JP2731604B2 - 押出機用コンテナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、アルミニウム等の金属製型材の製造に用
いられる押出機のコンテナに関する。

従来の技術及び課題 従来、一般に押出機のコンテナは、その周壁部に加熱
装置を備えて、内部のビレット孔に装填されるビレット
を周りから均一に加熱し、適正な押出し温度に保持する
ものとなされている。

ところが、従来の上記加熱装置は、ビレットをその周
りから周方向に均一に、かつ長さ方向においても全体に
均一に加熱するものであるため、次のような問題点を有
するものであった。

即ち、第１には、殊にアルミニウム押出型材にあって
は、断面の各部において相互に肉厚を異にする部分を含
んだり、あるいは形状の複雑な断面異形のものを製造す
る場合が多いが、このような型材の押出しにおいては、
コンテナ内でのビレットのメタルフローが円周方向で必
ずしも均一なものとならない。従って、押出型材の寸法
精度の向上をはかる上からは、ビレットの周方向の温度
分布も、上記のメタルフロー状況に応じて部分によって
異なるものとすることが望ましい。ところが、従来のコ
ンテナにおける加熱装置では、周方向にビレットの温度
分布を変化せしめるようなことは不可能であり、型材の
断面形状によっては、真直性、寸法精度に優れた状態に
押出すことに困難を来すことがあった。

もとより、型材の寸法精度を良好なものとするために
は、ダイスの成形孔を通過するメタルフロー速度の全体
的な均一化を図ることが１つの重要な要素である。この
ため、異形型材の押出しに際しては、従来、ダイスのベ
アリング長さを、メタルフローの遅くなりがちな部分に
おいて短かく、速くなりがちな部分において長くすると
いうように調整することによって、上記メタルフローの
均一化をはかるべく配慮されている。しかしながら、か
ゝるベアリング長さによる調整は、押出用金属材料の種
類、型材の断面形状等によって種々押出特性が異なるこ
とも相俟って、実際上その正確な設定が困難であり、ベ
アリング長さの調整のみによってはなお依然として、寸
法精度に優れた型材の押出しに困難を生じることがあ
る。

また、第２の問題点は、押出型材の後端部に、ビレッ
トの外表面部等に含まれる酸化物その他の異物が混入す
る所謂後端巻き込みの長さが長くなり、製品の歩留りを
低下させる点である。

即ち、押出中、コンテナ内に装填されたビレットのメ
タルフローは、ビレットの周囲部分より中心部の方が先
行してダイス方向へ移動する傾向を示し、その結果押出
しサイクルの終りに近くなるに従って、ビレットの後端
部の外表面部の比較的多くの異物を含む部分が、徐々に
ステムの先端のダミーの前面部を経由してビレットの中
央部に到達し、次第にダイス方向へ移行するという挙動
を示す。而してこのような挙動が早期にあらわれゝば現
れるほど、押出型材に異物を巻き込む後端巻き込み長さ
が長くなる傾向があらわれる。

そこで、従来では、この後端巻き込み長さの減少をは
かるために、ビレットをその予備加熱段階で、先端部を
高温に、後端部を相対的に低温に加熱して、長さ方向に
温度勾配を与える所謂テーパー加熱を施すことによっ
て、ビレットの後端部からの金属材料のコンテナ内での
移動を遅らせる配慮がなされている。ところが、このよ
うなテーパー加熱を施したビレットを用いても、それを
コンテナに装填したのちは、保温のための加熱装置で全
体が均一に加熱されるために、前記の温度勾配が減殺さ
れる傾向を生じ、折角のテーパー加熱が十分に生かされ
ず、結果的に後端巻き込み長さを十分に満足程度に減少
せしめることができないという不利益の享受を余儀なく
されていた。

この発明は、上記のような問題点に鑑み、ダイスの成
形孔を通過する金属のメタルフロー速度の全体的な均一
化を図って高精度の型材の押出を行いうるものとなし、
しかもその均一化を容易に達成しうるものとなすことを
第１の目的とする。

更に、この発明は、先端側を高温とし、後端側を低温
とするテーパー加熱を施したビレットの使用を実効ある
ものとなし、もって後端巻込みによる型材の内部品質の
劣化防止を実質的に図ることを第２の目的とする。

課題を解決するための手段 上記第１の目的は、個別に制御可能な冷却又は／及び
加熱による複数個の温度調節手段が、ビレット孔の内面
近くにおいてコンテナ周壁内に、その円周方向に各独立
状に分配して設けられてなることを特徴とする押出機用
コンテナによって達成される。

また、上記第２の目的は、上記押出機用コンテナにお
いて、円周方向に配設された複数個の前記温度調節手段
が、コンテナ周壁の長さ方向において前後に分離独立状
に複数組設けられることによって達成される。

作用 請求項（１）にかゝる押出機用コンテナでは、温度調
節手段によりビレット孔内面をその周方向において局部
的に冷却又は／及び加熱することによってビレット孔内
面の温度をその周方向において種々変化せしめることが
できる。そのため、押出中、ザイスの成形孔を通過する
金属のメタルフロー速度の遅くなりがちな部分と、速く
なりがちな部分に対応して、上記のようにビレット孔内
のビレットの温度分布を周方向の各部において変化させ
ることができ、ひいてはコンテナ内のビレットのメタル
フロー速度を全体的に均一化させて押出型材の精度向上
と押出速度の向上はかることができる。

また、請求項（２）にかかる押出機用コンテナでは、
温度調節手段によりビレット孔内面にその長さ方向にお
いて所要の温度勾配を与えることができる。即ちビレッ
ト孔内面の温度をその長さ方向において種々変化せしめ
ることができる。そのため、先端側が高温で後端側が相
対的に低温のテーパー加熱が施されたビレットの温度勾
配をコンテナ内でも有効に維持せしめることができ、テ
ーパー加熱の施されたビレットの使用を一層実効あるも
のにして、後端巻き込み長さの減少をはかることができ
る。

実施例 以下、この発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図ないし第３図に示される押出機用コンテナ
（１）は、内部をビレット孔（２）とするコンテナライ
ナー（３）と、該ライナー（３）の外周部に被嵌された
コンテナタイヤー（４）との２層構造によるものとして
構成されている。なお、このコンテナ（１）には、ビレ
ットの温度がビレット孔（２）内で低下し押出が困難と
なるのを防ぐ目的で、そのビレット孔内面全体をビレッ
ト加工温度近くに略均一に加熱保持するための図示しな
い電気抵抗加熱等による加熱装置が備えられている。

また、上記コンテナ（１）の周壁内には、図面に示さ
れるように、冷却媒体流通用の第１ないし第８の熱交換
媒体通路（5a）〜（5h）がそれぞれ温度調節手段を構成
するものとして設けられている。通路（5a）〜（5h）の
それぞれは、ライナー（３）とタイヤー（４）との間を
軸線方向に延びる冷却用通路部分と、この通路部分の両
端部から径方向外方に延びコンテナ（１）の外周面に開
口する前後１対の流出入用通路部分とで側面視コ字状に
構成されている。そして、これらの８個の通路（5a）〜
（5h）の配列状態は、４個の通路（5a）〜（5d）がコン
テナ（１）の前半部に周方向に等しい間隔をおいて設け
られ、また残りの４個の通路（5e）〜（5h）がコンテナ
（１）の後半部に周方向に等しい間隔をおいて設けられ
たものとなされている。なお、周方向における熱交換媒
体通路の個数、長さ方向における熱交換媒体通路の組数
は、適正な押出を達成しうるようなケースバイケースで
変更されうるものであることはいうまでもない。上記通
路（5a）〜（5h）へは個別に冷却媒体が供給され、それ
によってビレット孔（２）の内面を局部的に冷却しうる
ものとなっている。即ち、上記通路（5a）〜（5h）によ
って、いずれの通路（5a）〜（5h）にも冷却媒体を流通
させない状態、即ち上記のような電気抵抗加熱装置等に
よってビレット孔（２）の内面が均一に加熱された状態
から、周方向の例えばいずれか１つの通路に冷却媒体を
流通せしめることにより、その通路近傍部分において冷
却し、ビレット孔内面の温度分布を周方向に局部的に変
化せしめうるものとなされている。また、前後いずれか
に位置する通路に選択的に冷却媒体を流通せしめること
により、その通路近傍部分においてビレット孔内面の温
度を低下せしめ、ビレット孔（１）内面の温度分布を長
さ方向において変化せしめうるものとなされている。な
お、上記通路（5a）〜（5e）において、軸線方向に延び
る通路部分はコンテナライナー（３）の外周部に細溝を
形成し、これがコンテナタイヤー（４）の内周面で塞が
れることにより形成され、一方径方向に延びる前後両通
路部分はコンテナタイヤー（４）に孔を設けることによ
って形成されている。

なお、冷却媒体としては、例えば、水、空気、液体窒
素等が使用される。

次に、上記構成のコンテナ（１）を用いて行った押出
実験を説明する。ダイスはコ字状の成形孔（６）を有す
るものを使用した。成形孔（６）の寸法は、第４図に示
されるように、中央辺の長さａを30mm、上下辺の各長さ
ｂを25mm、幅ｔを2mmとした。そしてこのダイスを所期
温度400℃に設定して成形孔（６）の中央辺の背部側が
第１及び第５通路（5a）（5e）の位置する側に位置する
ようにコンテナ（１）の前部に配設し、A6063合金から
なる直径３インチ、長さ250mmのアルミニウムビレット
を用いて、これに前端部を500℃、後端部を450℃とする
テーパー加熱を施し、300トンの直接押出プレスを用
い、ラム速度8mm/秒の条件で押出を行った。なお、ビレ
ットの後端面にはダミーとの離型のためにコロイダルグ
ラファイトを塗布した。そして、押出しに際し、ビレッ
ト孔の内面の温度は、各通路（5a）〜（5h）に選択的に
適宜冷却媒体としての水を流通せしめることにより、周
方向及び長さ方向における温度分布を、第１表に示す実
験例Ｉ〜Ｖの５種類の温度分布状態となるように設定し
た。

即ち、実験例Ｉの温度分布状態はビレット孔（２）の
内面の温度を周方向にも長さ方向にも一定に保持したも
の、実験例IIはコ字状の成形孔（６）の中央辺の背部側
に対応する部分のビレット孔（２）の内面の前後の温度
を周方向の他の部分の温度よりも低くしたもの、実験例
IIIは逆にコ字状の成形孔（６）の中央辺の背部側に対
応する部分のビレット孔（２）の内面の前後の温度を周
方向の他の部分の温度よりも高くしたもの、実験例IVは
ビレット孔（２）の内面の温度を前側を高温に後側を低
温にしたもの、実験例Ｖはコ字状の成形孔（６）の中央
辺の背部側に対応する部分のビレット孔（２）の内面部
分の前後の温度を周方向の他の部分の温度よりも高くし
かつ前側を高温に後側を低温にしたものである。

そして、上記押出しにより得られた各型材について、
上下両辺部先端間の長さｌと、型材の後端巻込み長さＬ
とを測定したところ、第２表に示されるような結果を得
た。

この結果より、ビレット孔内面の温度状態が型材の寸
法精度及び後端巻込み長さに大きく影響するファクター
であることを確認することがができたことはもとより、
コ字状の成形孔（６）の中央辺背部側に位置する前後の
ビレット孔（２）の内面部分の温度を周方向の他の部分
よりも高くすることによって型材の寸法精度を向上する
ことができ、また、ビレット孔（２）の内面の温度を前
側を高温に後側を低温にすることによって後端巻込み長
さを短縮しうることが確認できた。

なお、上記実施例では、工程管理の容易さという観点
から、通路に冷却媒体を流通せしめるという冷却による
温度調節手段を採用したが、ヒーターないしはインダク
ションを使用する加熱による温度調節手段を採用しても
よく、また、冷却による温度調節手段と加熱による温度
調節手段とを組み合わせて使用するものとしてもよい。

発明の効果 上述の次第で、請求項（１）にかかる発明の押出機用
コンテナは、個別に制御可能な冷却又は／及び加熱によ
る複数個の温度調節手段を、コンテナ周壁内に、その円
周方向に各独立状に分配して設けたものであるから、温
度調節手段によりビレット孔内面をその周方向において
局部的に冷却又は／及び加熱することによってビレット
孔内面の温度を周方向の各部において個々に調整するこ
とができる。従って、押出中、ダイスの成形孔を通過す
る金属のメタルフロー速度の遅くなりがちな部分と、速
くなりがちな部分とに対応して、上記のようにビレット
孔内面の温度を周方向に調整することにより、上記のメ
タルフロー速度を全体的に均一化させ、ひいては寸法精
度の安定した、高精度の型材を押出成形することができ
る。しかも温度調節手段による制御を行うだけでよいか
ら、メタルフロー速度の均一化をきわめて容易に達成す
ることができる。

また、請求項（２）にかかる発明の押出機用コンテナ
は、上記押出機用コンテナにおいて、円周方向に配設さ
れた複数個の前記温度調節手段を、コンテナ周壁の長さ
方向において前後に分離独立状に複数組設けたものであ
るから、温度調節手段によりビレット孔内面をその長さ
方向において局部的に冷却又は／及び加熱することによ
ってビレット孔内面の長さ方向の温度分布を各部におい
て個々に調整することができる。従って、先端側が高温
で後端側が低温のテーパー加熱のなされたビレットの温
度勾配がビレット孔内でもそのまゝ維持されるようにビ
レット孔内面の温度を上記のようにその長さ方向におい
て変化せしめることにより、このようなビレットの使用
を一層実効あるものとして使用することができ、その結
果、型材の後端巻き込み長さを減少し、製品歩留りの一
層の向上を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の押出機用コンテナの斜視図、第２図
は同横断面図、第３図は第２図のIII−III線断面図、第
４図はダイスの成形孔の平面図である。 （１）……押出機用コンテナ、（２）……ビレット孔、
（5a）〜（5h）……熱交換媒体通路（温度調節手段）。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】個別に制御可能な冷却又は／及び加熱によ
   る複数個の温度調節手段が、ビレット孔の内面近くにお
   いてコンテナ周壁内に、その円周方向に各独立状に分配
   して設けられてなることを特徴とする押出機用コンテ
   ナ。
2. 【請求項２】円周方向に配設された複数個の前記温度調
   節手段が、コンテナ周壁の長さ方向において前後に分離
   独立状に複数組設けられてなる請求項（１）記載の押出
   機用コンテナ。