先部ピースとを分離状態にした斜視図である。
【図７】同押出ダイスの雌雄両型を分離状態にして押出方向後方側から見た斜視図である。
【図８】同押出ダイスの雌雄両型を分離状態にして押出方向前方側から見た斜視図である。
【図９】図１のロ−ロ線矢視図である。
【図１０】図１のハ−ハ線矢視図である。
【図１１】図１のニ−ニ線矢視図である。
【図１２】同押出ダイスの雌型とマンドレルのピンとの位置関係を示す正面図である。
【図１３】この発明の第二実施形態に係る金属製中空材の押出ダイスにおける雌雄両型の結合状態を示す拡大断面図である。
【図１４】図１３のホ−ホ線矢視図である。
【図１５】同押出ダイスに使用するマンドレルの分解斜視図である。
【図１６】押出成形の対象となる中空材の一例を示す縦断面図である。
【図１７】この発明に係る押出ダイス用マンドレルの他の構成例を示し、（Ａ）図は本体ピースの保持枠部の奥端左右両側に凹陥部を設けた構成の平面図であり、（Ｂ）図は本体ピースの保持枠部の左右両側中間部に突出部を設けた構成の平面図である。
【図１８】従来の中空材の押出ダイスを示す断面図である。
【符号の説明】
１Ａ〜１Ｄ・・・・・マンドレル
１０・・・・・・・・成形凸部
１１・・・・・・・・本体ピース
１２・・・・・・・・先部ピース
１３・・・・・・・・保持枠部
１３ａ・・・・・・・内側面
１５・・・・・・・・中間部材
１６・・・・・・・・挟着部材
２・・・・・・・・・雄型
２０・・・・・・・・環状ベース部
２１・・・・・・・・ブリッジ部
２７・・・・・・・・マンドレル保持孔
３・・・・・・・・・雌型
Ｔ・・・・・・・・・偏平多孔チューブ（中空材）
Ｈ・・・・・・・・・中空部
Ｗ１ ・・・・・・・・隔壁部
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばエアコンディショナー用熱交換器の熱交換管路に用いられるアルミニウム製偏平多孔チューブ等の金属製中空材を製作するための押出ダイスと、この押出ダイスに使用するマンドレルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アルミニウム製偏平多孔チューブの如き金属製中空材の押出ダイスとして、図１８に示すように、中空材の中空部を成形する雄型１０１と、雄型１０１の環状ベース部１０３内に嵌合されて、中空材１の外周部を成形する雌型１０２とを備えたものがある。
【０００３】
この押出ダイスは、雄型１０１の環状ベース部１０３の後面（上流側面）に跨設されたブリッジ部１０４の中央に、前後方向へ貫通するマンドレル保持孔１０５を形成し、マンドレル基体部１０６の先端部が成形凸部１０７として櫛刃状に加工されているマンドレル１０８を前記マンドレル保持孔１０５に後方側から差し込み保持し、前記環状ベース部１０３の軸芯位置で前後方向へ貫通する成形孔１０９を有する雌型を、前記環状ベース部１０３における雌型嵌合孔１１０に内嵌して両型１０２，１０３を同心状に結合することにより、前記成形凸部１０７と雌型成形孔１０９との間に、押出加工しようとする中空材の横断面形状に対応した成形隙間１１１が形成されるように構成されている。
【０００４】
そして、マンドレル１０８は、成形凸部１０７に成形時の高い押出圧力に耐えて成形精度を保つための高い剛性が要求されることから、その構成材として超硬合金やセラミックスなどの超硬材が使用されるのが通例である（例えば、特許文献１，２等）。
【０００５】
しかるに、従来の超硬材からなるマンドレル１０８では、超硬材が高価であるため、部品コストが高くつく上、靱性に乏しい超硬材にクラックを生じ易く、このクラックの発生や成形凸部１０７の損傷により、マンドレル１０８全体を交換しなければならず、ランニングコストが高くなるといった問題があった。
【０００６】
そこで、この発明者は先に、中空材の押出ダイスとして、複数に分割されたマンドレル基体部と、マンドレル基体部の前後方向に沿って配設される複数の剛性ピンとでマンドレルを構成すると共に、これら剛性ピンを各先端部がマンドレル基体部の先端面から前記成形凸部として突出した状態で、前記マンドレル基体部の分割体で挟持するようにしたものを提案している（特許文献３）。
【０００７】
このようなマンドレル基体部の分割体と剛性ピンとからなる組合せ形態のマンドレルにおいては、成形凸部を構成する剛性ピンのみを超硬材とし、マンドレル基体部にはダイス鋼のような安価な硬材を使用できるため、マンドレル全体の部品コストを低減できると共に、成形凸部が損耗した際には、その成形凸部を有する剛性ピンのみを交換すればよく、他の剛性ピン及びマンドレル基体部は継続使用できるから、ランニングコストも大きく削減できるという利点がある。
【０００８】
【特許文献１】
特許第２５６４０７５号公報
【特許文献２】
特許第２５６４０７６号公報
【特許文献３】
特許出願公開２００１−１９１１０９公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記提案に係る組合せ形態のマンドレルは、先端部を成形凸部とする複数の剛性ピンをマンドレル基体部の分割体で挟持する構造上から、中空材の中空部の断面形状が非円形である場合には適用しにくく、複数の剛性ピンが個々には高剛性であっても互いに分離独立しているために相互の配置精度を充分には確保できず、特に複数の断面矩形の中空部が相互間に薄肉の隔壁部を介して配置する中空材では、該隔壁部を精度よく設定することが困難であり、また超硬材は硬い反面で靱性に乏しいため、独立した細いピン形態では欠損や折損を生じ易いという難点があった。
【００１０】
この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、金属製中空材の押出ダイスとして、製造及び維持コストを低減できる上、中空材の中空部の断面形状に制約がなく、矩形の中空部間に薄肉の隔壁部を有するような中空材の製作にも好適に適用でき、且つマンドレルにクラックや欠損を生じにくく、加工性に優れたものを提供すると共に、このような押出ダイスに好適に使用できるマンドレルを提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、この発明に係る金属製中空材の押出ダイスは、金属製中空材の中空部を成形する雄型と、雄型の環状ベース部内に嵌合されて、中空材の外周部を成形する雌型とが備えられ、前記環状ベース部のブリッジ部中央に前後方向へ貫通して形成されたマンドレル保持孔に、成形凸部を有するマンドレルが差し込み保持されてなるものにおいて、前記マンドレルは、押出方向側に開いたコ字形の保持枠部を有する本体ピースと、前記成形凸部を備えた先部ピースとで構成され、前記先部ピースは、本体ピースの前記保持枠部に対し、成形凸部が当該本体ピースの前端から突出した状態で抜出不能に嵌着されていることを特徴としている。
【００１２】
上記構成の押出ダイスによれば、マンドレルが本体ピースと先部ピースとで構成されるから、高い剛性が必要な成形凸部を備える先部ピース側に超硬材を使用し、本体ピースにはダイス鋼や高速度鋼（ハイス）のような安価な硬質材を用いることにより、マンドレル全体の部品コストを低減できると共に、成形凸部が損耗した場合には、先部ピース側を交換するだけでよく、本体ピースは継続使用できるために経済的である。また、マンドレルに複数の成形凸部を設ける構成では、これらの成形凸部を先部ピース側の超硬材にワイヤーカット放電加工等で一体形成でき、一つの剛体となった複数の成形凸部の相互の配置精度が確保されるから、例えば矩形の中空部間の薄肉の隔壁部も精度よく設定可能となる。一方、ダイス鋼や高速度鋼は超硬材に比べて靱性が高く加工性もよいから、これらを用いた本体ピースは、クラックを生じにくく、且つ所用の形状のものを容易に製作できる。
【００１３】
しかして、マンドレルの先部ピースは、超硬材の一体物にて構成するか、もしくは、成形凸部を備えた超硬材からなる中間部材と、この中間部材を両側から挟む超硬材以外の硬質材からなる一対の挟着部材とで構成するのがよい。前者の構成では、先部ピースが単一材からなるため、マンドレルの組立製作を容易に行える。一方、後者の構成では、中間部材のみに超硬材を用いるために、材料コストをより低減できると共に、挟着部材にダイス鋼や高速度鋼を用いることにより、中間部材として薄肉化した超硬材の脆さが両側から挟む挟着部材の靱性によって補われ、該中間部材のクラックが防止され、先部ピース全体として充分な強度を確保できる。
【００１４】
また、マンドレルは、本体ピースの保持枠部が両側の内側面をテーパーとして奥拡がりの内側形状を備えると共に、この保持枠部に対して先部ピースの嵌合部が密接状態に適嵌する形状を備える構成とすれば、該本体ピースに対する先部ピースの確実な抜け止めを果たせると共に、成形時の先部ピースに加わる押出圧力を両ピースの接合したテーパー面全体で受け止めることになるから、該押出圧力の局所的な集中による先部ピースのクラックや欠けが防止される。
【００１５】
更に、マンドレルは、全体が偏平な形態で、その幅方向に沿って櫛刃状に並列配置した複数の断面矩形の成形凸部を有する構成とすれば、熱交換器の熱交換管路等に用いられる偏平多孔チューブとして、特に複数の矩形の中空部が薄肉の隔壁部を介して並列した形態のものを容易に精度よく製作できる。
【００１６】
この発明に係る第一の押出ダイス用マンドレルは、押出方向側に開いたコ字形の保持枠部を有する本体ピースと、この本体ピースの保持枠部に抜出不能に嵌着され、当該本体ピースの前端から突出する成形凸部を有する先部ピースとを備え、先部ピースが超硬材の一体物からなり、本体ピースが超硬材以外の硬質材からなるものとしている。また、この発明に係る第二の押出ダイス用マンドレルは、押出方向側に開いたコ字形の保持枠部を有する本体ピースと、この本体ピースの保持枠部に抜出不能に嵌着され、当該本体ピースの前端から突出する成形凸部を有する先部ピースとを備え、先部ピースが前記成形凸部を設けた中間部材と該中間部材を両側から挟む一対の挟着部材とで構成され、前記中間部材が超硬材からなると共に、本体ピース及び前記挟着部材が超硬材以外の硬質材からなるものとしている。
【００１７】
上記第一及び第二のマンドレルは、本体ピースと先部ピースとに分割構成され、第一のマンドレルでは先部ピースのみが、第二のマンドレルでは先部ピースの中間部材のみが超硬材からなり、本体ピース及び第二のマンドレルにおける貼着部材には安価なダイス鋼等を用いればよいから、マンドレル全体としての材料コストを低減できると共に、超硬材からなる部材に成形凸部を有するので、成形凸部は高い押出圧力に耐えて成形精度を保つための充分な硬度を持ち、上述した押出ダイスに好適に使用できる。また、これら第一及び第二のマンドレルでは、先部ピース側に成形凸部を備えるから、本体ピースを共通部品として、成形凸部の大きさ、形状、配置間隔、本数等が異なる先部ピースと組合せることができる。
【００１８】
しかして、第一のマンドレルは、先部ピースが単一材からなるため、マンドレルの組立製作を容易に行える。一方、第二のマンドレルは、挟着部材にダイス鋼や高速度鋼を用いることにより、中間部材として薄肉化した超硬材の脆さが両側から挟む挟着部材の靱性によって補われ、該中間部材のクラックが防止され、先部ピース全体として充分な強度を確保できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明をエアコンディショナー用熱交換器に用いられるアルミニウム製の多孔偏平チューブを製作する押出ダイスに適用した実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。なお、以下の説明において、前後の方向は、押出方向を基準にして押出下流側を前、同上流側を後とする。
【００２０】
図１〜図１２は第一実施形態、図１３〜１５は第二実施形態を示す。しかして、これら実施形態では、図１６に示すように複数の矩形（図では正方形）の中空部Ｈ…が各々薄肉の隔壁部Ｗ１ を介して幅方向に並列配置した多孔偏平チューブＴの製作に用いる押出ダイスとして、該チューブＴの複数本を同時押出する、いわゆる複数本同時押出タイプのものを例示している。
【００２１】
第一実施形態の押出ダイスは、図１ないし図３に示すように、一対の雄型２及び雌型３、ホールド用金型部材４、流れ制御用金型部材５、バッカー６を備えている。
【００２２】
各雄型２は、図１６で示す多孔偏平チューブＴの中空部Ｈ…を形成するもので、環状ベース部２０と、ブリッジ部２１と、成形凸部１０…を有するマンドレル１Ａとを備えている。そして、環状ベース部２０とブリッジ部２１とは超硬合金やセラミックス等の超硬材からなる一体物として製作されているが、この一体物に対してマンドレル１Ａは独立部品となっている。
【００２３】
この雄型２の環状ベース部２０は、その軸孔２２内における当該ベース部２０の後端寄りの位置に、前方に面する環状段部２３が設けられ、この環状段部２３よりも前方側が相対的に径大な雌型嵌合孔部２２ａを構成している。そして、この雌型嵌合孔部２２ａには、雌型３を周方向において位置決めするための軸線方向に指向したキー溝２４，２４が設けられている。また、環状ベース部２０には、外周側の後端寄りに位置して、後方に面する環状段部２５が設けられると共に、周方向に４つのノックピン通し孔２６・・・が貫通形成されている。
【００２４】
ブリッジ部２１は、軸芯上にマンドレル１Ａを保持するもので、環状ベース部２０の後端面から後方に突出する態様において、当該ベース部２０の軸孔２２を径方向に横切るように跨設されており、その中間部の前縁位置が軸孔２２内の環状段部２３よりも後方に設定されている。そして、このブリッジ部２１の中間部には、前後方向へ貫通した横長スリット状のマンドレル保持孔２７が形成されており、このマンドレル保持孔２７の後端開口側には、幅方向両側外方へ切れ込む係止段部２７ａ，２７ａがそれぞれ形成されている。また、このブリッジ部２１の中間部の前縁側２１ａは、押出材料の流れをスムーズにさせるために、図３に示すように先細りテーパー状に形成されている。
【００２５】
マンドレル１Ａは、図４及び図６で詳細に示すように、前方に開くコ字形の保持枠部１３を備えた本体ピース１１と、保持枠部１３に嵌着される先部ピース１２とで構成されている。しかして、成形凸部１０…は先部ピース１２の前端に一体形成されており、両ピース１１，１２の嵌合状態において、成形凸部１０…が本体ピース１１の前端よりも突出すると共に、両ピース１１，１２の両側主面が面一になってマンドレル１Ａ全体として偏平板状をなすように寸法設定されている。
【００２６】
本体ピース１１は、ダイス鋼からなり、後端部の両側に係止突片１１ａ，１１ａが突設されており、マンドレル１Ａを前記ブリッジ部２１のマンドレル保持孔２７に圧入した状態で、これら係止突片１１ａ，１１ａがマンドレル保持孔２７の係止段部２７ａ，２７ａに係合するように設定されている。そして、この本体ピース１１の保持枠部１３は、左右両側の内側面１３ａ，１３ａが前端部を除いて奥開きのテーパーをなすことにより、左右幅が奥側ほど広くなる奥拡がりの内側形状になっている。
【００２７】
先部ピース１２は、超硬合金やセラミック等の超硬材からなり、左右両側面１２ａ，１２ａが前端部を除いて本体ピース１１の保持枠部１３の左右内側面１３ａ，１３ａに対応したテーパーをなし、もって成形凸部１０…が前方へ突出した状態で保持枠部１３に密接状態に適嵌する形状及び寸法に設定されている。また、先部ピース１２の前縁部１２ｂと、本体ピース１１に保持枠部１３の左右両側の前端外面部１３ｂ，１３ｂとは、成形凸部１０…側への押出材料の流れをスムーズにさせるために、成形凸部１０…の基部側へ向けて窄まるテーパー状に形成されている。なお、この本体ピース１１の保持枠部１３への先部ピース１２の嵌着には、一般的に焼嵌め方式が採用される。
【００２８】
しかして、成形凸部１０…は、先部ピース１２とする超硬材の原材にワイヤーカット放電加工等で一定間隔置きに厚み方向のスリット１４…を設けることにより、各々の前端が正面視で矩形（図では正方形）をなす形態として、その複数本（図では１１本）が先部ピース１２の幅方向に櫛刃状に並列配置するように、当該先部ピース１２に一体形成されている。そして、この各成形凸部１０の矩形の前端形状は多孔偏平チューブＴの中空部Ｈの断面形状に対応すると共に、各スリット１４は同チューブＴの隣接する中空部Ｈ，Ｈ間の隔壁部Ｗ１ に対応している。なお、並列配置の左右両端に位置した成形凸部１０ａ，１０ａは、チューブＴの幅方向両側のアールに対応して、外側周面部がアール状になっている。また、図５で拡大して示すように、各スリット１４の内奥側１４ａは幅広に形成され、もって押出加工時に当該スリット１４への材料供給不足を生じないようにしている。
【００２９】
雌型３は、偏平多孔チューブＴの外周部を成形するもので、超硬合金やセラミックス等の超硬材を構成材として、リング状に成形されている。この雌型３の軸芯部には、該雌型３の後端面に隣接して成形孔ベアリング部（成形孔ともいう）３１を有すると共に、該成形孔ベアリング部３１に連通してレリーフ孔部３２が連設され、また外周部には軸線方向に指向したキー突起３３，３３が設けられている。
【００３０】
そして、この雌型３は、その軸長及び直径が雄型２の環状ベース部２０における雌型嵌合孔部２２ａの軸長及び直径に一致するように設定され、これによって全体が同雌型嵌合孔部２２ａ内に緊密状態に嵌合収容される。なお、雄型２の雌型嵌合孔部２２ａに対する雌型３の嵌合には焼嵌め方式が採用され、もって雌型３は雄型２の環状ベース部２０に一体化されている。
【００３１】
この嵌合収容状態においては、雌型３の成形孔ベアリング部３１側の端部が嵌合孔部２２ａ内の環状段部２３に当接して位置決めされると共に、キー突起３３，３３が同嵌合孔部２２ａ内のキー溝２４、２４に嵌合して回転方向で所定の向きを保持するようになっている。そして、図１２に示すように、成形孔ベアリング部３１の内側にマンドレル１Ａの成形凸部１０…が配置し、両者間に偏平多孔チューブＴの周壁Ｗ２ に対応する偏平環状の成形隙間７が構成される。また、この成形隙間７の後方側には材料溶着室８が確保され、雄型２のブリッジ部２１により分配された材料がこの材料溶着室８で圧着され、そしてこの圧着された材料が成形隙間７を通過するように設定されている。
【００３２】
ホールド用金型部材４は、一対の雄型２，２を保持するもので、ダイス鋼等の鋼材にて大型円盤状に製作されており、図１０でも示すように両雄型２，２に対応する一対の円形ホールド孔４１，４１が隣り合って貫通状態に設けられ、各ホールド孔４１の軸線方向中間部には図２及び図３に示すように前方に面した環状段部４２が形成されると共に、後端面の周縁に沿って環状の凸段部４３が形成されている。
【００３３】
そして、このホールド用金型部材４のホールド孔４１に雄型２を前側から挿入することにより、環状段部４２に雄型２の環状段部２５が嵌合し、雄型２がホールド孔４１内に位置決め状態に嵌合保持されると共に、両環状段部２５，４２の嵌合部分でシールが形成され、押出中の材料洩れが防止される。なお、このホールド状態においては、雄型２の環状ベース部２０の前端面がホールド用金型部材４の前端面に略面一になる一方、同雄型２のブリッジ部２１がホールド用金型部材４から後方へ突出した状態となる。
【００３４】
流れ制御用金型部材５は、コンテナ等より成形隙間７，７に向かう押出材料の流れを調整するもので、ダイス鋼等の鋼材によって大型円盤状に製作されており、図９に示すように十字形のブリッジ５１にて相独立した４つの材料導通孔５２…を備え、また前端面には、一対の雄型２，２に対応する収容凹部５３，５３と、周縁に沿う環状の嵌合凹段部５４とが設けられている。
【００３５】
この流れ制御用金型部材５は、その嵌合凹段部５４をホールド用金型部材４の凸段部４３に嵌合して、該ホールド用金型部材４の後側に同心状に組合わされる。そして、この組合せ状態にいて、各収容凹部５３内に雄型２のブリッジ部２１が所定の隙間をおいて非接触状態で収容されると共に、該ブリッジ部２１の背後に流れ制御用金型部材５のブリッジ５１が対応配置するように設定されている。
【００３６】
バッカー６は、ダイス鋼等の鋼材にて製作されたもので、雌型３，３の外周サイズよりも後端サイズの小さいレリーフ孔６１が成形隙間７と同心状態となるように設けられると共に、図１１でも示すように、各レリーフ孔６１の周囲には雄型２の各ノックピン孔２６に対応する複数（図では４つ）のノックピン孔６２…が形成されている。
【００３７】
そして、このバッカー６は、連通するノックピン孔２６，６２に挿通させたノックピン９により、ホールド用金型部材４の前側に組み付けた状態で雄型２に位置決め状態に連接し、押出加工中において、押出材の前方移行を許容しながら、雄型２及び雌型３を前方側から支えるように機能する。
【００３８】
上記構成の押出ダイスでは、成形開始に伴ってコンテナ等から供給されたアルミニウム等の押出材料は、流れ制御用金型部材５で制御された上で４つの材料導通孔５２・・・に分配され、材料溶着室８で圧着された後、マンドレル１Ａの成形凸部１０…と雌型３の成形孔ベアリング部３１との間の環状の成形隙間７、ならびに成形凸部１０…の相互間のスリット１４…を通過し、もって図１６に示す断面形状の偏平多孔チューブＴが連続的に押出形成される。
【００３９】
ここで、前記マンドレル１Ａは、本体ピース１１と先部ピース１２とに分割構成され、成形凸部１０…を有する先部ピース１２のみが超硬材からなり、本体ピース１１には比較的安価なダイス鋼を用いているから、その製作に要する超硬材の使用量が少なくて済み、それだけマンドレル全体としての部品コストが低減される。また、成形凸部１０…が損耗した場合には、先部ピース１２側を交換するだけでよく、本体ピース１１は継続使用できるため、ダイス維持に要する経費も大幅に節約できて非常に経済的である。更に、本体ピース１１と先部ピース１２とは別途に製作できるから、両ピース１１，１２の嵌合部の形状が一定であれば、本体ピース１１側を共通部材として、成形凸部１０…の個々の大きさ、形状、配置間隔、本数等が異なる先部ピース１２と組合せることにより、多品種の偏平多孔チューブＴに対応した異種のマンドレルを容易に且つ安価に構成できる。
【００４０】
しかも、このようなマンドレル１Ａでは、複数の成形凸部１０…が単一の超硬材からなる先部ピース１２に一体形成され、全体が一つの剛体になって成形凸部１０…の相互の配置精度が確保されるから、隣接する成形凸部１０，１０間のスリット１４を極めて狭幅に設定して、且つそのスリット幅を安定に維持でき、もって偏平多孔チューブＴとして隔壁部Ｗ１ が０．１ｍｍ以下といった極めて薄肉のものについても、支障なく高精度で押出加工することが可能である。一方、本体ピース１１は、超硬材に比べて靱性が高く加工性もよいダイス鋼を用いているから、クラックを生じにくい上、所用の形状のものを容易に製作できるという利点がある。
【００４１】
また、本体ピース１１の保持枠部１３が両側の内側面１３ａ，１３ａをテーパーとして奥拡がりの内側形状を備え、この保持枠部１３に対して先部ピース１２の嵌合部が密接状態に適嵌する形状になっているから、該本体ピース１１に対する先部ピース１２の確実な抜け止めを果たせると共に、成形時の先部ピース１２に加わる押出圧力を両ピース１１，１２の接合したテーパー面１３ａ，１２ａの全体で受け止めることになるから、該押出圧力の局所的な集中による先部ピース１２のクラックや欠けが防止される。
【００４２】
第二実施形態の押出ダイスは、前記第一実施形態の押出ダイスと同様に、一対の雄型２及び雌型３、ホールド用金型部材４、流れ制御用金型部材５、バッカー６を備えている。そして、これら部材２〜６の構造及び材質と機能は、雄型２に使用するマンドレルを除き、第一実施形態のものと全く同様であるため、図１３及び図１４において第一実施形態と共通する各構成部には第一実施形態と同一符号を附して、その説明を省略する。
【００４３】
この第二実施形態の押出ダイスにおける雄型２では、図１３及び図１４に示すように、環状ベース部２０とブリッジ部２１については前記第一実施形態の押出ダイスと同じ構造であるが、ブリッジ部２１のマンドレル保持孔２７には第一実施形態におけるマンドレル１Ａに代えてマンドレル１Ｂが圧入されている。
【００４４】
このマンドレル１Ｂは、外形的には第一実施形態におけるマンドレル１Ａと同じであり、前方に開くコ字形の保持枠部１３を備えたダイス鋼からなる本体ピース１１と、その保持枠部１３に嵌着される先部ピース１２とで構成され、両ピース１１，１２の嵌合状態において、先部ピース１２側の成形凸部１０…が本体ピース１１の前端よりも突出した状態で、両ピース１１，１２の両側主面が面一になってマンドレル１Ｂ全体として偏平板状をなすように寸法設定されている。そして、本体ピース１１も第一実施形態のマンドレル１Ａのものと同じであり、その保持枠部１３が左右両側の内側面１３ａ，１３ａのテーパーによって奥拡がりの内側形状を有し、この保持枠部１３に先部ピース１２が密接状態に適嵌している。
【００４５】
しかるに、先部ピース１２は、前記第一実施形態のような一体ものではなく、図１５でも示すように、超硬合金やセラミック等の超硬材からなる中間部材１５と、この中間部材１５を両側から挟むダイス鋼からなる一対の挟着部材１６，１６との３つの板状部材から構成されている。
【００４６】
そして、中間部材１５の前縁部には、ワイヤーカット放電加工等で一定間隔置きに厚み方向のスリット１４…を設けることにより、前記第一実施形態同様の幅方向に沿って並列配置した矩形の成形凸部１０…が形成されている。なお、各スリット１４の内奥側１４ａは、前記第一実施形態と同様に、押出加工時に当該スリット１４への材料供給不足を生じないように幅広に形成されている。また、両挟着部材１６，１６の前縁部は、先部ピース１２の組付け状態で外側となる片面側を傾斜面１６ａとしてエッジ状に形成されると共に、その前端縁に沿って一定間隔置きに、中間部材１５のスリット１４…の各奥端部に合致するＵ字形切欠部１４ｂ…が設けてある。
【００４７】
この第二実施形態の押出ダイスによれば、前記第一実施形態の押出ダイスと同様にして図１６に示す断面形状の偏平多孔チューブＴを連続的に押出形成できる。しかして、マンドレル１Ｂは、先部ピース１２の中間部材１２のみに超硬材を用いるために、材料コストをより低減できると共に、挟着部材１６，１６にはダイス鋼を用いているから、中間部材１５として薄肉化した超硬材の脆さが両側から挟む挟着部材１６，１６の靱性によって補われ、もって該中間部材１５のクラックが防止され、先部ピース１２全体として充分な強度を確保できる。また、成形凸部１０…が損耗した場合には、先部ピース１２の中間部材１５のみを交換するだけでよく、本体ピース１１及び挟着部材１６，１６を継続使用できるため、ダイス維持に要する経費もより大幅に節約できて非常に経済的である。
【００４８】
更に、マンドレル１Ｂの先部ピース１２は、全体として本体ピース１１と同じ厚さであるが、中間部材１５と挟着部材１６，１６との厚み比率を自在に設定できるから、該中間部材１５の厚みの大小によって成形凸部１０…のマンドレル厚み方向のサイズを変更でき、また該中間部材１５の前縁部の加工によって成形凸部１０…の形状や配置間隔も任意に設定できる。従って、このマンドレル１Ｂにおいても、前記第一実施形態のマンドレル１Ａと同様に、本体ピース１１側を共通部材として、成形凸部１０…の個々の大きさ、形状、配置間隔、本数等が異なる先部ピース１２と組合せることにより、多品種の偏平多孔チューブＴに対応した異種のマンドレルを容易に且つ安価に構成できる。しかして、このマンドレル１Ｂにおいても、複数の成形凸部１０…が単一の超硬材である中間部材１５に一体形成されるから、成形凸部１０…の相互の配置精度を確保でき、スリット１４を極めて狭幅に設定してもスリット幅を安定に維持でき、もって偏平多孔チューブＴとして隔壁部Ｗ１ が極めて薄肉のものでも支障なく高精度で押出加工することが可能である。
【００４９】
なお、この発明においては、マンドレルの本体ピースに対する先部ピースの抜け止めを図るための両ピースの嵌合形状は、前記第一及び第二実施形態のマンドレル１Ａ，１Ｂ以外に種々設定できる。例えば、図１７（Ａ）で示すマンドレル１Ｃのように本体ピース１１の保持枠部１３の奥端左右両側に凹陥部１３ｃ，１３ｃを設けたり、図１７（Ｂ）で示すマンドレル１Ｄのように同保持枠部１３の左右両側中間部に突出部１３ｄ，１３ｄを設け、先部ピース１２側をこれら保持枠部１３に適嵌し得る形状としてもよい。ただし、前記第一及び第二実施形態の押出ダイスに用いたマンドレル１Ａ，１Ｂのように、保持枠部１３を左右内側面１３ａ，１３ａのテーパーにて奥拡がりの内側形状とすれば、既述のように成形時の先部ピース１２に加わる押出圧力を接合したテーパー面全体で受け止めることができるから、先部ピース１２のクラックや欠けを防止する上で好都合である。
【００５０】
また、前記マンドレル１Ａ，１Ｂの本体ピース１１ならびにマンドレル１Ｂの挟着部材１６，１６にダイス鋼を用いているが、これら部材に高速度鋼（ハイス）等の他の硬質材を用いてもよい。ただし、ダイス鋼は、高速度鋼に比較して安価である上に靱性が高く加工性もよいため、特に推奨される。
【００５１】
更に、この発明の押出ダイスにて押出加工する中空材は、マンドレルの成形凸部の構成によって中空部の断面形状を種々設定できるから、上記のような熱交換器用の偏平多孔チューブＴに限らず、その他の様々な断面形状及び用途の中空材であってよい。また、中空材の材質もアルミニウムに限らず、その他押出に適した各種の金属であってよい。また、ダイスのタイプも複数本同時押出タイプに限定されるものではなく、１本押出タイプであってよい。一方、この発明のマンドレルは、従来の全体が超硬材からなるマンドレルを使用している既存の押出ダイスに対しても、該マンドレルと交換して用いることにより、以降の押出ダイスのランニングコストを大きく低減することを可能にする。
【００５２】
【発明の効果】
この発明の押出ダイスは、マンドレルを本体ピースと先部ピースとで構成し、成形凸部を備える先部ピース側を超硬材とし、本体ピースにはダイス鋼等の安価な硬質材を使用できるから、部品コストを低減できると共に、成形凸部が損耗した場合には、先部ピース側を交換して本体ピースを継続使用することにより、ランニングコストの大幅な低減が可能となる。そして、マンドレルに複数の成形凸部を備える構成では、これらの成形凸部が先部ピース側の超硬材に一体形成されて一つの剛体となり、成形凸部の相互の配置精度が確保されるから、例えば矩形の中空部間に薄肉の隔壁部を有するような中空材の製作にも好適に適用できる。また、マンドレルのダイス鋼等を用いた本体ピースは、クラックを生じにくく、且つ所用の形状のものを容易に製作できるという利点がある。
【００５３】
しかして、前記押出ダイスのマンドレルの先部ピースを超硬材の一体物にて構成すれば、マンドレルの組立製作を容易に行える。
【００５４】
一方、前記押出ダイスのマンドレルの先部ピースを、成形凸部を備えた超硬材からなる中間部材と、これを両側から挟む超硬材以外の硬質材からなる一対の挟着部材とで構成すれば、材料コストをより低減できると共に、挟着部材にダイス鋼等を用いることにより、中間部材のクラックを防止して先部ピース全体として充分な強度を確保できる。
【００５５】
また、前記押出ダイスのマンドレルを、本体ピースの保持枠部が奥拡がりの内側形状で、この保持枠部に先部ピースが密接状態に適嵌する構成とすれば、本体ピースに対する先部ピースの確実な抜け止めを行えると共に、成形時の先部ピースに加わる押出圧力の局所的な集中による先部ピースのクラックや欠けを防止できる。
【００５６】
更に、前記押出ダイスのマンドレルを、全体が偏平な形態で、その幅方向に沿って櫛刃状に並列配置した複数の断面矩形の成形凸部を有する構成とすれば、熱交換器の熱交換管路等に用いられる偏平多孔チューブとして、特に複数の矩形の中空部が薄肉の隔壁部を介して並列した形態のものを容易に精度よく製作できる。
【００５７】
この発明に係る第一の押出ダイス用マンドレルは、本体ピースと、成形凸部を有する先部ピースとに分割構成され、先部ピースが超硬材の一体物からなり、本体ピースが超硬材以外の硬質材からなるため、成形凸部に充分な硬度を確保しながらマンドレル全体としての材料コストを低減できると共に、組立製作を容易に行え、また本体ピースを共通部品として、成形凸部の大きさ、形状、配置間隔、本数等が異なる先部ピースと組合せることにより、多品種の金属製中空材に対応した異種のマンドレルを安価に構成できる。
【００５８】
この発明に係る第二の押出ダイス用マンドレルは、前記先部ピースが成形凸部を設けた中間部材と一対の挟着部材とで構成され、前記中間部材が超硬材からなると共に、本体ピース及び前記挟着部材が超硬材以外の硬質材からなるため、成形凸部に充分な硬度を確保しながらマンドレル全体としての材料コストをより低減できると共に、該中間部材を両側から挟む挟着部材の靱性により、該中間部材のクラックが防止され、先部ピース全体として充分な強度を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第一実施形態に係る金属製中空材の押出ダイス全体の断面図である。
【図２】同押出ダイスにおける雌雄両型の結合状態を示す拡大断面図である。
【図３】図１及び図２のイ−イ線に沿った断面図である。
【図４】同押出ダイスに使用するマンドレルの斜視図である。
【図５】同マンドレルの成形凸部を示す拡大断面図である。
【図６】同マンドレルの本体ピースと先部ピースとを分離状態にした斜視図である。
【図７】同押出ダイスの雌雄両型を分離状態にして押出方向後方側から見た斜視図である。
【図８】同押出ダイスの雌雄両型を分離状態にして押出方向前方側から見た斜視図である。
【図９】図１のロ−ロ線矢視図である。
【図１０】図１のハ−ハ線矢視図である。
【図１１】図１のニ−ニ線矢視図である。
【図１２】同押出ダイスの雌型とマンドレルのピンとの位置関係を示す正面図である。
【図１３】この発明の第二実施形態に係る金属製中空材の押出ダイスにおける雌雄両型の結合状態を示す拡大断面図である。
【図１４】図１３のホ−ホ線矢視図である。
【図１５】同押出ダイスに使用するマンドレルの分解斜視図である。
【図１６】押出成形の対象となる中空材の一例を示す縦断面図である。
【図１７】この発明に係る押出ダイス用マンドレルの他の構成例を示し、（Ａ）図は本体ピースの保持枠部の奥端左右両側に凹陥部を設けた構成の平面図であり、（Ｂ）図は本体ピースの保持枠部の左右両側中間部に突出部を設けた構成の平面図である。
【図１８】従来の中空材の押出ダイスを示す断面図である。
【符号の説明】
１Ａ〜１Ｄ・・・・・マンドレル
１０・・・・・・・・成形凸部
１１・・・・・・・・本体ピース
１２・・・・・・・・先部ピース
１３・・・・・・・・保持枠部
１３ａ・・・・・・・内側面
１５・・・・・・・・中間部材
１６・・・・・・・・挟着部材
２・・・・・・・・・雄型
２０・・・・・・・・環状ベース部
２１・・・・・・・・ブリッジ部
２７・・・・・・・・マンドレル保持孔
３・・・・・・・・・雌型
Ｔ・・・・・・・・・偏平多孔チューブ（中空材）
Ｈ・・・・・・・・・中空部
Ｗ１ ・・・・・・・・隔壁部
Claims (7)
- 金属製中空材の中空部を成形する雄型と、雄型の環状ベース部内に嵌合されて、中空材の外周部を成形する雌型とが備えられ、前記環状ベース部のブリッジ部中央に前後方向へ貫通して形成されたマンドレル保持孔に、成形凸部を有するマンドレルが差し込み保持されてなる金属製中空材の押出ダイスにおいて、
前記マンドレルは、押出方向側に開いたコ字形の保持枠部を有する本体ピースと、前記成形凸部を備えた先部ピースとで構成され、
前記先部ピースは、本体ピースの前記保持枠部に対し、成形凸部が当該本体ピースの前端から突出した状態で、抜出不能に嵌着されていることを特徴とする金属製中空材の押出ダイス。 - 前記マンドレルは、先部ピースが超硬材の一体物からなり、本体ピースが超硬材以外の硬質材からなる請求項１に記載の金属製中空材の押出ダイス。
- 前記マンドレルは、先部ピースが、前記成形凸部を設けた超硬材からなる中間部材と、この中間部材を両側から挟む超硬材以外の硬質材からなる一対の挟着部材とで構成される請求項１記載の金属製中空材の押出ダイス。
- 前記マンドレルは、本体ピースの保持枠部が両側の内側面をテーパーとして奥拡がりの内側形状を備え、この保持枠部に対して先部ピースの嵌合部が密接状態に適嵌する形状を備える請求項１〜３のいずれかに記載の金属製中空材の押出ダイス。
- 前記マンドレルは、全体が偏平な形態であり、その幅方向に沿って櫛刃状に並列配置した複数の断面矩形の成形凸部を有する請求項１〜４のいずれかに記載の金属製中空材の押出ダイス。
- 押出方向側に開いたコ字形の保持枠部を有する本体ピースと、この本体ピースの保持枠部に抜出不能に嵌着され、当該本体ピースの前端から突出する成形凸部を有する先部ピースとを備え、先部ピースが超硬材の一体物からなり、本体ピースが超硬材以外の硬質材からなる金属製中空材の押出ダイス用マンドレル。
- 押出方向側に開いたコ字形の保持枠部を有する本体ピースと、この本体ピースの保持枠部に抜出不能に嵌着され、当該本体ピースの前端から突出する成形凸部を有する先部ピースとを備え、
先部ピースは、前記成形凸部を設けた中間部材と、この中間部材を両側から挟む一対の挟着部材とで構成され、
前記中間部材が超硬材からなると共に、本体ピース及び前記挟着部材が超硬材以外の硬質材からなる金属製中空材の押出ダイス用マンドレル。
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