JP2011031255A - Shearing blade and method of extrusion-machining aluminum - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、押出加工においてディスカードを切断するためのシャー刃およびその関連技術に関する。 The present invention relates to a shear blade and a related technique for cutting a discard in extrusion processing.
なお、本明細書および特許請求の範囲の記載において、アルミニウムは純アルミニウムおよびアルミニウム合金の両方を含む意味で用いる。また、押出材およびビレットの進む方向とは逆の方向を上流側と称する。 In the description of the present specification and claims, aluminum is used to include both pure aluminum and aluminum alloys. The direction opposite to the direction in which the extruded material and the billet travel is referred to as the upstream side.
押出材品質の一つである表面性状は、要求水準が日々厳しくなっている。中でも外観に対する要求は特に厳しくなっている。 The required level of surface properties, which is one of the quality of extruded materials, is becoming stricter every day. Above all, the demand for appearance is particularly severe.
押出加工時に発生する外観不良としてエアーの巻き込みがある。エアーの巻き込みが発生した押出材に引抜や曲げ等の加工を行うと、加工品に破断（割れ）が発生するおそれがあるため、単に製品の見栄えに止まらない重要な問題である。 As an appearance defect that occurs during extrusion processing, there is air entrainment. If a process such as drawing or bending is performed on an extruded material in which air has been entangled, the processed product may be broken (cracked), which is an important problem that does not stop at the appearance of the product.
アルミニウムの熱間押出加工において、押出加工装置のコンテナに装填したビレットを押出した後、押出を停止してコンテナ内に押し残ったディスカードをシャーで切断し、次のビレットをコンテナに装填して先のビレットに押し継ぐことは一般的である。上述したエアー巻き込みの発生原因の一つは、先のビレットの切断面が平滑でないために次のビレットとの間にエアー溜まりが生じ、そのまま押し継がれることにある。 In the hot extrusion of aluminum, after extruding the billet loaded in the container of the extrusion processing equipment, the extrusion is stopped, the discard remaining in the container is cut with a shear, and the next billet is loaded into the container. It is common to push to the previous billet. One of the causes of the above-mentioned air entrainment is that the cut surface of the previous billet is not smooth, so that an air pool is formed between the next billet and the billet is pushed on as it is.
アルミニウムの熱間押出加工におけるディスカードの切断は、ワークをしっかりと保持し、ワークの形状に応じて切断条件を設定できる押出材や圧延板の切断とは異なり、切断面の平滑性が損なわれる以下のような要因がある。
（１）４００℃以上の熱間での切断であるため、切断時にディスカードが変形しやすく、またシャー刃に付着しやすい。
（２）コンテナを後退させ、先のビレットをダイス側で片持ちした状態で切断するので、ディスカードがダイスから引き千切られやすい。
（３）押出停止中にダイス温度が低下すると次のビレットの押出に影響を及ぼすので、短時間でディスカードを切断しなければならない。
（４）押出材の仕様、材料合金によってディスカードの厚みや切断時の温度等の切断条件が異なる。
（５）押出材形状によってダイスのポートホールの数や形状が異なるので、ダイス側に残る部分の形状や体積が異なる。
The cutting of discard in the hot extrusion of aluminum, unlike the cutting of extruded materials and rolled plates that hold the workpiece firmly and set the cutting conditions according to the shape of the workpiece, impairs the smoothness of the cut surface There are the following factors.
(1) Since the cutting is performed at a temperature of 400 ° C. or higher, the discard is likely to be deformed at the time of cutting and is likely to adhere to the shear blade.
(2) Since the container is retracted and cut in a state where the previous billet is cantilevered on the die side, the discard is easily torn off from the die.
(3) When the die temperature is lowered while the extrusion is stopped, the extrusion of the next billet is affected. Therefore, the discard must be cut in a short time.
(4) Cutting conditions such as the thickness of the discard and the temperature during cutting differ depending on the specifications of the extruded material and the material alloy.
(5) Since the number and shape of the port holes in the die are different depending on the shape of the extruded material, the shape and volume of the portion remaining on the die side are different.
また、ディスカードの切断装置は、押出加工装置の構造に鑑みてディスカードを上方から下方に切断する方式が採用され、押出材品質の維持、生産効率の向上という観点から、短時間で切断可能な、扁平板状のシャー刃が下降するタイプが一般的である。その他の切断方法は設備、作業、押出材品質の面から実用することが難しいからである。そして、扁平板状のシャー刃において、従来の切断方向に垂直な刃先を有するシャー刃に対し、刃先形状の改良により切断面の平滑性を向上させる試みが提案されている（特許文献１、２参照）。
In addition, the discard cutting device adopts a method of cutting the discard from the top to the bottom in view of the structure of the extrusion processing device, and can be cut in a short time from the viewpoint of maintaining the quality of the extruded material and improving the production efficiency. In addition, a type in which a flat-plate shear blade descends is common. This is because other cutting methods are difficult to put into practical use in terms of equipment, work, and quality of the extruded material. And in the flat shear blade, the trial which improves the smoothness of a cut surface by the improvement of a blade shape is proposed with respect to the shear blade which has a blade edge perpendicular | vertical to the conventional cutting direction (
特許文献１に記載されているシャー刃は、刃先をシャー刃の移動方向（下方）に対して凸状とし、かつ切断面に対向する面に０．１〜１．５°の逃げ角を形成したものである。特許文献２に記載のシャー刃は、刃先をシャー刃の移動方向（下方）に対して凹状の円弧形に形成したものである。
The shear blade described in
上述した２種類のシャー刃はいずれも切断面の平滑性向上に効果がある。しかしながら、刃先形状が特殊であるために加工費が高いという問題がある。 Both of the two types of shear blades described above are effective in improving the smoothness of the cut surface. However, there is a problem that the processing cost is high because the shape of the cutting edge is special.
また、ディスカードと最初に接触する刃先を鋭角にすることによって切断面の平滑性は向上するが、切断時に最も大きな力が加わるために破損や摩耗を起こしやすくなる。その結果、刃先の状態が悪化してダイスポート内の材料持ち出し等を発生させ、切断面の平滑性を低下させる原因となる。さらに、鋭角な刃先が切断面に摺るため、刃先にディスカードが付着しやすい。 Further, although the smoothness of the cut surface is improved by making the cutting edge first contacting the discard at an acute angle, since the greatest force is applied during cutting, breakage and wear are likely to occur. As a result, the state of the cutting edge is deteriorated, causing the material to be taken out from the die port and the like, causing the smoothness of the cut surface to be lowered. Furthermore, since the sharp blade edge slides on the cut surface, the discard tends to adhere to the blade edge.
本発明は、上述した背景技術に鑑み、押出加工においてディスカードを切断する際に、平滑性の高い切断面が得られ、かつディスカードの付着や破損や摩耗を軽減して良好な切断面を持続させることができるシャー刃を低コストで提供することを目的とする。 In view of the background art described above, the present invention provides a cut surface with high smoothness when cutting a discard in extrusion processing, and reduces the adhesion, breakage, and wear of the discard to provide a good cut surface. It aims at providing the shear blade which can be maintained at low cost.
即ち、本発明は下記［１］〜［６］に記載の構成を有する。 That is, this invention has the structure as described in following [1]-[6].
［１］アルミニウムの熱間押出加工において、下降してディスカードを切断するシャー刃であって、
刃先の先端部に付着防止部を有し、この付着防止部はシャー刃の移動方向に垂直な面に対して傾斜する平面で形成され、
前記付着防止部に続く第１すくい面のシャー刃の移動方向に対する傾斜角度（θ１）と、この第１すくい面に続く第２すくい面のシャー刃の移動方向に対する傾斜角度（θ２）とが、θ１＞θ２の関係を満たしていることを特徴とするシャー刃。
[1] In a hot extrusion process of aluminum, a shear blade that descends and cuts discards,
The tip of the blade has an adhesion preventing portion, and this adhesion preventing portion is formed by a plane inclined with respect to a surface perpendicular to the shear blade moving direction,
The inclination angle (θ 1 ) of the first rake face following the adhesion preventing portion with respect to the shearing blade movement direction, and the inclination angle (θ 2 ) of the second rake face following the first rake face with respect to the shearing blade movement direction, Satisfies the relationship of θ 1 > θ 2 .
［２］前記刃先の傾斜角度（α）が５〜１０°である前項１に記載のシャー刃。
[2] The shear blade according to
［３］前記刃先の付着防止部の厚み（ｔ）が０．５〜５ｍｍである前項１または２に記載のシャー刃。
[3] The shear blade according to
［４］アルミニウムビレットをダイスから押出した後、押し残ったディスカードを切断し、その切断面に新たなビレットを押し継ぎして押出を継続する押出加工方法であって、
押出温度が４００〜５５０℃であり、前記ディスカードの切断を前項１〜３のいずれかに記載のシャー刃で行うことを特徴とするアルミニウムの押出加工方法。
[4] An extrusion method in which an aluminum billet is extruded from a die, then the discarded discard is cut, a new billet is pushed onto the cut surface, and extrusion is continued.
An extrusion method of aluminum, wherein the extrusion temperature is 400 to 550 ° C., and the discard is cut with the shear blade according to any one of the preceding
［５］前記ビレットはＪＩＳ ３０００系アルミニウム合金またはＪＩＳ ６０００系アルミニウム合金からなる前項４に記載のアルミニウムの押出加工方法。 [5] The aluminum extrusion method according to item 4, wherein the billet is made of JIS 3000 series aluminum alloy or JIS 6000 series aluminum alloy.
［６］ダイスと、前記ダイスの上流側に配置してアルミニウムビレットを装填するコンテナとを備え、
前記コンテナに装填したアルミニウムビレットをダイスから押出した後、押し残ったディスカードを切断するシャー刃として、前項１〜３のいずれかに記載のシャー刃を備えることを特徴とするアルミニウムの押出加工装置。
[6] A die, and a container that is disposed upstream of the die and is loaded with an aluminum billet,
An aluminum extrusion apparatus comprising the shear blade according to any one of the preceding
上記［１］に記載の発明にかかるシャー刃は、刃先の先端の付着防止部がシャー刃の移動方向に垂直な面に対して傾斜する平面で形成された斜め刃である。このため、ディスカード切断時、シャー刃の下降によってディスカードにかかる力（Ｆ１）は分解されて、シャー刃の移動方向に対して小さい斜め方向の力がディスカードに孔を空けようとする力（Ｆ２）として作用し、刃先はディスカードを斜め方向に切断していく。即ち、力（Ｆ１）よりも小さい力（Ｆ２）によってディスカードが切断される。前記ディスカードに孔を空けようとする力（Ｆ２）は、さらにすくい面に働く力（Ｆ２’）に分解され、ポートホール内の押出材料を持ち出そうとする力として作用する。従来の垂直刃を有するシャー刃では、ディスカードに孔を空けようとする力がディスカードにかかる力（Ｆ１）に等しいため、垂直刃におけるすくい面に働く力（Ｆ１’）と上述した斜め刃におけるすくい面に働く力（Ｆ２’）とはＦ１’＞Ｆ２’となる。従って、斜め刃を有する本発明のシャー刃は垂直刃よりもポートホール内の押出材料を持ち出そうとする力が小さく、これにより押出材料の持ち出しによるエアーポケットの形成が抑制される。 The shear blade according to the invention described in [1] is an oblique blade formed by a plane in which an adhesion preventing portion at the tip of the blade edge is inclined with respect to a plane perpendicular to the moving direction of the shear blade. For this reason, when the discard is cut, the force (F 1 ) applied to the discard by the lowering of the shear blade is decomposed, and a force in a small oblique direction with respect to the moving direction of the shear blade tries to open a hole in the discard. Acting as a force (F 2 ), the cutting edge cuts the discard in an oblique direction. That is, the discard is cut by a force (F 2 ) smaller than the force (F 1 ). The force (F 2 ) that tries to make a hole in the discard is further decomposed into a force (F 2 ′) that acts on the rake face, and acts as a force that tries to take out the extruded material in the port hole. In a shear blade having a conventional vertical blade, the force to open a hole in the discard is equal to the force applied to the discard (F 1 ), so the force acting on the rake face of the vertical blade (F 1 ′) is described above. The force (F 2 ′) acting on the rake face of the oblique blade is F 1 ′> F 2 ′. Therefore, the shear blade of the present invention having a slant blade has a smaller force to take out the extruded material in the port hole than the vertical blade, and this suppresses the formation of air pockets by taking out the extruded material.
また、切断は、第１すくい面でくさびを打ち込むようにして始まり、第１すくい面による切断部分が第２すくい面上を進むことで進行する。第１すくい面の傾斜角度（θ１）と第２すくい面の傾斜角度（θ２）とはθ１＞θ２であるから、第１すくい面による切断部分が第２すくい面でシャー刃から引き離されることなく切り進んで行くので、ポートホールからの押出材料の持ち出しが抑制される。 Further, the cutting starts by driving a wedge on the first rake face, and progresses as a cut portion by the first rake face advances on the second rake face. Since the inclination angle (θ 1 ) of the first rake face and the inclination angle (θ 2 ) of the second rake face are θ 1 > θ 2 , the cut portion by the first rake face is the second rake face from the shear blade. Since it cuts and advances without being pulled apart, taking-out of the extruded material from the port hole is suppressed.
このように、斜め刃および２段のすくい面の傾斜角度差によってポートホールからの押出材料の持ち出しが抑制されるので、平滑性の高い切断面が形成される。そして、従来平滑な切断が困難であった、アルミニウムの熱間押出加工においても、平滑性の高い切断面を得ることができ、ひいては押し継ぎにおけるエアーの巻き込みを抑制できる。 In this manner, since the extruding material is prevented from being taken out from the port hole due to the difference in the inclination angle between the oblique blade and the two-stage rake face, a highly smooth cut surface is formed. And also in the hot extrusion of aluminum, which has conventionally been difficult to cut smoothly, it is possible to obtain a cut surface with high smoothness, thereby suppressing air entrainment at the push joint.
さらに、前記刃先の付着防止部が平面で形成され、先がディスカードに接触した時の衝撃が吸収されるので刃先の破損や摩耗が防がれるので、平滑性の高い切断面を持続できる。このとき付着防止部は、シャー刃の移動方向に垂直な面に対して傾斜する平面で形成されているために切断部分に生じた新生面と摺ることが少ないので、ディスカードが付着する事が無い。 Furthermore, since the adhesion preventing portion of the blade edge is formed as a flat surface and the impact when the edge comes into contact with the discard is absorbed, the blade edge is prevented from being damaged or worn, so that a highly smooth cut surface can be maintained. At this time, since the adhesion preventing portion is formed by a plane inclined with respect to the plane perpendicular to the moving direction of the shear blade, it hardly slides with the new surface generated in the cut portion, so that the discard does not adhere. .
本発明において規定されるシャー刃の形状は平面および直線の組み合わせであるから、かかる刃先形状を形成するための加工は容易であり、シャー刃の製作コストも高くならない。 Since the shape of the shear blade defined in the present invention is a combination of a plane and a straight line, the processing for forming such a blade edge shape is easy, and the manufacturing cost of the shear blade does not increase.
上記［２］に記載の発明によれば、特に平滑性の高い切断面を形成できる。 According to the invention described in [2] above, a cut surface having particularly high smoothness can be formed.
上記［３］に記載の発明によれば、ディスカード接触時の衝撃吸収効果と切れ味とを両立できる。 According to the invention described in [3] above, it is possible to achieve both an impact absorbing effect and sharpness when contacting a discard.
上記［４］に記載の発明によれば、４００〜５５０℃のアルミニウム熱間押出おいて、のディスカードを平滑性の高い切断面で切断できるので、継ぎ押し時のエアーの巻き込みを抑制できる。 According to the invention described in the above [4], in the hot extrusion of aluminum at 400 to 550 ° C., the discard can be cut with a cut surface having high smoothness, so that air entrainment at the time of joint pressing can be suppressed.
上記［５］に記載の発明によれば、ＪＩＳ ３０００系アルミニウム合金またはＪＩＳ ６０００系アルミニウム合金の熱間押出において、継ぎ押し時のエアーの巻き込みを抑制できる。 According to the invention described in [5] above, in the hot extrusion of a JIS 3000 series aluminum alloy or a JIS 6000 series aluminum alloy, the entrainment of air at the time of joint pressing can be suppressed.
上記［６］に記載の発明によれば、上記［４］［５］に記載のアルミニウムの熱間押出加工を好適に実施することができる。 According to the invention described in [6] above, the hot extrusion of aluminum described in [4] and [5] can be suitably performed.
図１Ａおよび図１Ｂは本発明にかかるシャー刃の一実施形態を示している。図２Ａ〜図２Ｄは、前記シャー刃を備えた押出加工装置と押し継ぎによる押出加工方法の工程を示している。これらの図において、（1）はシャー刃、（20）は押出ダイス、（21）はコンテナ、（22）はステム、（23）はディスカード、（24）は押出材、（25）はポートホール、（26）は押出材料（押出ダイス内に流入したビレット）、（Ｓ１）（Ｓ2）はビレットである。 1A and 1B show an embodiment of a shear blade according to the present invention. FIG. 2A to FIG. 2D show the steps of an extrusion processing method using a shearing blade and an extrusion processing method using a push joint. In these figures, (1) is a shear blade, (20) is an extrusion die, (21) is a container, (22) is a stem, (23) is a discard, (24) is an extruded material, and (25) is a port A hole (26) is an extruded material (a billet that has flowed into an extrusion die), and (S 1 ) and (S 2 ) are billets.
前記シャー刃（1）は扁平板状体であり、下降することによってディスカード（23）を切断する。前記シャー刃（1）の下端部に形成された刃先（10）は、矢印で示すシャー刃（1）の移動方向に垂直な面に対して、傾斜角度（α）で傾斜している。以下の説明において、シャー刃の移動方向に垂直な面に対し傾斜角度（α）が０°を超える角度に形成された刃先を「斜め刃」、傾斜角度（α）が０°に形成された刃先を「垂直刃」とそれぞれ略称する。 The shear blade (1) is a flat plate-like body and cuts the discard (23) by descending. The cutting edge (10) formed at the lower end of the shear blade (1) is inclined at an inclination angle (α) with respect to a plane perpendicular to the moving direction of the shear blade (1) indicated by an arrow. In the following description, the cutting edge formed with an angle of inclination angle (α) exceeding 0 ° with respect to a plane perpendicular to the moving direction of the shear blade is “oblique blade”, and the inclination angle (α) is formed at 0 °. The cutting edge is abbreviated as “vertical blade”.
前記刃先（10）の先端部である付着防止部（11）は平面、即ちシャー刃（1）の移動方向に垂直な面に対して傾斜角度（α）で傾斜する平面で形成されている。また、すくい面は、付着防止部（11）に続く第１すくい面（12）と、この第１すくい面（12）に続く第２すくい面（13）の２段に形成されている。前記第１すくい面（12）のシャー刃（1）の移動方向に対する傾斜角度は（θ１）、第２すくい面（13）のシャー刃（1）の移動方向に対する傾斜角度は（θ２）である。これらの傾斜角度（θ１）（θ２）はθ１＞θ２の関係を満たしている。 The adhesion preventing portion (11), which is the tip of the blade tip (10), is formed as a plane, that is, a plane inclined at an inclination angle (α) with respect to a plane perpendicular to the moving direction of the shear blade (1). Further, the rake face is formed in two steps, a first rake face (12) following the adhesion preventing portion (11) and a second rake face (13) following the first rake face (12). The inclination angle of the first rake face (12) with respect to the movement direction of the shear blade (1) is (θ 1 ), and the inclination angle of the second rake face (13) with respect to the movement direction of the shear blade (1) is (θ 2 ). It is. These inclination angles (θ 1 ) (θ 2 ) satisfy the relationship of θ 1 > θ 2 .
本発明においては、刃先（10）を斜め刃とすることにより、押出ダイス（10）のポートホール（25）からの押出材料（26）の持ち出しを抑制し、切断面の平滑性を高めている。 In the present invention, the cutting edge (10) is a slanted blade, thereby preventing the extrusion material (26) from being taken out from the port hole (25) of the extrusion die (10) and improving the smoothness of the cut surface. .
図３Ａは、垂直刃（30）をするシャー刃（31）でディスカード（23）を切断する工程を押出ダイス（20）の上流側から見た図である。前記シャー刃（31）でディスカード（23）を切断すると、ポートホール（25）の上部は押出材料（26）が持ち出されやすく、持ち出された箇所は微少なエアーポケット（27）となる（図３Ｂ参照）。また、ディスカード（23）の厚みが厚い場合、シャー刃（31）がディスカード（23）の下端に到達する前に押出ダイス（20）から引き千切られてしまい、下方のポートホール（25）内の押出材料が持ち出されてエアーポケット（27）が発生する（図３Ｃ参照）。このとき付着防止部（11）は、シャー刃の移動方向に垂直な面に対して傾斜する平面で形成されているために切断部分に生じた新生面と摺ることが少ないので、ディスカードが付着する事が無い。 FIG. 3A is a view of the process of cutting the discard (23) with the shear blade (31) that makes the vertical blade (30) as viewed from the upstream side of the extrusion die (20). When the discard (23) is cut with the shear blade (31), the extruded material (26) is easily taken out from the upper part of the port hole (25), and the taken-out part becomes a minute air pocket (27) (see FIG. 3B). Also, if the discard (23) is thick, the shear blade (31) is shredded from the extrusion die (20) before reaching the lower end of the discard (23), and the lower port hole (25) The extruded material inside is taken out and air pockets (27) are generated (see FIG. 3C). At this time, since the adhesion preventing portion (11) is formed by a plane inclined with respect to a plane perpendicular to the moving direction of the shear blade, it hardly slides with the new surface generated in the cut portion, so the discard adheres. There is nothing.
ここで、シャー刃（1）（31）の下降によるディスカード（23）の切断において、刃先（10）（30）の傾斜の有無が切断に及ぼす影響について、図４Ａ〜図５Ｂを参照しつつ説明する。 Here, in the cutting of the discard (23) by the lowering of the shear blades (1) and (31), the influence of the presence or absence of the inclination of the blade tips (10) and (30) on the cutting will be described with reference to FIGS. 4A to 5B. explain.
図４Ａに示すように、垂直刃（30）で切断する場合、シャー刃（31）からディスカード（23）にかかる力は下向きの力（Ｆ１）であり、この力（Ｆ１）の全てがディスカード（23）に孔を空けようとする力として作用する。そして、ディスカード（23）はシャー刃（31）の移動方向である直下方向に切断されていく。一方、図５Ａに示すように、斜め刃（10）で切断する場合、シャー刃（1）からディスカード（23）にかかる下向きの力（Ｆ１）は分解され、シャー刃（1）の移動方向に対して斜め方向の力がディスカード（23）に孔を空けようとする力（Ｆ２）として作用する。そして、ディスカード（23）は前記力（Ｆ２）の方向に沿って斜め方向に切断されていく。 As shown in FIG. 4A, when cutting with the vertical blade (30), the force applied from the shear blade (31) to the discard (23) is a downward force (F 1 ), and all of this force (F 1 ) Acts as a force to make a hole in the discard (23). And the discard (23) is cut | disconnected in the direct downward direction which is a moving direction of a shear blade (31). On the other hand, as shown in FIG. 5A, when cutting with the oblique blade (10), the downward force (F 1 ) applied from the shear blade (1) to the discard (23) is disassembled, and the shear blade (1) moves. A force oblique to the direction acts as a force (F 2 ) that attempts to open a hole in the discard (23). Then, the discard (23) is cut obliquely along the direction of the force (F 2 ).
図４Ｂおよび図５Ｂに示すように、これらのディスカード（23）に孔を空けようとする力（Ｆ１）（Ｆ２）は、それぞれすくい面側に働く力（Ｆ１’）（Ｆ２’）に分解される。これらのすくい面側に働く力（Ｆ１’）（Ｆ２’）は押出ダイス（20）のポートホール（25）内の押出材料（26）を持ち出そうとする力である。従って、これらの力（Ｆ１’）（Ｆ２’）が大きくなるほどポートホール（25）から押出材料（26）が持ち出されやすくなって、エアーポケット（27）が発生しやすくなり、小さくなるほどエアーポケット（27）が発生しにくくなる。また、ポートホール（25）の上部は切断時にポートホール（25）と押出材料（26）との接触部に力が加わるために、押出材料（26）がポートホール（25）の壁面から離れやすい状況にある。この為、ポートホール（25）の上部にエアーポケット（27）が発生しやすい（図３Ｂ参照）。 As shown in FIGS. 4B and 5B, the forces (F 1 ) and (F 2 ) that try to make holes in these discards (23) are the forces (F 1 ′) and (F 2 ) that act on the rake face side, respectively. ') Is disassembled. The force (F 1 ′) (F 2 ′) acting on the rake face side is a force for taking out the extruded material (26) in the port hole (25) of the extrusion die (20). Therefore, as these forces (F 1 ′) and (F 2 ′) increase, the extruded material (26) is more easily taken out from the port hole (25), and air pockets (27) are more likely to be generated. Pocket (27) is less likely to occur. In addition, since the upper part of the port hole (25) is subjected to a force at the contact portion between the port hole (25) and the extruded material (26) during cutting, the extruded material (26) is easily separated from the wall surface of the port hole (25). Is in the situation. For this reason, an air pocket (27) is likely to be generated in the upper portion of the port hole (25) (see FIG. 3B).
そして、上記の２種類のシャー刃（1）（31）に作用する力を比較すると、ディスカード（23）に孔を空けようとする力（Ｆ１）（Ｆ２）はＦ１＞Ｆ２の関係にあるから、すくい面側に働く力（Ｆ１’）（Ｆ２’）はＦ１’＞Ｆ２’の関係にある。従って、斜め刃（10）は垂直刃（30）を有するシャー刃（31）よりもエアーポケット（27）が発生しにくくなる。さらに、斜め刃（10）はディスカード（23）を斜め方向に切断していくため、直下方向の切断と比較して、押出ダイス（20）がディスカード（23）を支持する力が強くなる。このため、ディスカード（23）の下端まで切断することができ、図３Ｃに示すような下方のポートホール（25）からの持ち出しが抑制される。これらにより、斜め刃（10）を有するシャー刃（1）は垂直刃（30）を有するシャー刃（31）よりも平滑性の高い切断面で切断することができる。 When the forces acting on the two types of shear blades (1) and (31) are compared, the force (F 1 ) (F 2 ) that attempts to make a hole in the discard (23) is F 1 > F 2. Therefore, the force (F 1 ′) (F 2 ′) acting on the rake face side has a relationship of F 1 ′> F 2 ′. Accordingly, the diagonal blade (10) is less likely to generate the air pocket (27) than the shear blade (31) having the vertical blade (30). Furthermore, since the diagonal blade (10) cuts the discard (23) in an oblique direction, the force with which the extrusion die (20) supports the discard (23) becomes stronger compared to the cutting in the direct lower direction. . For this reason, it can cut | disconnect to the lower end of a discard (23), and taking out from a lower porthole (25) as shown to FIG. 3C is suppressed. Thus, the shear blade (1) having the oblique blade (10) can be cut with a cut surface having higher smoothness than the shear blade (31) having the vertical blade (30).
上述したポートホール（25）内の押出材料（26）の持ち出し抑制効果は、刃先（10）が傾斜していれば得られるので、本発明における傾斜角度（α）の条件はα＞０となる。ただし、傾斜角度（α）が小さくなるほど力の分解による上記効果が小さくなるので、傾斜角度（α）は５°以上が好ましい。一方、傾斜角度（α）が大きくなるほどシャー刃（1）の長さを長くする必要があり、切断時の下降ストロークも長くしなければならなので、サイクルタイムが長くなる。サイクルタイムが長くなると刃先（10）の剛性が落ち、シャー刃（1）がディスカード（23）から逃げて不均一な切断厚みになるおそれがある。これらの観点より、傾斜角度（α）は１０°以下が好ましい。特に好ましい刃先（10）の傾斜角度（α）は５〜８°である。 Since the above-described effect of suppressing the extruding material (26) in the port hole (25) is obtained if the cutting edge (10) is inclined, the condition of the inclination angle (α) in the present invention is α> 0. . However, since the above-mentioned effect due to the force decomposition becomes smaller as the inclination angle (α) becomes smaller, the inclination angle (α) is preferably 5 ° or more. On the other hand, as the inclination angle (α) increases, the shear blade (1) needs to be lengthened and the lowering stroke at the time of cutting must be lengthened, so that the cycle time becomes longer. If the cycle time is lengthened, the rigidity of the blade edge (10) is lowered, and the shear blade (1) may escape from the discard (23), resulting in an uneven cutting thickness. From these viewpoints, the inclination angle (α) is preferably 10 ° or less. The inclination angle (α) of the blade edge (10) is particularly preferably 5 to 8 °.
さらに、本発明においては、刃先（10）の先端部（11）がシャー刃（1）の移動方向に垂直な面に対して傾斜する平面で形成され、かつ第１すくい面（12）の傾斜角度（θ１）と第２すくい面（13）の傾斜角度（θ２）とがθ１＞θ２の関係を満たしていることを要件とする。かかる構成により、刃先（10）がディスカード（23）に接触した際の衝撃を平面の付着防止部（11）で吸収して刃先（10）の破損や摩耗を防ぎ、第１すくい面（12）でくさびを打ち込むようにして切断を開始し、第１すくい面（12）による切断部分を第２すくい面（13）上を滑らかに進ませ、第１すくい面（12）による切断を助長して平滑性の高い切断面を形成することができる。即ち、第１すくい面（12）による切断部分が第２すくい面（13）でシャー刃（1）から引き離されないように切り進むことで、平滑性の高い切断面を得ることができる。そして、［背景技術］の欄で説明したような、ディスカードを平滑な面で切断することが困難な熱間押出、特に４００〜５５０℃のアルミニウム熱間押出においても、平滑性の高い切断面を得ることができる。 Furthermore, in this invention, the front-end | tip part (11) of a blade edge | tip (10) is formed in the plane which inclines with respect to a surface perpendicular | vertical to the moving direction of a shear blade (1), and the inclination of a 1st rake face (12) The requirement is that the angle (θ 1 ) and the inclination angle (θ 2 ) of the second rake face (13) satisfy the relationship θ 1 > θ 2 . With this configuration, the impact when the blade edge (10) contacts the discard (23) is absorbed by the flat adhesion preventing portion (11) to prevent the blade edge (10) from being damaged or worn, and the first rake face (12 ) Start cutting with a wedge, and smoothly cut the cutting part by the first rake face (12) on the second rake face (13), and promote cutting by the first rake face (12). And a highly smooth cut surface can be formed. That is, a cut surface having high smoothness can be obtained by cutting the cut portion by the first rake face (12) so that the second rake face (13) is not separated from the shear blade (1). Further, even in hot extrusion in which it is difficult to cut a discard on a smooth surface as described in the section of “Background Art”, particularly in aluminum hot extrusion at 400 to 550 ° C., a cut surface having high smoothness. Can be obtained.
前記刃先（1）の付着防止部（11）の厚み（ｔ）は、０．５〜５ｍｍの範囲が好ましい。付着防止部（11）の厚み（ｔ）が０．５ｍｍ以下では衝撃吸収効果が小さくシャー刃（1）の寿命が短くなる。一方、５ｍｍを超えると切れ味が悪くなって切断面の平滑性が低下するおそれがある。特に好ましい付着防止部（11）の厚み（ｔ）は０．５〜３ｍｍである。 The thickness (t) of the adhesion preventing portion (11) of the blade edge (1) is preferably in the range of 0.5 to 5 mm. When the thickness (t) of the adhesion preventing portion (11) is 0.5 mm or less, the impact absorbing effect is small and the life of the shear blade (1) is shortened. On the other hand, when it exceeds 5 mm, the sharpness is deteriorated and the smoothness of the cut surface may be lowered. Particularly preferred thickness (t) of the adhesion preventing part (11) is 0.5 to 3 mm.
また、前記第１すくい面（12）の傾斜角度（θ１）と第２すくい面（13）の傾斜角度（θ２）とがθ１≦θ２の関係にある時は、第１すくい面（12）による切断部分を第２すくい面（13）がシャー刃（1）から引き離そうとする力が増大してポートホール（25）から押出材料（26）が持ち出され易くなるので、切断面の平滑性が損なわれる。前記第１すくい面（12）の好ましい傾斜角度（θ１）は４５〜６０°であり、第２すくい面（13）との好ましい傾斜角度の差（θ１−θ２）は３０〜４５°である。 The inclination angle (theta 1) and when in the inclination angle (theta 2) and is theta 1 ≦ theta 2 of the relationship between the second rake face (13) has a first rake face of the first rake surface (12) Since the force that the second rake face (13) tends to pull away from the shear blade (1) is increased in the cut part by (12), the extruded material (26) is easily taken out from the port hole (25). Smoothness is impaired. A preferred tilt angle (θ 1 ) of the first rake face (12) is 45 to 60 °, and a preferred tilt angle difference (θ 1 −θ 2 ) with the second rake face (13) is 30 to 45 °. It is.
上述したように、本発明のシャー刃の刃先は単純な斜め刃であり、この斜め刃の付着防止部を平面とし、２段のすくい面の傾斜角度を規定しているに過ぎない。これらによって規定される刃先形状は平面および直線を組み合わせであるから、かかる刃先形状を形成するための加工は容易であり、特許文献１、２に記載された凸状または凹状のシャー刃に比べて製作コストを抑えることができる。従って、本発明の発明によれば、平滑性の高い切断面を形成でき、かつ寿命の長いシャー刃を低コストで得ることができる。
（押し継ぎによる押出加工方法）
図２Ａ〜図２Ｄは押し継ぎによる押出加工方法の工程を模式的に示している。押し継ぎによる押出加工は下記（１）〜（４）の工程を繰り返すことにより行う。
（１）図２Ａ：ビレット（Ｓ１）により押出材（24）を押し出す。
（２）図２Ｂ：ビレット（Ｓ１）を押し出した後、コンテナ（21）を後退させてディスカード（23）を露出させる。シャー刃（1）を下降させてディスカード（23）を切断する。この工程中に次のビレット（Ｓ２）の装填準備をする。
（３）図２Ｃ：シャー刃（1）を上昇させて上方に待機させるとともに、コンテナ（21）を前進させる。
（４）図２Ｄ：コンテナ（21）に次のビレット（Ｓ２）を装填して押出を行う。押出ダイス（20）内の押出材料（26）は次のビレット（Ｓ２）に押し継がれ、押出材（24）が継続して押し出される。
As described above, the cutting edge of the shear blade of the present invention is a simple oblique blade, and the adhesion preventing portion of the oblique blade is a plane and only defines the inclination angle of the two-step rake face. Since the cutting edge shape defined by these is a combination of a plane and a straight line, the processing for forming such a cutting edge shape is easy, as compared with the convex or concave shear blade described in
(Extrusion method by push joint)
FIG. 2A to FIG. 2D schematically show the steps of the extrusion method by push-pushing. Extrusion processing by press-joining is performed by repeating the following steps (1) to (4).
(1) FIG. 2A: Extruded material (24) is extruded by billet (S 1 ).
(2) FIG. 2B: After extruding the billet (S 1 ), the container (21) is retracted to expose the discard (23). Lower the shear blade (1) and cut the discard (23). During this process, the next billet (S 2 ) is prepared for loading.
(3) FIG. 2C: The shear blade (1) is raised and waited upward, and the container (21) is advanced.
(4) FIG. 2D: The container (21) is charged with the next billet (S 2 ) and extruded. The extruded material (26) in the extrusion die (20) is pushed over to the next billet (S 2 ), and the extruded material (24) is continuously extruded.
アルミニウムの熱間押出加工は４００〜５５０℃で行われ、シャー刃（1）が切断するディスカード（23）の温度も前記温度範囲である。本発明の押出加工方法においては、上述した斜め刃（10）を有するシャー刃（1）でディスカード（23）の切断を行うから、押出ダイス（20）内の押出材料（26）の切断面の平滑性が高いので、次のビレット（Ｓ２）との間にエアー溜まりを形成することなく押し継がれる。この方法で製造された押出材（24）はエアーの巻き込みがなく外観品質が良好である。さらに、引抜加工や曲げ加工の加工素材として前記押出材（24）を用いることにより、引抜材や曲げ材等の加工品の品質も向上させることができる。 The hot extrusion of aluminum is performed at 400 to 550 ° C., and the temperature of the discard (23) cut by the shear blade (1) is also in the above temperature range. In the extrusion method of the present invention, since the discard (23) is cut by the shear blade (1) having the above-described oblique blade (10), the cut surface of the extruded material (26) in the extrusion die (20) Since it is highly smooth, it is pushed over without forming an air reservoir with the next billet (S 2 ). The extruded material (24) produced by this method has no appearance of air and has good appearance quality. Furthermore, by using the extruded material (24) as a processing material for drawing or bending, the quality of a processed product such as a drawing material or bending material can be improved.
また、本発明の熱間加工押出方法はアルミニウムの種類を限定するものではないが、ＪＩＳ ３０００系アルミニウム合金またはＪＩＳ ６０００系アルミニウム合金の押出加工に適している。前記アルミニウム合金は、感光ドラム用素管、ＯＡ用部品、建材、エクステリア材等の材料として好適に用いられる合金であり、これらの製品は中空押出材または中空押出材を引抜や曲げの加工素材として用いて製作されるため、本発明の適用により製品品質の向上を見込めるためである。 Further, the hot working extrusion method of the present invention is not limited to the kind of aluminum, but is suitable for extrusion of JIS 3000 series aluminum alloy or JIS 6000 series aluminum alloy. The aluminum alloy is an alloy that is suitably used as a material for photosensitive drum blanks, OA parts, building materials, exterior materials, etc., and these products are hollow extruded materials or hollow extruded materials used as materials for drawing and bending. This is because the product quality can be expected to be improved by applying the present invention.
図２Ａ〜図２Ｄに参照される押し継ぎによる円筒管の押出加工において、シャー刃の形状を変えてディスカードの切断を行う切断試験を行った。 In the extrusion process of the cylindrical tube by the push joint referred to in FIGS. 2A to 2D, a cutting test was performed in which the discard blade was cut by changing the shape of the shear blade.
切断試験に用いたビレットは直径１５５ｍｍのＪＩＳ ６０００系アルミニウム合金製であり、押出温度（ビレットの実体温度）を４５０℃とした。 The billet used in the cutting test was made of JIS 6000 series aluminum alloy having a diameter of 155 mm, and the extrusion temperature (the actual temperature of the billet) was 450 ° C.
切断試験に用いたシャー刃の形状は表１〜表３に示すものであり、刃先の傾斜角度（α）、第１すくい面の傾斜角度（θ１）、第２すくい面の傾斜角度（θ２）、付着防止部の厚み（ｔ）は図１Ａおよび図１Ｂに示す各部の角度または寸法である。 The shape of the shear blade used in the cutting test is shown in Tables 1 to 3, and the inclination angle (α) of the cutting edge, the inclination angle (θ 1 ) of the first rake face, and the inclination angle (θ of the second rake face) 2 ) The thickness (t) of the adhesion preventing part is the angle or dimension of each part shown in FIGS. 1A and 1B.
表１のNo.１〜８は、刃先の付着防止部の厚み（ｔ）を固定し、刃先の傾斜の有無（無：α＝０°、有：α＝５°）および第１すくい面および第２すくい面の傾斜角度（θ１）（θ２）の差による影響を調べたものである。なお、傾斜の無い（α＝０°）刃先とは、図３Ａに参照される垂直刃（30）である。 Nos. 1 to 8 in Table 1 fix the thickness (t) of the adhesion preventing portion of the blade edge, whether the blade edge is inclined (none: α = 0 °, yes: α = 5 °), the first rake face, The influence of the difference in the inclination angle (θ 1 ) (θ 2 ) of the second rake face is examined. Note that the blade edge without inclination (α = 0 °) is the vertical blade (30) referred to in FIG. 3A.
表２のNo.１１〜１４は、刃先の傾斜角度（α）、第１すくい面および第２すくい面の傾斜角度（θ１）（θ２）を固定し、付着防止部の厚み（ｔ）による影響を調べたものである。 Nos. 11 to 14 in Table 2 fix the inclination angle (α) of the cutting edge, the inclination angles (θ 1 ) (θ 2 ) of the first rake face and the second rake face, and the thickness (t) of the adhesion preventing portion. This is a study of the effects of.
表３のNo.２１〜２６は、第１すくい面および第２すくい面の傾斜角度（θ１）（θ２）、付着防止部の厚み（ｔ）を固定し、刃先の傾斜角度（α）による影響を調べたものである。 Nos. 21 to 26 in Table 3 fix the inclination angle (θ 1 ) (θ 2 ) of the first rake face and the second rake face, the thickness (t) of the adhesion preventing portion, and the inclination angle (α) of the blade edge. This is a study of the effects of.
各シャー刃について、１日につき２５０本のビレットを押し継いで押出加工を行い、試験開始時、１週間後、２週間後に切断面の状態を下記の基準に従って評価した。また、刃先寿命は、押出試験終了後の刃先の状態により下記の基準に従って評価した。さらに、切断面の状態と刃先寿命の両面から、シャー刃の実用性について総合的に評価した。
〔切断面の状態〕
ポートホールからのアルミニウムの持ち出しに基づいて６段階で評価した。
Each shear blade was extruded by pushing 250 billets per day, and at the start of the test, after 1 week and 2 weeks, the state of the cut surface was evaluated according to the following criteria. Further, the blade edge life was evaluated according to the following criteria depending on the state of the blade edge after the extrusion test was completed. Furthermore, the practicality of the shear blade was comprehensively evaluated from both the state of the cut surface and the life of the blade edge.
[State of cut surface]
The evaluation was based on 6 grades based on taking out aluminum from the porthole.
５（非常に良好）：持ち出しがなく、切断面は極めて良好。 5 (very good): There is no take-out and the cut surface is very good.
４（良好）：殆ど持ち出しが殆どなく、切断面は良好。 4 (good): Almost no take-out and the cut surface is good.
３（概ね良好）：刃先（斜め刃）：持ち出しが時々発生するが、切断面は概ね良好。 3 (generally good): cutting edge (oblique blade): take-out sometimes occurs, but the cut surface is generally good.
２（少し悪い）：持ち出しの発生頻度が高く、切断面が少し悪く品質上問題がある。 2 (slightly bad): The occurrence frequency of take-out is high, the cut surface is slightly bad, and there is a problem in quality.
１（悪い）：２よりも持ち出しの発生頻度が高く、切断面が悪く品質上問題がある。 1 (Bad): The occurrence frequency of take-out is higher than 2, and the cut surface is poor and there is a problem in quality.
０（不可）：持ち出しの発生頻度がかなり高く、切断面が極めて悪く品質上問題がある。また、刃先の状態も悪い。 0 (not possible): The occurrence frequency of take-out is considerably high, the cut surface is extremely poor, and there is a problem in quality. In addition, the state of the cutting edge is bad.
〔刃先寿命〕
○：破損、摩耗が殆どない。
△：一部に破損、摩耗が見られる。
×：試験開始後すぐに破損、摩耗が見られる。
(Blade life)
○: Almost no damage or wear.
Δ: Some damage and wear are observed.
X: Damage and wear are observed immediately after the start of the test.
〔総合評価〕
◎：非常に良い。特に使用に適する。
○：良い。使用に適する。
△：交換頻度を高くすれば、使用できる。
×：使用に適さない。
〔Comprehensive evaluation〕
A: Very good. Especially suitable for use.
○: Good. Suitable for use.
Δ: Can be used if the replacement frequency is increased.
X: Not suitable for use.
以上の評価結果より、本発明で規定した形状のシャー刃は、切断面においてポートホールからのアルミニウムの持ち出しがなく、平滑性の高い切断面を形成できることを確認した。また、刃先の破損や摩耗が少なく、寿命の長いものであった。 From the above evaluation results, it was confirmed that the shear blade having the shape defined in the present invention did not bring out aluminum from the port hole on the cut surface and could form a cut surface with high smoothness. Further, the blade edge was less damaged and worn, and the life was long.
本発明はアルミニウムの熱間押出加工における押し継ぎに利用することができる。 The present invention can be used for press-joining in hot extrusion of aluminum.
1、31…シャー刃
10…刃先（斜め刃）
11…付着防止部
12…第１すくい面
13…第２すくい面
30…刃先（垂直刃）
α…刃先の傾斜角度
ｔ…付着防止部の厚み
θ１…第１すくい面の傾斜角度
θ２…２すくい面の傾斜角度
1, 31 ... Shear blade
10 ... Blade edge (oblique blade)
11 ... Anti-adhesion part
12 ... 1st rake face
13 ... Second rake face
30 ... Blade (vertical blade)
α: Inclination angle t of the blade edge ... Thickness θ 1 of the adhesion preventing portion Inclination angle of the first rake face θ 2 ... Inclination angle of the second rake face
Claims (6)
刃先の先端部に付着防止部を有し、この付着防止部はシャー刃の移動方向に垂直な面に対して傾斜する平面で形成され、
前記付着防止部に続く第１すくい面のシャー刃の移動方向に対する傾斜角度（θ１）と、この第１すくい面に続く第２すくい面のシャー刃の移動方向に対する傾斜角度（θ２）とが、θ１＞θ２の関係を満たしていることを特徴とするシャー刃。 In the hot extrusion process of aluminum, a shear blade that descends and cuts discards,
The tip of the blade has an adhesion preventing portion, and this adhesion preventing portion is formed by a plane inclined with respect to a surface perpendicular to the shear blade moving direction,
The inclination angle (θ 1 ) of the first rake face following the adhesion preventing portion with respect to the shearing blade movement direction, and the inclination angle (θ 2 ) of the second rake face following the first rake face with respect to the shearing blade movement direction, Satisfies the relationship of θ 1 > θ 2 .
押出温度が４００〜５５０℃であり、前記ディスカードの切断を請求項１〜３のいずれかに記載のシャー刃で行うことを特徴とするアルミニウムの押出加工方法。 After extruding the aluminum billet from the die, the remaining discard is cut, and a new billet is pushed onto the cut surface to continue extrusion,
An extrusion method for aluminum, wherein the extrusion temperature is 400 to 550 ° C, and the discard is cut with the shear blade according to any one of claims 1 to 3.
前記コンテナに装填したアルミニウムビレットをダイスから押出した後、押し残ったディスカードを切断するシャー刃として、請求項１〜３のいずれかに記載のシャー刃を備えることを特徴とするアルミニウムの押出加工装置。 A die, and a container that is disposed upstream of the die and is loaded with an aluminum billet,
After extruding the aluminum billet loaded in the container from a die, as a shear blade for cutting the pressed residue, an aluminum extrusion process comprising the shear blade according to any one of claims 1 to 3 apparatus.
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