JP3217963B2 - 押出ビレットおよびその製造方法 - Google Patents
押出ビレットおよびその製造方法Info
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Description
状の心材とその心材の外周に沿って配設された円筒状の
皮材とを備えた押出ビレットおよびその製造方法に関す
る。
る方法として、2種類以上の異なる素材を複合化する方
法が知られている。また、この複合化の方法としては、
円筒状または円柱状の心材とその心材の外周に沿って配
設された円筒状の皮材とを備えた押出ビレットを製造
し、その押出ビレットを加熱した後、押出し成形するこ
とが考えられている。
などの金属製の素材を加熱する方法としては、ヒータな
どにより加熱する雰囲気加熱と、コイルなどを用いた電
磁誘導により加熱する誘導加熱とがある。雰囲気加熱は
多量のエネルギを必要とすると共に長い加熱時間が必要
となり、生産に不向きである。これに対して、誘導加熱
は、比較的少ないエネルギでかつ短時間で素材全体を均
一に加熱することができ、生産に適している。
皮材との間に界面が存在するため、その界面の抵抗によ
り磁束が心材まで充分浸透しない。このため、皮材のみ
が誘導加熱され、心材は皮材からの熱伝導のみによって
加熱されることになる。従って、多層の押出ビレットを
加熱する場合、心材を充分に加熱することは困難であ
る。
は、従来の押出ビレット51の構成を例示する部分断面
図である。なお、図8では中心線を境にして片側を断面
で表している。図8に例示するように、押出ビレット5
1は、円柱状の大径部53aおよび小径部53bを軸方
向に隣接して有する心材53を備えている。そして、小
径部53b外周とほぼ等しい内径と、大径部53a外周
とほぼ等しい外径とを有する円筒状の皮材55を引き抜
き成形し(押出しや切削にて成形してもよい)、小径部
53bに外嵌して構成される。
円筒面に、図9に例示するように加熱コイル57を巻回
し、その加熱コイル57両端に交流電源59が発生する
交流電圧を印加して誘導加熱を施す。すると、加熱コイ
ル57を流れる交流電流によって周期的に変化する磁束
φが形成され、この磁束φによって押出ビレット51に
誘導電流が発生する。ところが、前述のように、心材5
3と皮材55との間に界面が存在するため磁束φは心材
53まで浸透せず、皮材55のみに誘導電流が発生す
る。
に、誘導電流の電流密度は皮材55の表面から中心に向
かうに従って徐々に減少するが、皮材55と心材53と
の界面で急に0に低下する。このため、皮材55のみが
誘導加熱され、心材53は皮材55からの熱伝導のみに
よって加熱されることになる。この場合、心材53が所
望の温度に達する前に皮材55が溶融してしまう可能性
がある。なお、図10には、単一の材料で一体に構成し
た(すなわち、界面のない)押出ビレットにおける電流
密度の変化を波線で示した。
熱は雰囲気加熱によりなされていた。よって、多量のエ
ネルギおよび長い加熱時間が必要となって製造コストが
上昇すると共に、生産計画の設定にも制限があった。ま
た、押出ビレット51では、心材53と皮材55との間
に間隙ができる場合がある。この間隙が大きいと、押出
ビレット51を熱間押出したときにその間隙の空気が膨
張して心材53と皮材55との界面に空気溜りが形成さ
れる。この場合、皮材55が外に膨らんでしまう。
材および皮材を均一に加熱することができると共に、押
出し成形時の膨れの発生を良好に防止できる押出ビレッ
トを提供することを目的としてなされた。
的を達するためになされた請求項1記載の発明は、円筒
状または円柱状の心材と、該心材の外周に沿って配設さ
れた円筒状の皮材と、を備えた押出ビレットであって、
上記皮材の一部が、上記心材に、上記心材の中心軸に沿
ってMIG溶接され、該溶接部で、上記皮材を構成する
金属が上記心材を構成する金属に溶け込んで、両金属が
互いに溶け合っていることを特徴とする押出ビレットを
要旨としている。
皮材の一部が心材に、その心材の中心軸に沿ってMIG
溶接され、その溶接部で、皮材を構成する金属が上記心
材を構成する金属に溶け込み、これによって両金属が互
いに溶け合っている。すなわち、その溶接部には心材と
皮材との明確な界面が存在しない。
ると、上記溶接部を介して磁束が心材まで浸透し、心材
および皮材を均一に加熱することができる。よって、本
発明の押出ビレットでは、加熱方法として誘導加熱を良
好に採用することができる。従って、比較的少ないエネ
ルギでかつ短時間で素材を加熱することができ、製造コ
ストを低減すると共に、生産計画の設定も自由に行うこ
とができる。
接する場合、皮材を治具などで拘束しながら溶接を行う
のが一般的である。このため、溶接時に熱膨張していた
皮材が溶接後に冷却収縮すると、心材と皮材との間隙が
きわめて小さくなる。このため、本発明の押出ビレット
では、押出し成形時の膨れの発生を良好に防止すること
もできる。
成に加え、上記心材および皮材が、互いに異なるアルミ
ニウム合金で構成されたことを特徴としている。多層の
押出ビレットを用いた素材の複合化はアルミニウム合金
の分野でも盛んに行われている。本発明は、請求項1記
載の発明を、互いに異なるアルミニウム合金の複合化に
適用しているので、その効果が一層顕著になる。
状の心材と、該心材の外周に沿って配設された円筒状の
皮材と、を備えた押出ビレットの製造方法であって、上
記皮材を治具で拘束しながら、上記皮材の一部を、上記
心材に上記心材の中心軸に沿ってMIG溶接し、該溶接
部で、上記皮材を構成する金属を上記心材を構成する金
属に溶け込ませ、両金属を互いに溶け合わせることを特
徴とする押出ビレットの製造方法を要旨としている。
すれば、上記溶接部で皮材を構成する金属が心材を構成
する金属に溶け込み、両金属が互いに溶け合う。また、
上記溶接部は心材および皮材の中心軸に沿って配設され
ている。更に、MIG溶接は、皮材を治具で拘束しなが
ら行われるので、皮材が溶接後に冷却収縮すると心材と
の間隙がきわめて小さくなる。このため、本発明では、
請求項1または2記載の押出ビレットを容易に製造する
ことができる。
すれば、その押出ビレットに誘導加熱を良好に採用する
ことができ、製造コストを低減すると共に生産計画の設
定を自由に行うことができる。また、本発明により製造
された押出ビレットでは、押出し成形時の膨れの発生を
良好に防止することができる。請求項4記載の発明は、
上記心材が、円柱状の大径部及び小径部を軸方向に隣接
して有し、上記皮材が、上記大径部と小径部との半径差
に等しい厚さを有し上記小径部の外周に沿って配設され
る円筒状に形成されたことを特徴とする請求項1または
2記載の押出ビレットを要旨としている。
と共に説明する。図1(A)は本発明が適用された押出
ビレット1の構成を表す平面図であり、図1(B)はそ
のA−A線断面図である。
は、円柱状の大径部3aおよび小径部3bを軸方向に隣
接して有する心材3を備えている。そして、大径部3a
と小径部3bとの半径差に等しい厚さの板を、小径部3
bの外周に沿って曲げて皮材5を構成した。すなわち、
皮材5を構成する板をこのように曲げて治具で拘束し、
この板の両端の接触部5aに、(A)に示すようにMI
G溶接(MetalInert Gas Arc溶接)
を施した(以下、この部分を溶接部6という)。また、
この際、皮材5を構成する金属を心材3を構成する金属
に溶け込ませ、両金属を互いに溶け合わせた。周知のよ
うに、MIG溶接では、このような深い溶込みが容易に
得られる。
ト1に対し、次のようにして誘導加熱を施した。すなわ
ち、図2に示すように、押出ビレット1の円筒面に加熱
コイル7を巻回し、その加熱コイル7両端に交流電源9
が発生する交流電圧を印加した。すると、加熱コイル7
を流れる交流電流によって周期的に変化する磁束φが形
成され、この磁束φによって押出ビレット1に誘導電流
が発生した。また、この押出ビレット1では、溶接部6
で皮材5を構成する金属と心材3を構成する金属とが互
いに溶け合っており、その溶接部6には心材3と皮材5
との明確な界面が存在しない。このため、上記交流電流
によって心材3を通過する磁束φ1 も形成され、心材3
にも誘導電流が発生した。従って、心材3および皮材5
を比較的均一に誘導加熱することができた。
を、具体的実施例を挙げて説明する。本実施例では、心
材3をアルミニウム合金A3004で、皮材5をアルミ
ニウム合金A1050で、それぞれ構成し、各部の寸法
を次のように設定した(図1参照)。すなわち、押出ビ
レット1の長さL=200mm、小径部3bの長さL1=
170mm、大径部3aの長さL2 =30mm、大径部3a
および皮材5の外径D=100mm、皮材5の厚さH=4
mmとした。また、押出ビレット1の一端からL/2離れ
たところの断面、すなわち軸方向中央の断面に、以下の
4点a〜dを設定し、各点の温度を図示しない熱電対に
より測定した。点a:溶接部6と180°対向する部分
の皮材5、点b:溶接部6、点c:点a側の押出ビレッ
ト1表面からD/4離れたところ、点d:押出ビレット
1表面からD/2離れたところすなわち中心。
7を用いた誘導加熱を施した。なお、加熱コイル7およ
び交流電源9の仕様は次のように設定した。周波数:3
000Hz、電気容量:10〜60kW、コイル数:
1。この実施例では、図3にハッチングを施した部分に
磁束が形成されたことが確認された。
ようになった。すなわち、溶接部6と180°対向する
部分の皮材5(点a)が最も高温で、次に溶接部6(点
b)が高温であった。心材3の点c,点dはほぼ等温
で、最も温度が低かった。最も高温の点aと最も低温の
点c,dとの温度差は約50℃であり、点c,点dが4
50℃(目標温度)に達した時点の点aの温度は500
℃であった。この温度(500℃)は、皮材5の溶融を
充分に免れることのできる温度である。その後、電気容
量を小さくして加熱を継続すると、点c,dは450℃
で保温状態となり、点a,bの温度は低下して450℃
に達した。すなわち、押出ビレット1全体を均一に目標
温度に加熱することができた。なお、上記実験で点aが
最も高温になった理由は、点a近傍では心材3に磁束が
形成されず、しかも、その部分の皮材5から心材3への
熱伝導も小さいためと考えられる。
に代えて円筒状に引き抜き成形された皮材15を使用
し、比較例の押出ビレット21を構成した。そして、こ
の押出ビレット21に対し同様の実験を行った。なお、
心材3,皮材15の材質、および押出ビレット21も各
部の寸法(D,L等)は実施例と同様に設定し、実施例
と同様に点a,c,dの温度を測定した。なお、押出ビ
レット21には溶接部6に相当する部分が存在しないの
で、点bに相当する温度は測定できない。
との温度差は最高で200℃に達し、心材3が450℃
に達したとき皮材15の温度は650℃となった。この
ため、皮材15が溶融した。以上詳述したように、本実
施例の押出ビレット1は、誘導加熱を施しても心材3お
よび皮材5を比較的均一に加熱することができ、このた
め、加熱方法として誘導加熱を良好に採用することがで
きる。従って、比較的少ないエネルギでかつ短時間で素
材を加熱することができ、製造コストを低減すると共
に、生産計画の設定も自由に行うことができる。
加熱した後、10m/min で直径10mmに間接押出を施
す実験を行い、次のような結果を得た。実施例の押出ビ
レット1では、押出前の心材3と皮材5との間隙が0.
1mm未満であったので、押出加工後にも皮材5の膨れは
発生しなかった。これに対して、比較例の押出ビレット
21では、押出前の心材3と皮材15との間隙が0.3
mm程度あったので、押出加工後、心材3と皮材15との
界面に図7に示すような空気溜り23が形成された。こ
のため、皮材が直径約1mm程度、厚さ方向で0.2mm外
に膨らんでしまった。また、膨れは押出全長に分布し
た。
との溶接時に熱膨張していた皮材5が溶接後に冷却収縮
する。また、この間、皮材5は治具で拘束されている。
このため、心材3と皮材5との間隙をきわめて小さくす
ることができたのである。従って、押出し成形時の膨れ
の発生を良好に防止することができた。
例になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で種々の形態で実施することができる。例
えば、心材3は中空の円筒状であってもよい。更に、上
記実施の形態および実施例では、板を心材3の外周に沿
って曲げることにより皮材5を構成しているが、皮材5
は引き抜き成形により円筒状に成形してもよい。この場
合、皮材5に軸方向に沿ってスリットを入れ、そのスリ
ットに沿ってMIG溶接を施すことにより溶接部6を形
成することができる。また、皮材5は3ロールの曲げ加
工機で円筒状に曲げてもよい。また更に、本発明は、3
層以上の押出ビレットに適用することもできる。この場
合も、各層の軸方向にスリットを入れ、各々が接合する
ように溶接を施せばよい。
平面図および断面図である。
成を例示する説明図である。
布を表す説明図である。
を表す説明図である。
び断面図である。
を表す説明図である。
す説明図である。
図である。
成を例示する説明図である。
度分布を例示する説明図である。
a…大径部 3b…小径部 5…皮材 5
a…接触部 6…溶接部 7…加熱コイル 9
…交流電源
Claims (4)
- 【請求項1】 円筒状または円柱状の心材と、 該心材の外周に沿って配設された円筒状の皮材と、 を備えた押出ビレットであって、 上記皮材の一部が、上記心材に、上記心材の中心軸に沿
ってMIG溶接され、該溶接部で、上記皮材を構成する
金属が上記心材を構成する金属に溶け込んで、両金属が
互いに溶け合っていることを特徴とする押出ビレット。 - 【請求項2】 上記心材および皮材が、互いに異なるア
ルミニウム合金で構成されたことを特徴とする請求項1
記載の押出ビレット。 - 【請求項3】 円筒状または円柱状の心材と、 該心材の外周に沿って配設された円筒状の皮材と、 を備えた押出ビレットの製造方法であって、上記皮材を治具で拘束しながら、 上記皮材の一部を、上
記心材に上記心材の中心軸に沿ってMIG溶接し、該溶
接部で、上記皮材を構成する金属を上記心材を構成する
金属に溶け込ませ、両金属を互いに溶け合わせることを
特徴とする押出ビレットの製造方法。 - 【請求項4】 上記心材が、円柱状の大径部及び小径部
を軸方向に隣接して有し、上記皮材が、 上記大径部と小径部との半径差に等しい厚
さを有し上記小径部の外周に沿って配設される円筒状に
形成されたことを特徴とする請求項1または2記載の押
出ビレット。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11088696A JP3217963B2 (ja) | 1996-05-01 | 1996-05-01 | 押出ビレットおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11088696A JP3217963B2 (ja) | 1996-05-01 | 1996-05-01 | 押出ビレットおよびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09295166A JPH09295166A (ja) | 1997-11-18 |
JP3217963B2 true JP3217963B2 (ja) | 2001-10-15 |
Family
ID=14547194
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11088696A Expired - Lifetime JP3217963B2 (ja) | 1996-05-01 | 1996-05-01 | 押出ビレットおよびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3217963B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007313541A (ja) * | 2006-05-26 | 2007-12-06 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | クラッド管の製造方法 |
JP5212207B2 (ja) * | 2009-03-23 | 2013-06-19 | トヨタ自動車株式会社 | アルミニウム合金複合材 |
-
1996
- 1996-05-01 JP JP11088696A patent/JP3217963B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH09295166A (ja) | 1997-11-18 |
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