JP2017094389A - 双断面押出装置及び押出方法 - Google Patents

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順裕 邵
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文▲彦▼ 王
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Sheng-Qi Cai
盛祺 蔡
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【課題】双断面押出装置及び押出方法を提供する。
【解決手段】ビレットの収容に用いられる容器と、前記容器に固設される固定式押出モールドと、前記固定式押出モールドに対して移動される複動型押出モールドとを備える。前記固定式押出モールドは、前記容器に連通される型穴からなる押出雌型と、前記押出雌型に固設され、前記押出雌型との間には斜め方向を有する少なくとも1つの斜方チャンネルが形成される押出雄型とを含む。前記複動型押出モールドは、前記斜方チャンネル内に設置されると共に前端部及び後端部を有し、前記前端部が前記型穴に延入されると共に前記斜め方向に沿って所定位置まで移動されることで、前記型穴の出口面積が改変される少なくとも1つの成形型と、押圧方向に沿って前記ビレットに対して押圧を行う心棒とを含む。
【選択図】図2a

Description

本発明は、複動型押出モールドを有する双断面押出装置及び押出方法に関する。
押出とは材料を押圧方式で成型することを指し、原理は押圧材/ビレットにより適度な加熱及び加圧を行い、等速でモールドを押し込むことで必要な形状、サイズ及び物理的性質の製品を製造し、これにより、塑造が容易な金属及びプラスチック材料の加工に適合させる。アルミニウムの押出は人々の生活に欠かせぬものとなっており、食器や電子製品から自動車工業や建築等に至るまで大量に使用されている。
しかしながら、前述した従来の技術では、即ち、現在の押出プロセスでは、同じ断面の押出ダイ製品しか製造できず、異なる断面の押出ダイ製品を製造する場合は複数回の加工が必要になる。例えば、まず、押出工程により均一な断面型材が押し出され、その後に複雑な2回の成形及び溶接を行って不規則に変化する断面を獲得するため、作業時間が増加してコストも高くなり、押出プロセスの本来あるべき良好な性能が失われる。
そこで、上述した課題を解決するために、本発明者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意検討を重ねた結果、合理的設計で上記の課題を効果的に改善する本発明に係る双断面押出装置及び押出方法の提案に到った。
本発明は、以上の従来技術の課題を解決する為になされたものである。即ち、本発明は、複動型押出モールドを有する双断面押出装置及び押出方法による、変断面押出ダイ製品の製造を提供することを主目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る双断面押出装置は、ビレットの収容に用いられる収容空間を有する容器と、前記容器に固設される固定式押出モールドと、前記固定式押出モールドに対して移動される複動型押出モールドとを備える。前記固定式押出モールドは、前記容器の収容空間に連通される型穴からなる押出雌型と、前記押出雌型に固設され、前記押出雌型との間には斜め方向を有する少なくとも1つの斜方チャンネルが形成される押出雄型とを含む。前記複動型押出モールドは、前記斜方チャンネルに内設されると共に前端部及び後端部を有し、前記前端部は前記型穴に延入されると共に前記斜め方向に沿って所定位置まで移動されることで、前記型穴の出口面積が改変される少なくとも1つの成形型と、前記容器に対して移動されると共に押圧方向に沿って前記ビレットに対して押圧を行う心棒とを含む。
本発明に係る双断面押出装置は、下述の長所を有する。一、画期的なモールド及びプロセスの開発により、従来の押出プロセスでは同じ断面型材しか製造できないという固定の方式を改変させる。二、現在の押出機の機構に結合させ、且つ本発明の固定式押出モールド及び複動型押出モールドの作動機構は簡易であるため、モールドの製造コストが節約される。三、押出装置の規格及び製品のサイズの需要に応じて、本発明に係る複動型押出モールド及び/或いは貫通棒が互いに組み合わされることで複数の断面の変化がある押出ダイ製品が得られる。
本発明の第1実施形態による双断面押出装置を示す正面図である。 図1に示す断面線A−Aの双断面押出装置沿ってなる断面の概念図であり、成形型の前端部が第一予定位置にある。 図1に示す断面線A−Aの双断面押出装置沿ってなる断面の概念図であり、成形型の前端部が第二予定位置にある。 本発明の第1実施形態による成形型の前端部及び型穴を示す断面の概念図である。 本発明の第1実施形態による成形型及び押しモジュールを示す断面の概念図である。 本発明の第1実施形態による成形型の前端部及び型穴を示す断面の概念図であり、可変サイズの押出ダイ製品を形成する。 本発明の第1実施形態による成形型の前端部及び型穴を示す断面の概念図であり、固定サイズの押出ダイ製品を形成する。 本発明の第1実施形態による成形型の前端部及び型穴を示す断面の概念図であり、別の可変サイズの押出ダイ製品を形成する。 本発明の第1実施形態による成形型の前端部及び型穴を示す断面の概念図であり、別の固定サイズの押出ダイ製品を形成する。 本発明の他の実施形態による別の双断面押出ダイ製品を示す断面の概念図である。 本発明のさらなる他の実施形態による別の双断面押出ダイ製品を示す断面の概念図である。 本発明の第1実施形態による成形型の前端部及び型穴を示す断面の概念図であり、双断面押出ダイ製品の内径と外径である。 本発明の第2実施形態による双断面押出装置を示す断面の概念図である。 本発明の第2実施形態による双断面押出方法を示すフローチャートである。 本発明の第2実施形態による成形型の前端部及び型穴を示す断面の概念図であり、可変サイズの押出ダイ製品を形成する。
以下に図面を参照して、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
第1実施形態
本発明の第1実施形態の双断面押出装置100の構成を図1、図2a及び図2bに示す。前記双断面押出装置100は容器(Container)110と、固定式押出モールド120と、複動型押出モールド130と、貫通棒(Mandrel)160と、心棒(Stem)150とを備える。前記容器110は、ビレット(Billet)102の収容に用いられる収容空間112を有する。前記ビレット102の材質は鉄、アルミニウム、マグネシウム、チタン等の金属材質或いはその合金材質である。
前記心棒150は前記容器110に対して移動されると共に押圧方向152(即ち、軸方向)に沿って前記ビレット102に対して押圧を行う(図2a参照)。例えば、前記心棒150は油圧動力源(図示せず)により駆動されて前後に移動され、前記心棒150が前記ビレット102に対して押圧を行うか、押圧を行わない。前記貫通棒160は前記容器110に内設される。例えば、他の油圧動力源(図示せず)により駆動されて適切な位置まで移動されると、前記貫通棒160が前記複動型押出モールド130に延入される。前記心棒150及び貫通棒160が個別に単独で作動される。
前記固定式押出モールド120及び前記複動型押出モールド130の材質はダイス鋼、炭素鋼、ステンレス、或いは他の金属材料及び非金属材料である。上述のダイス鋼とは、冷間鍛造、熱間鍛造或いは圧力ダイカスト等によりモールドを製造するために用いられる鋼種を指す。
また、前記固定式押出モールド120は前記容器110に固設されると共に押出雌型(Female Die)121及び押出雄型(Male Die)123を備える。前記押出雌型は、前記容器110の収容空間112に連通される型穴122からなる。前記押出雄型123は前記押出雌型121に固設され、前記押出雄型123と前記押出雌型121との間には斜め方向125に沿った少なくとも1つの斜方チャンネル124(例えば、2つの斜方チャンネル124)が形成される。前記押出雄型123はラジアルチャンネル126及び材料放出チャンネル128をさらに含む。前記ラジアルチャンネル126は径方向127において所定の寸法を有する。前記材料放出チャンネル128は前記型穴122に連通される。
前記複動型押出モールド130は、前記固定式押出モールド120に対して移動されると共に少なくとも1つの成形型132を備える。前記成形型132(Forming Die) は前記斜方チャンネル124に内設されると共に前端部134及び後端部136を有する。前記前端部134は前記型穴122に延入されると共に前記斜め方向125に沿って所定位置まで移動されることで、前記型穴122の出口面積が改変される。本実施形態によると、前記複動型押出モールド130は2つの成形型132を備え、図2に示す左右二側の成形型は同調するか、或いは同調せずに作動される。他の実施形態において、前記複動型押出モールド130は1つの成形型132のみを備え、前記型穴122の出口面積の改変を達成させる。
図3に示すように、前記成形型132の前端部134が第一所定位置にある場合、前記型穴122に延入される前記成形型132の前端部134が第一断面134aを有し、前記型穴122が第一サイズ出口面積A1を有する。また、前記成形型132の前端部134が第二所定位置にある場合、前記型穴122に延入される前記成形型132の前端部134が第二断面134bを有し、前記型穴122が第二サイズ出口面積A2を有する。
本実施形態では、前記押出雌型121の型穴122の外形は矩形であり、且つ前記型穴122に延入される前記成形型132の前端部134の第一断面134a及び第二断面134bも矩形である。前記押出雌型121は位置限定部129をさらに備え(図2参照)、前記成形型132の前端部134が前記型穴122から最も遠い位置に延入された状態からさらに延入されることが制限される。
なお、図2aに示すように、前記複動型押出モールド130は押動モジュール(Pushing Die)142をさらに備え、前記ラジアルチャンネル126に延入されると共に前端部144及び後端部146を有し、前記押動モジュール142の前端部144は前記径方向127に沿って前記成形型132の後端部136を押動させる。
続いて、前記成形型132の後端部136は第一傾斜面138を備える。前記押動モジュール142の前端部144は第二傾斜面148を含み、前記第二傾斜面148は前記第一傾斜面138に位置を合わせて接触され、且つ前記第一傾斜面138及び前記第二傾斜面148は前記第一傾斜面138と前記第二傾斜面148との間の平滑接触面140に沿って移動される(図4及び図2a参照)。本実施形態では、前記第一傾斜面138及び第二傾斜面148は共に前記径方向127との45度の夾角を有する。しかしながら、本発明は45度に制限されるわけではなく、前記夾角は他の角度でもよい。
図2aによれば、前記双断面押出装置100は滑動プラットフォーム(例えば、リニア滑動プラットフォーム162)と、前記滑動プラットフォーム162を駆動させて前記押動モジュール142を引っ張り、前記成形型132を押動させる駆動器(例えばサーボモータ164)とをさらに備える。
図5に示すように、工程Aでは、前記成形型132の前端部134が第一時間内に第一所定位置(図2a参照)から第二所定位置(図2b参照)まで移動されると、前記第一時間内に前記型穴122が第一サイズ出口面積A1から第二サイズ出口面積A2に徐々に変化してゆく可変サイズの出口面積を有し、これにより、前記心棒150により前記第一時間内に前記ビレット102が押圧され、前記ビレット102が前記型穴122の可変サイズの出口面積を経て流出され、可変サイズの押出ダイ製品190aが形成される。例えば、前記心棒150が等速で下に向けて押圧させると、前記サーボモータ164により前記リニア滑動プラットフォーム162が駆動されて前記押動モジュール142を二側に向けて引っ張って後退させ、前記成形型132がそれぞれ左下方及び右下方に向けて移動され、前記可変サイズの押出ダイ製品190a(前記押圧方向152の反対方向に沿う)の厚さが徐々に増加する。
また、図6に示すように、工程Bでは、前記成形型132の前端部134が前記第二所定位置(図2b参照)まで移動された後に第二時間に不動に保持されると、前記第二時間内に前記型穴122が前記第二サイズ出口面積A2を有し、これにより、前記心棒150により前記第二時間内に前記ビレット102が押圧され、前記ビレット102が前記型穴122の第二サイズ出口面積A2を経て流出され、固定サイズの押出ダイ製品190bが形成される。例えば、前記心棒150が等速で下に向けて押圧させると、前記押動モジュール142及び前記成形型132が作動せず、前記固定サイズの押出ダイ製品190b(前記押圧方向152の反対方向に沿う)の厚さが固定に維持される。
なお、図7に示すように、工程Cでは、前記成形型132の前端部134が第三時間内に前記第二所定位置(図2b参照)から前記第一所定位置(図2a参照)まで移動されると、前記第三時間内に前記型穴122が前記第二サイズ出口面積A2から前記第一サイズ出口面積A1に徐々に変化してゆく他の可変サイズの出口面積を有し、これにより、前記心棒150により前記第三時間内に前記ビレット102が押圧され、前記ビレット102が前記型穴122の他の可変サイズの出口面積を経て流出され、他の可変サイズの押出ダイ製品190cが形成される。例えば、前記心棒150が等速で下に向けて押圧させると、前記サーボモータ164により前記リニア滑動プラットフォーム162が駆動されて前記押動モジュール142を二側に向けて引っ張って後退させ、前記成形型132がそれぞれ右上方及び左上方に向けて移動され、前記他の可変サイズの押出ダイ製品190c(前記押圧方向152の反対方向に沿う)の厚さが徐々に縮減する。
さらに、図8に示すように、工程Dでは、前記成形型132の前端部134が前記第一所定位置(図2a参照)まで移動された後に第四時間に不動に保持されると、前記第四時間内に前記型穴122が前記第一サイズ出口面積A1を有し、これにより、前記心棒150により前記第四時間内に前記ビレット102が押圧され、前記ビレット102が前記型穴122の第一サイズ出口面積A1を経て流出され、別の固定サイズの押出ダイ製品190dが形成される。例えば、前記心棒150が等速で下に向けて押圧させると、前記押動モジュール142及び前記成形型132が作動せず、前記別の固定サイズの押出ダイ製品190d(前記押圧方向152の反対方向に沿う)の厚さが固定に維持される。
実施形態では、工程Aが実行される場合、前記第一可変サイズの押出ダイ製品190aが変断面押出ダイ製品190となる(図5参照)。
他の実施形態では、工程A及び工程Bが順に実行される場合、前記第一可変サイズの押出ダイ製品190a及び前記第一サイズ押出ダイ製品190bが順に連結され、組み合わされて別の変断面押出ダイ製品190´となる(図9参照)。
さらなる他の実施形態では、工程A、工程B、工程C及び工程Dが順に実行される場合、前記第一可変サイズの押出ダイ製品190a、前記第一サイズ押出ダイ製品190b、前記第二可変サイズの押出ダイ製品190c及び前記第二サイズ押出ダイ製品190dが順に連結され、組み合わされてさらなる他の変断面押出ダイ製品190´´となる(図10参照)。
前記貫通棒160が前記型穴122の中心位置122aに延入され、前記変断面押出ダイ製品190が変断面中空押出ダイ製品となり、且つ前記変断面中空押出ダイ製品の内径D1が決定される。前記成形型132の前端部134が前記型穴122の縁端位置122bに延入され、且つ前記型穴122に延入される前記成形型132の前端部134の断面は、前記変断面押出ダイ製品190の外径D2及び外径D3の制御に用いられる(図11及び図2参照)。
本発明は前記心棒150、貫通棒160及び前記複動型押出モールド130の成形型132が順に移動されることで、中空押出ダイ製品の形状の特徴が制御され、変断面押出ダイ製品を製造させる目的を達成させる。
第2実施形態
図12は本発明の第2実施形態による双断面押出装置200を示す断面の概念図である。第2実施形態に係る双断面押出装置200は第1実施形態に係る双断面押出装置100に大方類似し、同じ部材は同じ符合で標示する。第2実施形態の第1実施形態との差異は、第2実施形態に係る前記双断面押出装置200は貫通棒を備えない点である。
以下、本発明の第2実施形態による双断面押出方法について図13及び図12に基づき説明する。以下の工程を含む。
工程S210では、双断面押出装置200が提供され、容器110と、固定式押出モールド120と、複動型押出モールド130とを備える。前記容器110は収容空間112を有し、前記固定式押出モールド120は押出雌型121及び押出雄型123を含み、前記押出雌型121は前記容器110の収容空間112に連通される型穴122からなり、前記押出雄型123と前記押出雌型121との間には斜方チャンネル124が形成される。前記複動型押出モールド130は成形型132を備え、且つ前記成形型132は前記斜方チャンネル124に内設されると共に前端部134を有する。
工程S220では、ビレット102が前記容器110の収容空間112に収容される。
工程S230では、時間内に前記ビレット102が押圧され、前記ビレット102が前記型穴122の可変サイズの出口面積を経て流出され、可変サイズの押出ダイ製品290aが形成され、即ち、前記変断面押出ダイ製品290となる。図14に示すように、前記成形型132の前端部134が前記時間内に第一所定位置から第二所定位置まで移動されると、前記時間内に前記型穴122が第一サイズ出口面積A1から第二サイズ出口面積A2に徐々に変化してゆく前記可変サイズの出口面積を有する。前記双断面押出装置200が貫通棒を備えないため、前記変断面押出ダイ製品290が変断面中実押出ダイ製品となる。
本発明は前記心棒150及び前記複動型押出モールド130の成形型132が順に移動されることで、中実押出ダイ製品の形状の特徴が制御され、変断面押出ダイ製品を製造させる目的を達成させる。
以上のことから、本発明に係る双断面押出装置は下述の長所を有する。一、画期的なモールド及びプロセスの開発により、従来の押出プロセスでは同じ断面型材しか製造できないという固定の方式を改変させる。二、現在の押出機の機構に結合させ、且つ本発明の固定式押出モールド及び複動型押出モールドの作動機構は簡易であるため、モールドの製造コストが節約される。三、押出装置の規格及び製品のサイズの需要に応じて、本発明に係る複動型押出モールド及び/或いは貫通棒が互いに組み合わされることで複数の断面の変化がある押出ダイ製品が得られる。
上述の実施形態は本発明の技術思想及び特徴を説明するためのものにすぎず、当該技術分野を熟知する者に本発明の内容を理解させると共にこれをもって実施させることを目的とし、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。従って、本発明の精神を逸脱せずに行う各種の同様の効果をもつ改良又は変更は、後述の請求項に含まれるものとする。
100 双断面押出装置
102 ビレット
110 容器
112 収容空間
120 固定式押出モールド
121 押出雌型
122 型穴
122a 中心位置
122b 縁端位置
123 押出雄型
124 斜方チャンネル
125 斜め方向
126 ラジアルチャンネル
127 径方向
128 材料放出チャンネル
129 位置限定部
130 複動型押出モールド
132 成形型
134 前端部
134a 第一断面
134b 第二断面
136 後端部
142 押動モジュール
138 第一傾斜面
140 平滑接触面
144 前端部
146 後端部
148 第二傾斜面
150 心棒
152 押圧方向
160 貫通棒
162 リニア滑動プラットフォーム
164 サーボモータ
190 変断面押出ダイ製品
190' 別の変断面押出ダイ製品
190'' さらなる他のの変断面押出ダイ製品
190a 可変サイズの押出ダイ製品
190b 固定サイズの押出ダイ製品
190c 別の可変サイズの押出ダイ製品
190d 別の固定サイズの押出ダイ製品
200 双断面押出装置
290a 可変サイズの押出ダイ製品
290 変断面押出ダイ製品
A1 第一サイズ出口面積
A2 第二サイズ出口面積
D1 内径
D2、D3 外径
S210〜S230 工程

Claims (10)

  1. ビレットが収容される収容空間を有する容器と、
    前記容器に固設される固定式押出モールドと、
    前記固定式押出モールドに対して移動される複動型押出モールドとを備え、
    ここでは、前記固定式押出モールドは、
    前記容器の収容空間に連通される型穴からなる押出雌型と、
    前記押出雌型に固設され、前記押出雌型との間には斜め方向に沿った少なくとも1つの斜方チャンネルが形成される押出雄型とを含み、
    また、前記複動型押出モールドは、
    前記斜方チャンネルに内設されると共に前端部及び後端部を有し、前記前端部が前記型穴に延入されると共に前記斜め方向に沿って所定位置まで移動されることで、前記型穴の出口面積が改変される少なくとも1つの成形型と、
    前記容器に対して移動されると共に押圧方向に沿って前記ビレットに対して押圧を行う心棒とを含むことを特徴とする双断面押出装置。
  2. 前記成形型の前端部が第一時間内に第一所定位置から第二所定位置まで移動されると、前記第一時間内に前記型穴は第一サイズ出口面積から第二サイズ出口面積に徐々に変化してゆく可変サイズの出口面積を有し、これにより、前記心棒により前記第一時間内に前記ビレットが押圧されると、前記ビレットが前記型穴の可変サイズの出口面積を経て流出され、可変サイズの押出ダイ製品が形成され、変断面押出ダイ製品となることを特徴とする、請求項1に記載の双断面押出装置。
  3. 前記成形型の前端部が前記第二所定位置まで移動された後に第二時間で不動に保持されると、前記第二時間内に前記型穴は前記第二サイズ出口面積を有し、これにより、前記心棒により前記第二時間内に前記ビレットが押圧されると、前記ビレットが前記型穴の第二サイズ出口面積を経て流出され、固定サイズの押出ダイ製品が形成され、前記固定サイズの押出ダイ製品が前記可変サイズの押出ダイ製品に連結され、前記固定サイズの押出ダイ製品及び前記可変サイズの押出ダイ製品が組み合わされて別の変断面押出ダイ製品になることを特徴とする、請求項2に記載の双断面押出装置。
  4. 前記成形型の前端部が前記型穴の縁端位置に延入され、且つ前記型穴に延入される前記成形型の前端部の断面は前記変断面押出ダイ製品の外径の制御に用いられることを特徴とする、請求項2に記載の双断面押出装置。
  5. 前記容器内に設置されると共に前記型穴の中心位置に延入され、前記変断面押出ダイ製品を変断面中空押出ダイ製品とし、且つ前記変断面中空押出ダイ製品の内径を決定させる貫通棒をさらに備えることを特徴とする、請求項4に記載の双断面押出装置。
  6. 前記押出雄型は径方向において所定の寸法を有するラジアルチャンネルをさらに備え、
    前記複動型押出モールドは少なくとも1つの押動モジュールをさらに備え、前記押動モジュールは前記ラジアルチャンネルに延入されると共に前端部及び後端部を有し、前記押動モジュールの前端部は前記径方向に沿って前記成形型の後端部を押動するために用いられることを特徴とする、請求項1に記載の双断面押出装置。
  7. 前記成形型の後端部は第一傾斜面を備え、
    前記押動モジュールの前端部は第二傾斜面を含み、前記第二傾斜面は前記第一傾斜面に位置を合わせて接触され、且つ前記第一傾斜面及び前記第二傾斜面は前記第一傾斜面と前記第二傾斜面との間の平滑接触面に沿って移動されることを特徴とする、請求項6に記載の双断面押出装置。
  8. 前記型穴の外形は矩形であり、且つ前記型穴に延入される前記成形型の前端部の断面は矩形であることを特徴とする、請求項1に記載の双断面押出装置。
  9. 前記押出雌型は、前記成形型の前端部が前記型穴から最も遠い位置に延入された状態からさらに延入されることを制限させる少なくとも1つの位置限定部をさらに備えることを特徴とする、請求項1に記載の双断面押出装置。
  10. 容器と、固定式押出モールドと、複動型押出モールドとを備え、前記容器は収容空間を有し、前記固定式押出モールドは押出雌型及び押出雄型を具備し、前記押出雌型は型穴からなり、前記型穴は前記容器の収容空間に連通され、前記押出雄型と前記押出雌型との間には少なくとも1つの斜方チャンネルが形成され、前記複動型押出モールドは少なくとも1つの成形型を備え、且つ前記成形型は前記斜方チャンネル内に設置されると共に前端部を有する、双断面押出装置が提供される工程と、
    ビレットが前記容器の収容空間に収容される工程と、
    前記ビレットが前記型穴の可変サイズの出口面積を経て流出され、可変サイズの押出ダイ製品が形成され、即ち、変断面押出ダイ製品であり、前記成形型の前端部が前記時間内に第一所定位置から第二所定位置まで移動されると、前記時間内に前記型穴は第一サイズ出口面積から第二サイズ出口面積に徐々に変化してゆく前記可変サイズの出口面積を有する、時間内に前記ビレットが押圧される工程とを含むことを特徴とする変断面押出方法。
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