JP2008110395A - 金属材料の押出成形用ダイス - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ダイス10は、受圧部21の金属材料受圧面を押出方向に対向させて後向きに配置されるダイスケース20と、ダイスケース20内に設けられるオス型ダイス30およびメス型ダイス40と、を備える。受圧面が後方に向けて突出する凸面形状に形成される。受圧部21の外周に、金属材料導入用のポート孔24が設けられる。ポート孔24が、その入口部24eの開口面積が内部の通路断面積よりも大きく形成される。そして、ダイス10は、金属材料受圧面に押圧された金属材料が、ポート孔24を通ってダイスケース20内に導かれて、押出孔11を通過するよう構成される。
【選択図】図4
Description
ダイスケース内に設けられるオス型ダイスと、
ダイスケース内に設けられ、かつオス型ダイスとの間で押出孔を形成するメス型ダイスと、を備え、
受圧面が後方に向けて突出する凸面形状に形成されるとともに、受圧部の外周に、金属材料導入用のポート孔が設けられる一方、ポート孔が、その入口部の開口面積が内部の通路断面積よりも大きく形成されて、
金属材料受圧面に押圧された金属材料が、ポート孔を通ってダイスケース内に導かれて、押出孔を通過するよう構成されたことを特徴とする金属材料の押出成形用ダイス。
[8] 金属材料受圧面が、1/6〜4/6球体の凸球面によって構成された前項1〜7のいずれか1項に記載の金属材料の押出成形用ダイス。
ポート孔が押出孔の厚さ方向両側に対応する位置に形成される前項1〜9のいずれか1項に記載の金属材料の押出成形用ダイス。
オス型ダイスの押出孔に対応する部分が、幅方向に併設された複数の通路形成用凸部を有する櫛歯状に形成されて、
金属材料が押出孔を通過することによって、複数の通路が幅方向に併設された多孔中空材が成形される前項1〜10のいずれか1項に記載の金属材料の押出成形用ダイス。
金属材料が押出孔を通過することによって、断面環状のチューブ材が成形される前項1〜10のいずれか1項に記載の金属材料の押出成形用ダイス。
受圧面が後方に向けて突出する凸面形状に形成されるとともに、受圧部の外周に、金属材料導入用のポート孔が設けられる一方、ポート孔が、その入口部の開口面積が内部の通路断面積よりも大きく形成されて、
金属材料受圧面に押圧された金属材料が、ポート孔を通ってダイスケース内に導かれて、押出孔を通過するよう構成されたことを特徴とする押出成形用ダイスのダイスケース。
[18] 金属材料受圧面が、1/6〜4/6球体の凸球面によって構成された前項17に記載の押出成形用ダイスのダイスケース。
外表面を金属材料受圧面とする受圧部を有し、金属材料受圧面を金属材料の押出方向に対向させるように後方に向けて配置されるダイスケースと、
ダイスケース内に設けられるオス型ダイスと、
ダイスケース内に設けられ、かつオス型ダイスとの間で押出孔を形成するメス型ダイスと、を準備しさらに、
受圧面を後方に向けて突出する凸面形状に形成するとともに、受圧部の外周に、金属材料導入用のポート孔を設ける一方、ポート孔を、その入口部の開口面積を内部の通路断面積よりも大きく形成しておき、
金属材料受圧面に押圧された金属材料を、ポート孔に通してダイスケース内に導いて、押出孔に通過させることを特徴とする金属材料の押出成形方法。
押出成形用ダイスは、
外表面を金属材料受圧面とする受圧部を有し、金属材料受圧面を金属材料の押出方向に対向させるように後方に向けて配置されるダイスケースと、
ダイスケース内に設けられるオス型ダイスと、
ダイスケース内に設けられ、かつオス型ダイスとの間で押出孔を形成するメス型ダイスと、を備え、
受圧面が後方に向けて突出する凸面形状に形成されるとともに、受圧部の外周に、金属材料導入用のポート孔が設けられる一方、ポート孔が、その入口部の開口面積が内部の通路断面積よりも大きく形成されて、
金属材料受圧面に押圧された金属材料が、ポート孔を通ってダイスケース内に導かれて、押出孔を通過するよう構成されたことを特徴とする金属材料の押出成形機。
発明[8]の金属材料の押出成形用ダイスによれば、金属材料の受圧面への押圧力をより確実にバランス良く分散できて、金属材料の押圧力に対する強度をより確実に向上させることができる。すなわち、金属材料が特定の凸球面によって構成された受圧面に押圧された場合、受圧面の各部位には受圧部の中心に向かう方向の圧縮力がより確実に加わるため、押出成形時にダイスケースに生じる剪断力がより確実に低減される。その結果、このダイスケースにおいて最も剪断力が大きく生じる部位である、ダイスケースの中空部に露出した部位について、該部位に生じる剪断力をより確実に低減でき、もって金属材料の押圧力に対するダイスの強度をより確実に向上させることができる。
発明[18]によれば、上記発明[8]と同様の理由により、金属材料の受圧面への押圧力をより確実にバランス良く分散できて、金属材料の押圧力に対する強度をより確実に向上させることができる。
この発明の第1実施形態の一例としての金属材料の押出成形用ダイス(10)は、図10,11に示す多孔中空材(扁平多孔チューブ)(60)を押出成形するものである。
図12〜15はこの発明の第2実施形態の一例とする押出成形用ダイス(10)を示す図である。これらの図に示すようにこの第2実施形態の押出成形用ダイス(10)は、上記第1実施形態の押出成形用ダイス(10)に対し、ポート孔(24)の形状(構成)が相違している。
図16〜20はこの発明の第3実施形態の一例とする押出成形用ダイス(10)を示す図である。これらの図に示すようにこの第3実施形態の押出成形用ダイス(10)は、上記第1,2実施形態の押出成形用ダイス(10)に対し、ポート孔(24)の形状(構成)が相違している。
図21〜25はこの発明の第4実施形態の一例とする押出成形用ダイス(10)を示す図である。これらの図に示すようにこの第4実施形態の押出成形用ダイス(10)において、受圧部(21)の両側には、上記第3実施形態と同様に一対のポート孔(24)(24)が形成されている。そしてこのポート孔(24)の内周面のうち内側面(24a)と、受圧面(22)との間のコーナー部が切り取られようにる内側面取り部(241)が形成されている。
なお本実施形態においては、ポート孔(24)の内周面における内側面(24a)に内側面取り部(241)を形成する前の状態では、ポート孔(24)の内周面における内側面(24a)と外側面(24b)とは互いにほぼ平行に配置されており、内側面(24a)の軸心(A1)に対する傾斜角度(θa)と外側面(24b)の軸心(A1)に対する傾斜角度(θb)とはほぼ等しくなっている。
上記実施形態において、受圧面(22)は、半球凸球面に形成されているが、本発明において、受圧面の形状はそれだけに限られることはない。
また、本発明では、上記実施形態のように、オス型ダイス(30)の後端面(基端面)は、受圧部(21)のビレット受圧面(22)に倣う凸面(球面)の一部に形成されており、オス型ダイス(30)の後端面とビレット受圧面(22)とにより協同で所望の円滑な凸面(球面)が形成されるよう構成されていることが望ましいが、本発明では、オス型ダイス(30)の後端面(基端面)はこのように形成されることに限定されるものではなく、その他に、例えば次のように形成されていても良い。すなわち、本発明では、オス型ダイス(30)の後端面の表面積がダイス(10)のビレット受圧面(22)の表面積に対して例えば1/3以下である場合には、オス型ダイス(30)の後端面を、その幅方向(長手方向)がビレット受圧面(22)に倣って円弧状に形成され、かつ短手方向(厚さ方向)が直線状に形成された円柱外周面の一部によって構成するようにしても良い。オス型ダイス(30)の後端面の表面積がこの程度に小さい場合には、オス型ダイス(30)の後端面が凸面(球面)の一部ではなく円柱の外周面の一部に形成されることによるダイス寿命、押出荷重への影響が少ない一方で、オス型ダイス(30)の後端面の加工コストを下げることができるからである。
表1に示すように、上記第1実施形態(図1〜5参照)に対応する押出成形用ダイス(10)を準備した。このダイス(10)のダイスケース(20)における受圧部(21)のポート孔(24)は、押出孔(11)の厚さ方向両側に対応して2つ形成されている。各ポート孔(24)は、その内側面(24a)の傾斜角度(θa)が10°、外側面(24b)の傾斜角度(θb)が25°に調整されている。さらに各ポート孔(24)の幅寸法は、入口部(24e)から内部にかけて一定に設定されている。
表1に示すように、上記第2実施形態(図12〜15参照)に対応する押出成形用ダイス(10)を準備した。すなわち受圧部(21)におけるポート孔(24)がその入口部(24e)から内部にかけて幅が次第に小さく形成されている。このとき幅方向開き角度(θw)が15°に設定されている。またポート孔内周面における内側面(24a)および外側面(24b)は、その傾斜角度(θa)(θb)が共に10°に設定されて互いに平行に配置されている。
表1に示すように、上記第3実施形態(図16〜20参照)に対応する押出成形用ダイス(10)を準備した。すなわち受圧部(21)のポート孔内周面における内側面(24a)および外側面(24b)は、その傾斜角度(θa)(θb)が共に10°で平行に配置されている。さらにポート孔(24)における入口部(24e)の外側に面取り部(242)が形成されている。この外側面取り部(242)は、その傾斜角度(θ2)が45°に設定されるとともに、長さが5mmに設定されている。なおこの面取り部(242)面取り割合(L2/Lb)は、0.23/1となっている。
表1に示すように、上記第4実施形態(図21〜25参照)に対応する押出成形用ダイス(10)を準備した。すなわち受圧部(21)のポート孔内周面における内側面(24a)および外側面(24b)は、その傾斜角度(θa)(θb)が共に10°で平行に配置されている。さらにポート孔(24)における入口部(24e)の内側に面取り部(241)が形成されている。この内側面取り部(241)は、その傾斜角度(θ1)が0°(軸心A1に対し平行)に設定されるとともに、長さ(L1)が10mmに設定されている。なお面取り部(241)の面取り割合(L1/La)は、0.35/1となっている。
表1に示すように、受圧部が、半径30mm、高さ(軸心方向の長さ)15mmの半球体形状に形成されている。
表1に示すように、半径30mm、高さ(押出方向の長さ)50mmで、受圧面が押出方向に対し直交する平坦面に仕上げられたブリッジタイプの押出成形用ダイスを準備した。なお金属材料導入方向の軸心に対する傾斜角度は、実質的に0°になっている。その他の構成は上記実施例と同様である。
表1に示すように、実施例1〜4のものは、オス型ダイスの磨耗が寿命制限要因であり、十分に長いダイス寿命を有している。さらに実施例のものは押出荷重も比較的低く、押出成形をスムーズに行うことができた。
表2に示すように、上記第1実施形態(図1〜5参照)に対応する押出成形用ダイス(10)を準備した。このダイス(10)のダイスケース(20)における受圧部(21)のポート孔(24)は、押出孔(11)の厚さ方向両側に対応して2つ形成されている。各ポート孔(24)は、その内側面(24a)の傾斜角度(θa)が10°、外側面(24b)の傾斜角度(θb)が25°に調整されている。さらに各ポート孔(24)の幅寸法は、入口部(24e)から内部にかけて一定に設定されている。
また、ビレット受圧面(22)は、1/8球体の凸球面によって構成され、その球面半径が45.4mmに設定されている。この受圧部(21)の直径は60mmに調整されている。
またオス型ダイス(30)は、マンドレル(31)の高さ(厚さ)が2.0mm、マンドレル(31)の幅が19.2mm、通路成形用凸部(33)の高さが1.2mm、通路成形用凸部(33)の幅が0.6mm、隔壁成形用溝(32)の幅が0.2mmのものを用いた。
さらにメス型ダイス(40)は、ダイス孔(41)の高さが1.7mm、ダイス孔(41)の幅が20.0mmのものを用いた。
この押出成形用ダイス(10)を図7〜9に示すように上記第1実施形態と同様な押出成形機にセットして、押出成形を行って、図10,11に示すようなアルミニウム合金製の扁平多孔チューブ(熱交換チューブ)を製造した。
そしてダイス寿命(ton/ダイス)を測定した。その結果を表2に示す。
表2に示すように、ビレット受圧面(22)を、1/6球体の凸球面によって構成し、かつその球面半径を40.3mmに設定し、それ以外は、上記実施例5と同様の押出成形用ダイス(10)を準備し、同様の押出成形機にセットして、同様に押出成形を行って、扁平多孔チューブを製造した。
表2に示すように、ビレット受圧面(22)を、1/3球体の凸球面によって構成し、かつその球面半径を32.0mmに設定し、それ以外は、上記実施例5と同様の押出成形用ダイス(10)を準備し、同様の押出成形機にセットして、同様に押出成形を行って、扁平多孔チューブを製造した。
表2に示すように、ビレット受圧面(22)を、1/2球体の凸球面によって構成し、かつその球面半径を30.0mmに設定し、それ以外は、上記実施例5と同様の押出成形用ダイス(10)を準備し、同様の押出成形機にセットして、同様に押出成形を行って、扁平多孔チューブを製造した。
表2に示すように、ビレット受圧面(22)を、4/6球体の凸球面によって構成し、かつその球面半径を32.0mmに設定し、それ以外は、上記実施例5と同様の押出成形用ダイス(10)を準備し、同様の押出成形機にセットして、同様に押出成形を行って、扁平多孔チューブを製造した。
表2に示すように、ビレット受圧面(22)を、5/6球体の凸球面によって構成し、かつその球面半径を40.3mmに設定し、それ以外は、上記実施例5と同様の押出成形用ダイス(10)を準備し、同様の押出成形機にセットして、同様に押出成形を行って、扁平多孔チューブを製造した。
表2に示すように、ビレット受圧面(22)における球面半径が大きくて突出量が比較的小さいもの(実施例5)では、ダイス寿命が少し短くなっていた。
さらにビレット受圧面(22)における球面半径が小さくて球体の突出量が比較的大きいもの(実施例10)では、ダイス寿命を長く確保できるが、ビレット受圧面(22)の加工が若干困難であると考えられる。
これに対し、ビレット受圧面(22)が、適度な凸面形状に設定されたもの、つまり1/6〜4/6球体の凸球面に設定されたもの(実施例6〜9)では、ダイス寿命を長くできる上さらに、ダイス制作費も抑えることができた。中でも特にビレット受圧面(22)が、1/2球体の凸球面に設定されたもの(実施例8)では、十分なダイス寿命を確保しつつ、ダイス制作費も抑えることができ、優れた結果が得られた。
なお実施例8のものと比較すると、ビレット受圧面(22)が、4/6球体の凸球面に設定されたもの(実施例9)では多少、ダイス制作費が高くなり、実施例6〜9の中では、若干見劣りした結果となった。
10…押出成形用ダイス
11…押出孔
20…ダイスケース
21…受圧部
22…ビレット受圧面(金属材料受圧面)
24…ポート孔
24a…内側面
24b…外側面
24e…入口部
241,242…面取り部
30…オス型ダイス
33…通路形成用凸部
40…メス型ダイス
60…中空材
63…通路
A1…ダイスケース(受圧部)の軸心
θa…内側面の傾斜角度
θb…外側面の傾斜角度
Claims (20)
- 外表面を金属材料受圧面とする受圧部を有し、金属材料受圧面を金属材料の押出方向に対向させるように後方に向けて配置されるダイスケースと、
ダイスケース内に設けられるオス型ダイスと、
ダイスケース内に設けられ、かつオス型ダイスとの間で押出孔を形成するメス型ダイスと、を備え、
受圧面が後方に向けて突出する凸面形状に形成されるとともに、受圧部の外周に、金属材料導入用のポート孔が設けられる一方、ポート孔が、その入口部の開口面積が内部の通路断面積よりも大きく形成されて、
金属材料受圧面に押圧された金属材料が、ポート孔を通ってダイスケース内に導かれて、押出孔を通過するよう構成されたことを特徴とする金属材料の押出成形用ダイス。 - ポート孔はその入口部から内部にかけて通路断面積が漸次小さくなるように形成される請求項1に記載の金属材料の押出成形用ダイス。
- ポート孔における入口部の径方向長さ(厚さ)が内部の厚さよりも大きく設定される請求項1または2に記載の金属材料の押出成形用ダイス。
- ポート孔における入口部の周方向長さ(幅)が内部の幅よりも大きく設定される請求項1〜3のいずれか1項に記載の金属材料の押出成形用ダイス。
- ポート孔の入口部周縁における外側部に面取り部が形成される請求項1〜4のいずれか1項に記載の金属材料の押出成形用ダイス。
- ポート孔の入口部周縁における内側部に面取り部が形成される請求項1〜5のいずれか1項に記載の金属材料の押出成形用ダイス。
- ポート孔内周面の内側面における軸心に対する傾斜角度に対し、ポート孔内周面の外側面における傾斜角度が大きく設定される請求項1〜6のいずれか1項に記載の金属材料の押出成形用ダイス。
- 金属材料受圧面が、1/6〜4/6球体の凸球面によって構成された請求項1〜7のいずれか1項に記載の金属材料の押出成形用ダイス。
- ポート孔は、ダイスケースの軸心回りに周方向に等間隔おきに複数形成される請求項1〜8のいずれか1項に記載の金属材料の押出成形用ダイス。
- 押出孔は、幅が厚さよりも大きい偏平形状に形成されて、
ポート孔が押出孔の厚さ方向両側に対応する位置に形成される請求項1〜8のいずれか1項に記載の金属材料の押出成形用ダイス。 - オス型ダイスと、メス型ダイスとによって、高さ(厚さ)が幅に対し小さい偏平な環状の押出孔が形成されるとともに、
オス型ダイスの押出孔に対応する部分が、幅方向に併設された複数の通路形成用凸部を有する櫛歯状に形成されて、
金属材料が押出孔を通過することによって、複数の通路が幅方向に併設された多孔中空材が成形される請求項1〜10のいずれか1項に記載の金属材料の押出成形用ダイス。 - オス型ダイスと、メス型ダイスとによって、環状の押出孔が形成され、
金属材料が押出孔を通過することによって、断面環状のチューブ材が成形される請求項1〜11のいずれか1項に記載の金属材料の押出成形用ダイス。 - 金属材料が、アルミニウムまたはその合金である請求項1〜12のいずれか1項に記載の金属材料の押出成形用ダイス。
- 請求項1〜12のいずれかに記載された押出成形用ダイスを用いて押出成形品を成形することを特徴とする押出成形品の製造方法。
- 請求項11に記載された押出成形用ダイスを用いて多孔中空材を成形することを特徴とする多孔中空材の製造方法。
- 請求項12に記載された押出成形用ダイスを用いて押出チューブ材を成形することを特徴とする押出チューブ材の製造方法。
- 外表面を金属材料受圧面とする受圧部を有し、金属材料受圧面が金属材料の押出方向に対向させるように後方に向けて配置される一方、内部にオス型ダイスおよびメス型ダイスが設けられる押出成形用ダイスのダイスケースであって、
受圧面が後方に向けて突出する凸面形状に形成されるとともに、受圧部の外周に、金属材料導入用のポート孔が設けられる一方、ポート孔が、その入口部の開口面積が内部の通路断面積よりも大きく形成されて、
金属材料受圧面に押圧された金属材料が、ポート孔を通ってダイスケース内に導かれて、押出孔を通過するよう構成されたことを特徴とする押出成形用ダイスのダイスケース。 - 金属材料受圧面が、1/6〜4/6球体の凸球面によって構成された請求項17に記載の押出成形用ダイスのダイスケース。
- 金属材料の押出成形方法であって、
外表面を金属材料受圧面とする受圧部を有し、金属材料受圧面を金属材料の押出方向に対向させるように後方に向けて配置されるダイスケースと、
ダイスケース内に設けられるオス型ダイスと、
ダイスケース内に設けられ、かつオス型ダイスとの間で押出孔を形成するメス型ダイスと、を準備しさらに、
受圧面を後方に向けて突出する凸面形状に形成するとともに、受圧部の外周に、金属材料導入用のポート孔を設ける一方、ポート孔を、その入口部の開口面積を内部の通路断面積よりも大きく形成しておき、
金属材料受圧面に押圧された金属材料を、ポート孔に通してダイスケース内に導いて、押出孔に通過させることを特徴とする金属材料の押出成形方法。 - コンテナと、そのコンテナにセットされる押出成形用ダイスと、を備え、コンテナ内の金属材料を押出成形用ダイスに供給するようにした金属材料の押出成形機であって、
押出成形用ダイスは、
外表面を金属材料受圧面とする受圧部を有し、金属材料受圧面を金属材料の押出方向に対向させるように後方に向けて配置されるダイスケースと、
ダイスケース内に設けられるオス型ダイスと、
ダイスケース内に設けられ、かつオス型ダイスとの間で押出孔を形成するメス型ダイスと、を備え、
受圧面が後方に向けて突出する凸面形状に形成されるとともに、受圧部の外周に、金属材料導入用のポート孔が設けられる一方、ポート孔が、その入口部の開口面積が内部の通路断面積よりも大きく形成されて、
金属材料受圧面に押圧された金属材料が、ポート孔を通ってダイスケース内に導かれて、押出孔を通過するよう構成されたことを特徴とする金属材料の押出成形機。
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