JP2009241100A - Extrusion die - Google Patents
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Description
本発明は、アルミニウムの押出に用いられる押出ダイス、特にダイス穴のベアリング面のチョーク角に改良を加えた押出ダイスに関する。 The present invention relates to an extrusion die used for extrusion of aluminum, and more particularly to an extrusion die in which the choke angle of a bearing surface of a die hole is improved.
自動車のＡＢＳ（アンチスキッド・ブレーキ・システム）のハウジング等は、アルミニウム合金ビレットを押出加工した後、所定の寸法に切断して押出材半製品を得、切削加工を行って最終製品に仕上げる。このような押出材を成形する押出ダイス１は、図１に示すように、押出材に最終形状を与える整形部であるベアリング部２（図１に両矢印で示す範囲）を有し、このベアリング部の一部に押出側が狭まるように傾斜したチョーク部３が形成されている（特許文献１〜３参照）。チョーク部３は、メタル４を圧縮して断面形状を安定化させるために形成するもので、チョーク角θが設定されている。
An ABS (anti-skid brake system) housing or the like of an automobile is formed by extruding an aluminum alloy billet and then cutting into a predetermined size to obtain a semi-extruded extruded product, which is then processed into a final product. As shown in FIG. 1, an extrusion die 1 for forming such an extruded material has a bearing portion 2 (range indicated by a double-headed arrow in FIG. 1) which is a shaping portion that gives a final shape to the extruded material. An
このような従来の押出ダイスを用いてアルミニウムを押出成形したとき、押出材表面に焼き付きが発生して表面の平滑性が損なわれるという問題があり、これにより押出生産性が低下している。
本発明は押出材表面にこのような焼き付きが発生するのを防止し、押出生産性を向上させることを目的とする。
When aluminum is extruded using such a conventional extrusion die, there is a problem in that seizure occurs on the surface of the extruded material and the smoothness of the surface is impaired, thereby lowering the extrusion productivity.
An object of the present invention is to prevent such seizure from occurring on the surface of an extruded material and to improve extrusion productivity.
ＡＢＳのハウジング等の製造に用いるアルミニウム押出材は比較的厚肉で、また高い断面形状精度が要求されることから、押出ダイスはベアリング部の長さが比較的長く、かつベアリング部にチョーク角が設定されている。発明者らは、このベアリング部の長さが長いことでアルミニウムの流動抵抗が上昇し、過剰な加工熱が発生して焼き付きが発生するのではないかと推測し、まず、チョーク角θを５°に固定し、ベアリング部の長さを従来の２５ｍｍから種々変えて押出成形を行った。使用したアルミニウム合金はＡＢＳハウジング用のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金であり、ビレット径φ３９０ｍｍ、押出温度４６０℃、押出材の断面形状は９０ｍｍ×４０ｍｍの矩形断面であった。
その結果、焼き付きの発生とベアリング部の長さの間に特定の関係は見いだせなかった。
The extruded aluminum used for manufacturing ABS housings and the like is relatively thick and requires high cross-sectional shape accuracy. Therefore, the extrusion die has a relatively long bearing part and a choke angle in the bearing part. Is set. The inventors presume that the long flow of the bearing portion increases the flow resistance of aluminum, and excessive processing heat is generated to cause seizure. First, the choke angle θ is set to 5 °. The extrusion was performed by changing the length of the bearing part from the conventional 25 mm. The aluminum alloy used was an Al—Mg—Si aluminum alloy for ABS housing, billet diameter φ390 mm, extrusion temperature 460 ° C., and the extruded material had a rectangular cross section of 90 mm × 40 mm.
As a result, no specific relationship was found between the occurrence of seizure and the length of the bearing portion.
続いて、チョーク角θが過大であることにより過剰な加工熱が発生し、焼き付きが発生しているのではないかと推測し、ベアリング長さ及びチョーク部の長さをそれぞれ従来の２５ｍｍ、１０ｍｍに固定し、チョーク角θの大きさを従来の５°から種々変えて前記と同様の条件で押出成形を行い、得られた押出材の表面品質（焼き付き、コーナー割れ）及びコーナーの形状精度（コーナー引け）を測定し、表１に示す結果を得た。なお、各押出ダイスにおいてチョーク角θは従来どおりベアリング面のチョーク部全周で均一である。 Subsequently, it is presumed that excessive machining heat is generated due to the excessive choke angle θ and seizure occurs, and the bearing length and the choke length are reduced to the conventional 25 mm and 10 mm, respectively. Fixing and extruding under the same conditions as described above with various changes in the choke angle θ from the conventional 5 °, surface quality (seizure, corner cracking) and corner shape accuracy (corner) The results shown in Table 1 were obtained. In each extrusion die, the choke angle θ is uniform over the entire circumference of the choke portion of the bearing surface as before.
焼き付き、コーナー割れ及びコーナー引けの発生の割合（不良率）は、押出長さ方向に１００ｍｍピッチ毎に、焼き付き、コーナー割れ及びコーナー引けの発生の有無を検査し、不良率（不良発生回数／検査回数）が５％未満を○、５％以上を×と評価した。なお、コーナー引けについてはコーナーＲが公差範囲外の場合を不良と判定した。
表１に示すように、チョーク角θが５°及び３°のとき、コーナー部の形状精度が良好で、コーナー割れの発生もないが、平坦部において焼き付きが発生した。チョーク角θが１°のとき、焼き付きの発生は防止できたが、コーナー割れ（コーナー部に形成されるほぼ周方向に沿った割れ）が発生した。チョーク角θが０°のとき、コーナー部にメタルが充足せず（引けの発生）、コーナー割れの発生に加えて形状精度が低下した。
本発明は、このような焼き付きとチョーク角θの間の特定の関係を含む新たな知見に基づいてなされたものである。
The rate of occurrence of seizure, corner cracking and corner shrinkage (failure rate) is checked at every 100 mm pitch in the extrusion length direction for the presence of seizure, corner cracking and corner shrinkage, and the defect rate (number of defects / inspection). The number of times was less than 5%, and 5% or more was evaluated as x. As for the corner closing, it was determined that the corner R was out of the tolerance range.
As shown in Table 1, when the choke angle θ was 5 ° and 3 °, the shape accuracy of the corner portion was good and no corner cracking occurred, but seizure occurred in the flat portion. When the choke angle θ was 1 °, the occurrence of seizure could be prevented, but corner cracks (cracks along the circumferential direction formed in the corner portions) occurred. When the choke angle θ was 0 °, the corner portion was not filled with metal (occurrence of shrinkage), and the shape accuracy was lowered in addition to the occurrence of corner cracks.
The present invention has been made on the basis of new knowledge including a specific relationship between such image sticking and choke angle θ.
本発明は、押出方向に垂直な断面において凸角のコーナー部を有する比較的厚肉のアルミニウム押出材を成形するための押出ダイスに関し、ダイス穴のベアリング面にチョーク角が形成され、前記ベアリング面の凸角のコーナー部のチョーク角θ１がその両側の平坦部のチョーク角θ２，θ３（θ２とθ３は同一でもよい）より大きく形成され、かつコーナー部近傍においてチョーク角がθ１からθ２，θ３へ連続的に変化していることを特徴とする。なお、本発明において凸角とは１８０°未満の角度を意味する。アルミニウムとは純アルミニウムとアルミニウム合金の両方を意味する。
前記コーナー部のチョーク角θ１は例えば２〜５度、平坦部のチョーク角θ２，θ３は例えば０〜２度に設定される。
The present invention relates to an extrusion die for forming a relatively thick aluminum extruded material having a corner portion having a convex angle in a cross section perpendicular to the extrusion direction, wherein a choke angle is formed on the bearing surface of the die hole, and the bearing surface The choke angle θ1 of the convex corner portion is formed larger than the choke angles θ2 and θ3 of the flat portions on both sides thereof (θ2 and θ3 may be the same), and the choke angle is changed from θ1 to θ2 and θ3 in the vicinity of the corner portion. It is characterized by continuously changing. In the present invention, the convex angle means an angle of less than 180 °. Aluminum means both pure aluminum and aluminum alloys.
The corner portion choke angle θ1 is set to 2 to 5 degrees, for example, and the flat portion choke angles θ2 and θ3 are set to 0 to 2 degrees, for example.
本発明に係る押出ダイスを使用することにより、アルミニウム押出材表面に焼き付きが発生するのを防止し、かつコーナー割れの発生やコーナー部の形状精度の低下（コーナー引けの発生）も防止し、不良率を低下させることができる。 By using the extrusion die according to the present invention, it is possible to prevent seizure from occurring on the surface of the extruded aluminum material, and to prevent the occurrence of corner cracks and the deterioration of the shape accuracy of the corner portion (occurrence of corner shrinkage). The rate can be reduced.
本発明に係る押出ダイスは、図１に示す従来の押出ダイス１と同様に、ダイス穴のベアリング面の一部にチョーク部（チョーク角が形成されている部分）が形成されているが、従来の押出ダイス１のチョーク角θがベアリング面のチョーク部全周において一定とされていたのに対し、ベアリング面の凸角のコーナー部のチョーク角θ１がその両側の平坦部のチョーク角θ２，θ３より大きく形成され、前記コーナー部近傍においてチョーク角がθ１からθ２，θ３へと連続的に変化している。 The extrusion die according to the present invention has a choke portion (a portion where a choke angle is formed) formed on a part of the bearing surface of the die hole, similarly to the conventional extrusion die 1 shown in FIG. The choke angle θ of the extrusion die 1 is constant over the entire circumference of the choke portion of the bearing surface, whereas the choke angle θ1 of the convex corner portion of the bearing surface is the choke angle θ2, θ3 of the flat portion on both sides thereof. The choke angle is continuously changed from θ1 to θ2, θ3 in the vicinity of the corner portion.
図２は、本発明に係る押出ダイス１のベアリング面２ａの形状をビレット側から押出方向に見て描いたものである（図１のＡ−Ａ矢印参照）。図１と実質的に同じ箇所には同じ番号を付与している。この押出ダイス１は矩形断面のアルミニウム押出材を押出成形するもので、ダイス穴のベアリング面２ａのコーナー部５の角度は図に示すとおり９０°で、それぞれ定法に従い断面円弧状に面取りされている。コーナー部５のチョーク角θ１は両側の平坦部６，６のチョーク角θ２，θ３より大きく、かつコーナー部５の近傍にチョーク角の変化領域７，７があり、このチョーク角変化領域７，７においてチョーク角がθ１からθ２，θ３へと連続的に変化している。なお、この例ではθ２＝θ３である。
FIG. 2 shows the shape of the bearing surface 2a of the extrusion die 1 according to the present invention as viewed from the billet side in the extrusion direction (see arrows AA in FIG. 1). The same numbers are assigned to substantially the same portions as in FIG. This extrusion die 1 is formed by extruding an aluminum extruded material having a rectangular cross section, and the angle of the
本発明に係る押出ダイス１では、凸角のコーナー部５のチョーク角θ１がその両側の平坦部６，６のチョーク角θ２，θ３より大きく形成されているため、平坦部において焼き付きを防止することができ、かつコーナー部においてメタルの圧縮が行われてコーナー割れ及びコーナー部の形状不良（引けによる形状精度の劣化）を防止することができる。コーナー部近傍（チョーク角変化領域７，７）においてチョーク角がθ１からθ２，θ３へと連続的に変化させたのは、チョーク角の急変に伴ってすじや焼き付きが発生するという問題が生じるのを防止するためである。
In the extrusion die 1 according to the present invention, the choke angle θ1 of the
図２に示す例ではコーナー部の角度は９０°としたが、本発明はこの例に限定されず、ベアリング面に凸角（１８０°未満）のコーナー部、特に１２０°以下のコーナー部を有するアルミニウム用押出ダイスに対し適用することができる。
また、表１の結果から、コーナー部のチョーク角θ１は２〜５°に設定し、平坦部のチョーク角θ２，θ３は０〜２°に設定することが望ましい。チョーク角の変化領域は適宜の幅に設定すれば問題はなく、コーナー部の円弧の直径をＲ（ｍｍ）としたとき、目安として例えば０．５〜５Ｒの範囲で角度を変化させればよい。
In the example shown in FIG. 2, the angle of the corner portion is 90 °. However, the present invention is not limited to this example, and the bearing surface has a corner portion having a convex angle (less than 180 °), particularly a corner portion of 120 ° or less. It can be applied to aluminum extrusion dies.
Further, from the results of Table 1, it is desirable that the choke angle θ1 of the corner portion is set to 2 to 5 °, and the choke angles θ2 and θ3 of the flat portion are set to 0 to 2 °. If the change area of the choke angle is set to an appropriate width, there is no problem. When the diameter of the arc of the corner portion is R (mm), the angle may be changed within a range of, for example, 0.5 to 5R. .
前記と同じＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金について、ビレット径φ３９０ｍｍ、押出温度４６０℃の条件で、９０ｍｍ×４０ｍｍの断面形状に押出成形した。ベアリング長さ及びチョーク部の長さをそれぞれ２５ｍｍ、１０ｍｍ、コーナー部のチョーク角を３°、平坦部のチョーク角を１°、チョーク角の徐変領域を１０ｍｍに設定した押出ダイス（図２参照）を用いた。次いで、押出材の表面品質及び形状精度を前記と同じ要領で測定した。
その結果、わずかに焼き付き不良が発生したが、コーナー割れ及び形状不良（コーナー引け）の発生はなく、不良率は１％であった。
これに対し、チョーク角を５°に均一に設定した押出ダイスを用いて押出成形した場合（表１参照）、焼き付き不良が発生して不良率が１７％であり、チョーク角を１°に均一に設定した押出ダイスを用いて押出成形した場合（表１参照）、コーナー割れが発生し、かつわずかに焼き付き不良が発生して（１％）、トータルの不良率が２１％であった。
The same Al—Mg—Si aluminum alloy as described above was extruded into a 90 mm × 40 mm cross-sectional shape under the conditions of a billet diameter of 390 mm and an extrusion temperature of 460 ° C. Extrusion dies with bearing length and choke part length set to 25mm and 10mm respectively, corner part choke angle set to 3 °, flat part choke angle set to 1 ° and choke angle gradual change area set to 10mm (see Fig. 2) ) Was used. Next, the surface quality and shape accuracy of the extruded material were measured in the same manner as described above.
As a result, a slight seizure defect occurred, but no corner cracks or shape defects (corner shrinkage) occurred, and the defect rate was 1%.
On the other hand, when extrusion molding is performed using an extrusion die having a choke angle set uniformly at 5 ° (see Table 1), a seizure failure occurs and the failure rate is 17%, and the choke angle is uniformly 1 °. When extrusion was performed using an extrusion die set to (see Table 1), corner cracks occurred, slight seizure defects occurred (1%), and the total defect rate was 21%.
１ 押出ダイス
２ ベアリング部
３ チョーク部
４ メタル
５ コーナー部
６ 平坦部
７ チョーク角変化領域
θ，θ１〜θ４ チョーク角
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|---|---|---|---|---|
| JP2011206840A (en) * | 2010-03-30 | 2011-10-20 | Kobe Steel Ltd | Extrusion method and extrusion die of aluminum bar |
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| CN114410996A (en) * | 2022-01-25 | 2022-04-29 | 西北铝业有限责任公司 | Large-size aluminum alloy semicircular tube machining process |
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