JP2780824B2 - Extrusion tool - Google Patents

Extrusion tool

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JP2780824B2
JP2780824B2 JP1273365A JP27336589A JP2780824B2 JP 2780824 B2 JP2780824 B2 JP 2780824B2 JP 1273365 A JP1273365 A JP 1273365A JP 27336589 A JP27336589 A JP 27336589A JP 2780824 B2 JP2780824 B2 JP 2780824B2
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die
forming hole
extrusion
cooling
hole
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茂幸 菊池
賢二 中西
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昭和アルミニウム株式会社
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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
いられる押出工具に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an extrusion tool used for manufacturing a metal mold such as aluminum.

従来の技術及び課題 押出中、押出用金属との摩擦によってダイスのベアリ
ング面が経時的に高温化し、それが原因で、型材の表面
品質の劣化、スピードクラックの発生、寸法精度の低
下、等の問題を惹起することはよく知られている。
2. Description of the Related Art During extrusion, the bearing surface of a die becomes hot with the lapse of time due to friction with the metal for extrusion, which causes deterioration of the surface quality of the die material, generation of speed cracks, reduction of dimensional accuracy, etc. It is well known to cause problems.

従来、このような問題に対処するため、ダイス成形孔
の周りに、冷媒を循環せしめる冷却手段を付設し、ダイ
スの成形孔周りの経時的高温化を抑制しようとする方法
が採られている。
Conventionally, in order to cope with such a problem, a method has been adopted in which a cooling means for circulating a coolant is provided around the die forming hole to suppress the temperature around the die forming hole from increasing with time.

しかしながら、上記のダイス冷却手段は、成形孔の周
りを全周に亘って均一に冷却しようとするものであると
ころから、押出型材の表面品質の向上、スピードクラッ
クの発生防止等には有効であるものゝ、型材の寸法精度
の安定、向上をはかる上からは、必ずしも万全の有効性
を発現しうるものではなかった。
However, the above-mentioned die cooling means is intended to uniformly cool the periphery of the molding hole over the entire circumference, and is effective for improving the surface quality of the extruded material, preventing the occurrence of speed cracks, and the like. However, in order to stabilize and improve the dimensional accuracy of the mold material, it was not always possible to achieve perfect effectiveness.

即ち、型材の寸法精度の安定性は、ダイス孔を通過す
る押出材料金属のメタルフロー速度を、成形孔の全体に
おいて均一化せしめることによって果しうるものである
ところ、例えば特に断面において部分的に肉厚を異に
し、あるいは複雑な形状を有する異形断面形状の型材を
製造しようとするような場合、メタルフロー速度の部分
的な不均一を生じる傾向が顕著に現われ、真直性、断面
形状精度に優れた型材の押出に困難を来たすことが多か
った。
That is, the stability of the dimensional accuracy of the mold material can be achieved by making the metal flow rate of the extruded material metal passing through the die hole uniform over the entire molding hole, for example, particularly in a cross section, in particular, partially. When trying to produce a mold material with a different wall thickness or a deformed cross-sectional shape having a complicated shape, the tendency to cause partial non-uniformity in the metal flow speed appears remarkably, and the straightness and the cross-sectional shape accuracy are reduced. In many cases, it was difficult to extrude excellent mold materials.

そこで、従来ではまた、このような異形型材の押出し
の場合はとくに、ダイスのベアリング長を、型材の断面
形状に対応して、メタルフローの遅くなりがちな部分に
おいて短く、速くなりがちな部分において長く設定する
ことにより、成形孔を通過するメタルフロー速度を全体
的に均一化するという手法が採られていた。
Therefore, conventionally, especially in the case of extruding such a shaped member, the bearing length of the die is shortened in the portion where the metal flow tends to be slow, and in the portion where the metal flow tends to be fast, corresponding to the cross-sectional shape of the die material. A technique has been adopted in which the metal flow speed passing through the forming hole is made uniform overall by setting the length to be long.

しかしながら、上記ベアリング長の長さ設定による調
整は、実際上その正確な設定がきわめて困難である。即
ち、押出用金属の種類、型材の断面形状の変更等によっ
て個々に押出特性が異なるものであるため、予めベアリ
ング長を各部に変えて均一な押出を達成するということ
は相当な熟練をもってしてもきわめて困難なことであ
る。
However, the adjustment by setting the length of the bearing length is very difficult in practice. In other words, since the extrusion characteristics are individually different depending on the type of the metal for extrusion and the change in the cross-sectional shape of the mold, etc., it is a considerable skill to achieve uniform extrusion by changing the bearing length in advance to each part. Is also very difficult.

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
目的とする。
The present invention has been made in view of the above-described problems, and has been considered to be able to extrude a high-precision mold material by making the overall metal flow speed of a metal passing through a forming hole of a die uniform.
In addition, it is an object of the present invention to easily achieve the uniformity.

課題を解決するための手段 上記の目的において、この発明は、個別に制御可能な
冷却又は/及び加熱による複数個の各独立した温度調節
手段を有し、これらの温度調節手段は、ダイスの1つの
成形孔の周りの位置において、該成形孔に近接した有効
作用部位が成形孔の周り方向に所定区画部分ずつを分担
するように周方向に分配配置して設けられてなることを
特徴とする押出工具を要旨とする。
SUMMARY OF THE INVENTION For the above objects, the present invention comprises a plurality of individually controllable cooling and / or heating temperature control means, each of which is independent of the die. In a position around one of the molding holes, the effective action site close to the molding hole is provided so as to be distributed and arranged in the circumferential direction so as to share predetermined sections in the direction around the molding hole. The extruder is a gist.

作用 上記押出工具では、温度調節手段によりベアリング面
をその周方向において局部的に冷却又は/及び加熱する
ことによってベアリング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、メ
タルフローの遅くなりがちな部分と、速くなりがちな部
分を確認しつつ、上記のようにベアリング面の温度を周
方向に種々変化せしめることにより、メタルフロー速度
が全体的に均一化されるようにすることができる。
In the above-described extrusion tool, the temperature of the bearing surface can be variously changed in the circumferential direction by locally cooling and / or heating the bearing surface in the circumferential direction by the temperature adjusting means. Therefore, during extrusion, while confirming the parts where the metal flow tends to be slower and the parts where the metal flow tends to be faster, the metal flow speed is changed overall by varying the temperature of the bearing surface in the circumferential direction as described above. It can be made uniform.

実施例 以下、この発明の実施例を図面に基いて説明する。Embodiment Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図に示される押出成形装置(1)において、
(2)はコンテナ、(3)はコンテナ(2)の前部に配
設された押出工具である。押出工具(3)は、ダイス
(4)と、バッカー(5)と、これらを収納するダイリ
ング(6)とを含むものとして構成されている。
In the extrusion molding device (1) shown in FIG.
(2) is a container, and (3) is an extrusion tool provided at the front of the container (2). The extrusion tool (3) is configured to include a die (4), a backer (5), and a die ring (6) for storing these.

また、ダイス(4)は、略コ字状の成形孔(8)を囲
むベアリング部(9)を有する後側の第1ダイス(4a)
と、レリーフ部(10)を有する第2ダイス(4b)との組
合せによって構成され、第2図に示されるように、第1
ダイス(4a)の前端面に溝を形成することによって第2
ダイス(4b)との間に冷却媒体を流通せしめる互いに独
立した第1ないし第6の熱交換媒体通路(7a)〜(7f)
が、温度調節手段を構成するものとして設けられてい
る。これらの熱交換媒体通路(7a)〜(7f)は、それぞ
れ両端の出入口を押出工具(3)の外周面に開口し、中
間部がダイス(4)の成形孔(8)の周りに近接して位
置されており、個別に冷却媒体の流通制御を行いうるも
のとなされている。しかも上記熱交換媒体通路(7a)〜
(7f)は、成形孔(8)に近接した有効作用部位が、成
形孔(8)の周り方向に所定区画部分ずつを分担するよ
うに分配配置されている。即ち、第1通路(7a)はコ字
状の成形孔(8)の中央辺外側上半部近傍に、第2通路
(7b)は同下半部近傍に、第3通路(7c)は同内側上半
部近傍に、第4通路(7d)は同下半部近傍に、第5通路
(7e)は上辺外側近傍に、第6通路(7f)は下辺側近傍
に、それぞれ分配配置されている。従って、例えば第1
通路(7a)に冷却媒体を流通せしめることによって、上
記成形孔(7)の中央辺の上部を外側から局部冷却し、
第6通路(7f)に冷却媒体を流通せしめることによっ
て、成形孔(8)の下辺を外側から局部冷却し、また第
5通路(7e)に冷却媒体を流通せしめることによって、
成形孔(8)の上辺を外側から局部的冷却するなど、成
形孔(8)の周方向における温度分布を種々変化せしめ
うるものとなされている。
The die (4) is a rear first die (4a) having a bearing portion (9) surrounding a substantially U-shaped forming hole (8).
And a second die (4b) having a relief portion (10), and as shown in FIG.
By forming a groove in the front end face of the die (4a),
First to sixth independent heat exchange medium passages (7a) to (7f) for allowing a cooling medium to flow between the die and the die (4b).
Is provided as a component of the temperature control means. These heat exchange medium passages (7a) to (7f) have openings at both ends thereof open to the outer peripheral surface of the extrusion tool (3), and the middle portion is close to the periphery of the forming hole (8) of the die (4). And the flow of the cooling medium can be individually controlled. Moreover, the heat exchange medium passage (7a)-
(7f) is arranged so that the effective action site close to the forming hole (8) shares predetermined sections in the direction around the forming hole (8). That is, the first passage (7a) is near the upper half outside the central side of the U-shaped forming hole (8), the second passage (7b) is near the lower half, and the third passage (7c) is the same. The fourth passageway (7d) is arranged near the lower half, the fifth passageway (7e) is arranged near the outer side of the upper side, and the sixth passageway (7f) is arranged near the lower side near the inner upper half. I have. Therefore, for example, the first
By passing a cooling medium through the passage (7a), the upper part of the central side of the molding hole (7) is locally cooled from the outside,
By allowing the cooling medium to flow through the sixth passage (7f), the lower side of the forming hole (8) is locally cooled from the outside, and by allowing the cooling medium to flow through the fifth passage (7e),
The temperature distribution in the circumferential direction of the forming hole (8) can be variously changed, for example, by locally cooling the upper side of the forming hole (8) from the outside.

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。
In addition, as a cooling medium, for example, water, air, liquid nitrogen, or the like is used.

次に、ダイスの成形孔周りの温度を周方向において局
部的に変化せしめることが、型材の形状にどのような影
響を及ぼしうるものであるかを確認するために行った実
験について説明する。
Next, a description will be given of an experiment performed for confirming how changing the temperature around the forming hole of the die locally in the circumferential direction can affect the shape of the mold material.

ダイスは第1図に示す構成のものを用いた。その成形
孔(8)の寸法は、第3図に示されるように、中央辺部
の長さaを45.45mm、両側辺部の長さbを15.15mm、両側
辺先端の内方突縁の長さcを3mm、中央の円弧状の凹部
の幅dを4mm、同深さeを5mm、幅tを1mmとした。ま
た、成形孔(8)のベアリング長さは、局部冷却効果を
確認し易くするために、成形孔の下辺部のみを3mmに設
定し、他の部分をすべて10mmに設定した。
The die having the configuration shown in FIG. 1 was used. As shown in FIG. 3, the dimensions of the forming hole (8) are as follows: the length a of the central side portion is 45.45 mm, the length b of both side portions is 15.15 mm, and The length c was 3 mm, the width d of the central arc-shaped concave portion was 4 mm, the depth e was 5 mm, and the width t was 1 mm. The bearing length of the forming hole (8) was set to 3 mm only at the lower side of the forming hole and to 10 mm for all other portions in order to easily confirm the local cooling effect.

上記ダイス(4)を初期温度390℃に設定して押出成
形装置に組付け、A6063合金からなる直径3インチのア
ルミニウムビレットを用いて、ビレット温度500℃、ラ
ム速度3mm/secの条件で180秒間の押出しを行った。
The die (4) was set at an initial temperature of 390 ° C. and assembled into an extrusion molding apparatus. Using an aluminum billet of A6063 alloy having a diameter of 3 inches, a billet temperature of 500 ° C. and a ram speed of 3 mm / sec were used for 180 seconds. Was extruded.

第1の実験は、熱交換媒体通路(7a)〜(7f)のいず
れにも冷却媒体を流通せしめることなく、従って、ダイ
スを局部冷却しない状態で押出し成形を行った。
In the first experiment, extruding was performed without allowing the cooling medium to flow through any of the heat exchange medium passages (7a) to (7f), and thus without locally cooling the die.

然るところ、得られた型材(イ)は、成形孔(8)の
下辺部、即ちベアリング長さを3mmに設定した部分にお
いてメタルフロー速度が他の部分より極端に速くなるた
めに、第5図に示すように上記下辺部に対応する一側辺
部(8a)において著しい波打ち変形を有するものであっ
た。
However, since the obtained mold material (a) has a metal flow speed extremely higher at the lower side of the forming hole (8), that is, at the portion where the bearing length is set to 3 mm than at the other portions, the fifth material has the fifth shape. As shown in the figure, one side (8a) corresponding to the lower side had significant waving deformation.

そこで次に、第2の実験として、各熱交換媒体通路
(7a)〜(7f)のうち、成形孔(8)の下辺部外側に位
置する第6通路(7f)に、約20℃の空気を冷却媒体とし
て流通させながら、その他は前記同様の押出条件で押出
成形を行った。
Then, next, as a second experiment, of the heat exchange medium passages (7a) to (7f), the sixth passage (7f) located on the outer side of the lower side of the forming hole (8) was supplied with air at about 20 ° C. Was extruded under the same extrusion conditions as described above, while flowing as a cooling medium.

その結果、上記型材(イ)の一側辺部の波打ち変形を
解消し、第3図に示す断面形状の寸法精度の高い型材を
得ることができた。
As a result, it was possible to eliminate the waving deformation of one side of the mold material (a) and obtain a mold material having high dimensional accuracy in the cross-sectional shape shown in FIG.

そこで、この第2の実験の場合について、成形孔
(8)の周りの温度分布を、第2図に示される下辺部近
傍位置Aと、中央辺部中央近傍位置Bと、上辺部近傍位
置Cとについて押出中を通じて経時的に測定したとこ
ろ、第4図のグラフに示されるような結果が得られた。
冷却は押出開始から25秒経過したのちに開始したもので
ある。この実験結果より、ダイスのベアリング面の温度
を周方向において局部的に変化せしめることが、型材の
形状にかなりの影響を及ぼしうるものであることを確認
しえた。
Therefore, in the case of the second experiment, the temperature distribution around the forming hole (8) was changed to the position A near the lower side, the position B near the center of the central side, and the position C near the upper side shown in FIG. Was measured over time throughout the extrusion, and the results shown in the graph of FIG. 4 were obtained.
Cooling was started 25 seconds after the start of extrusion. From this experimental result, it was confirmed that locally changing the temperature of the bearing surface of the die in the circumferential direction can considerably affect the shape of the die.

なお、上記実施例では、ダイス(4)を2つに分割構
成し、それらの間に通路を形成したものについて説明し
たが、要は通路をダイスのベアリング部に近接したとこ
ろに設けることができればよく、従って、一体構成のダ
イスと、ダイスの後部に配置されることのあるバッフル
プレートとの間に通路を形成するようにしてもよい。ま
た、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。
In the above embodiment, the die (4) is divided into two parts, and the passage is formed between them. The point is that the passage can be provided near the bearing of the die. Well, therefore, a passage may be formed between the one-piece die and a baffle plate that may be located at the rear of the die. Further, in the above embodiment, from the viewpoint of easiness of process management, the temperature adjusting means by cooling that allows the cooling medium to flow through the passage is employed, but a temperature adjusting means by heating using a heater or induction may be employed. ,
Further, a combination of the temperature adjusting means by cooling and the temperature adjusting means by heating may be used.

発明の効果 上述の次第で、この発明の押出工具は、個別に制御可
能な冷却又は/及び加熱による複数個の各独立した温度
調節手段を有し、これらの温度調節手段は、ダイスの1
つの成形孔の周りの位置において、該成形孔に近接した
有効作用部位が成形孔の周り方向に所定区画部分ずつを
分担するように周方向に分配配置して設けたものである
から、かかる温度調節手段により成形孔の周りを、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
よってベアリング部の周方向の温度分布を各部において
個々に調節することができる。従って、押出中、メタル
フローの遅くなりがちな部分と、速くなりがちな部分を
確認しつつ、上記のようにベアリング部の温度を周方向
に調整することにより、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。
Advantageous Effects of the Invention As mentioned above, the extrusion tool of the present invention has a plurality of independently controllable cooling and / or heating temperature control means, each of which comprises one of the dies.
At a position around one of the molding holes, the effective action site close to the molding hole is distributed and arranged in the circumferential direction so as to share predetermined sections in the direction around the molding hole. By cooling and / or heating locally around the forming hole in the circumferential direction by the adjusting means, the temperature distribution in the circumferential direction of the bearing portion can be individually adjusted in each portion. Therefore, during extrusion, the temperature of the bearing portion is adjusted in the circumferential direction as described above, while confirming the parts where the metal flow tends to be slow and the parts where the metal flow tends to be fast, so that the metal flow speed can be made uniform throughout. It is possible to extrude a high-precision mold material with stable dimensional accuracy. In addition, since it is only necessary to perform the control by the temperature adjusting means, the metal flow speed can be made uniform very easily.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はこの発明の押出工具の縦断面図、第2図は押出
工具を構成する第1ダイスの前端面図、第3図はダイス
の成形孔の正面図、第4図は押出実験を行ったときの押
出時間とダイス内温度との関係を示すグラフ図、第5図
は第1の実験による寸法精度不良を生じた型材の斜視図
である。 (3)……押出工具、(4)……ダイス、(7a)〜(7
f)……熱交換媒体通路(温度調節手段)、(8)……
成形孔。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an extrusion tool of the present invention, FIG. 2 is a front end view of a first die constituting the extrusion tool, FIG. 3 is a front view of a molding hole of the die, and FIG. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the extrusion time and the temperature in the die when the test was performed. FIG. 5 is a perspective view of a mold material having a dimensional accuracy defect in the first experiment. (3) ... extrusion tool, (4) ... die, (7a) to (7)
f)… heat exchange medium passage (temperature control means), (8)…
Molded holes.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B21C 23/00 B21C 27/00 B21C 25/00──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) B21C 23/00 B21C 27/00 B21C 25/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】個別に制御可能な冷却又は/及び加熱によ
る複数個の各独立した温度調節手段を有し、これらの温
度調節手段は、ダイスの1つの成形孔の周りの位置にお
いて、該成形孔に近接した有効作用部位が成形孔の周り
方向に所定区画部分ずつを分担するように周方向に分配
配置して設けられてなることを特徴とする押出工具。
1. A plurality of individually controllable cooling and / or heating temperature control means, each of which is located at a position around one forming hole of a die. An extrusion tool, characterized in that an effective action portion close to the hole is provided so as to be distributed and arranged in the circumferential direction so as to share predetermined sections in the direction around the forming hole.
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