JP3690900B2

JP3690900B2 - クラッド材の押出製造方法

Info

Publication number: JP3690900B2
Application number: JP16297197A
Authority: JP
Inventors: 英世山崎; 一将白井
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Showa Denko KK
Priority date: 1997-06-19
Filing date: 1997-06-19
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2017-06-19
Also published as: JPH1110221A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、アルミニウム製の母材にこれとは性質を異にする異種の材料がクラッドされたクラッド材を押出にて製造する、クラッド材の押出製造方法に関する。
【０００２】
なお、この明細書において、「アルミニウム」の語はアルミニウム及びその合金を含む意味で用いる。
【０００３】
【従来の技術】
クラッド材の押出製造方法として、従来より、母材用のアルミビレットに予め異種材料を組み込ませて押出を行う方法や、２つのコンテナが備えられた押出機を用い、一方のコンテナに母材用アルミビレットを、もう一方のコンテナに異種材料用ビレットを装填し、これらビレット材料を共通の押出工具内に導入圧着させて押出を行う方法などが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、母材用ビレットに異種材料を組み込ませて押出を行う方法では、ビレットからダイスのベアリング部までがかなり離れているため、両材料が、ダイスベアリング部に到達するまでの間に、塑性流動のバランスを大きく崩してしまい、異種材料が、母材のねらった部分に的確に安定良くクラッドされないという問題があった。
【０００５】
特に、異種材料が母材材料よりも硬質であるような場合は、母材材料のみが一方的に塑性流動を起こしてダイスベアリング部を通過してしまい、そのため、硬質の異種材料がクラッドされず、良好なクラッド材が得られないというような問題もあった。
【０００６】
一方、２つのコンテナを用いて押出を行う方法では、それぞれのビレット材料の押出速度を的確に制御していかなければならず、その制御がなかなか難しいといのみならず、２つのコンテナを備えた特殊構造の押出機を用いなければならず、一般的な普通の押出機を使えないという欠点があった。
【０００７】
本発明は、上記のような従来の問題点に鑑み、普通の押出機を用いて、異種材料を母材のねらった部分に的確に安定良くクラッドさせていくことのできるクラッド材の押出製造方法を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、内部に、複数の材料通路孔が、それらの後端開口を後方の母材材料加圧室に開放させるように形成された押出工具を用い、
母材材料用の通路孔を残しつつ１つ又は複数の前記材料通路孔に予め異種材料を配置し、しかる後、
加圧室内の母材材料に押出力を作用せしめて、各材料通路孔内の材料を押出工具のベアリング部通過前に互いに圧着せしめることを特徴とするクラッド材の押出製造方法によって解決される。
【０００９】
なお、「後端」「後方」等の語は、クラッド材が押出されていく方向を前方とした場合の概念であることはいうまでもない。
【００１０】
即ち、上記方法では、押出中、押出工具の材料通路孔内の異種材料には、その後端部において母材材料からの押出力が作用すると共に、先端側には母材材料による連れ出し力が作用し、これらの力によって異種材料は、材料通路孔を出て、母材材料と圧着され、ダイスベアリング部に向う。材料通路孔を出てからダイスベアリング部に到達するまでの距離は短く、母材材料と異種材料とは塑性流動のバランスを良好に保ちながらダイスベアリング部を通過することになる。従って、異種材料は、母材のねらった部分に、的確に、安定良くクラッドされて押し出されていく。上記押出をビレット押出にて行う場合には、押出機には母材用ビレットを装填する１つのコンテナが備えられていればよく、従って、普通の押出機を用いて本発明を遂行し得る。
【００１１】
上記方法は、異種材料が母材材料よりも硬質である場合に、特に有効的である。即ち、上記のように、押出工具の材料通路孔内の異種材料には、押出中、その後端部において母材材料からの押出力が作用すると共に、先端側には母材材料による連れ出し力が作用する。従って、異種材料は、これらの力によって母材材料に負けることなく塑性流動を起こすことができる。従って、母材材料のみが一方的にダイスベアリング部を通過してしまうというようなことがなく、異種材料も積極的にダイスベアリング部を通過し、良好なクラッド材が得られる。
【００１２】
また、母材材料がアルミニウムであり、異種材料が粉末圧縮材料からなるフラックス入りアルミニウムろう材である場合には、アルミニウム母材にフラックス入りろう材がクラッドされたクラッド材を得ることができ、従って、押出材に別途フラックス入りろう材を塗布するというような手間を省くことができて、工数削減、生産性向上を図ることができる。
【００１３】
中実あるいは中空のクラッド材を押出製造しようとする場合は、例えば、押出工具が、押出材の外周部を成形するダイス金型と、このダイス金型の後部に配置されるプレートと有し、該プレートに、上記の複数の材料通路孔が設けられ、母材材料用の通路孔を残しつつ１つ又は複数の材料通路孔に異種材料を予め配置し、押出を遂行することにより、好適に実現される。なお、中空のクラッド材の場合は、押出材の中空部内周面を成形するダイス金型を、プレートの後部に、その材料通路孔を塞いでしまわない態様において、組み合わせた押出工具を用いればよい。
【００１４】
また、中空のクラッド材を押出製造しようとする場合は、例えば、押出工具がポートホールダイスからなり、母材材料用のポート孔を残しつつ１つ又は複数のポート孔又は雄型に形成された専用の材料通路孔に異種材料を予め配置し、上記押出を遂行することによって好適に実現される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
本実施形態では、図６（イ）に示されるように、母材（２）をＡ６０６１等のアルミニウムとし、その一側に、異種材料として、母材（２）よりも硬質の、粉末圧縮材料からなるフラックス入りアルミニウムろう材（３）をクラッドさせたフラットバー（１）を押出製造する。このフラットバー（１）は、同図（ロ）に示されるように、他の部材（４）に対し、フラックス入りアルミニウムろう材（３）を介して密着させて組み合わされ、トーチによるバーナー加熱や炉内加熱により接合され、フラックス塗布工程を省略できることによる接合工程の削減に寄与し得る。
【００１７】
なお、フラックス入りアルミニウムろう材（３）としては、例えば、Ｓｉ、Ａｌを含むろう材金属粉末とフッ化物系フラックス粉末との加圧成形体からなる固形のろう材であって、フッ化物系フラックスを除く元素の合計含有量に対してＳｉ含有量が３〜１５wt％であり、かつフラックスを除く元素の合計とフッ化物系フラックスとが重量比で９９．９：０．１〜７０：３０の割合で配合され、かつ密度が理論値の９０％以上であるものを挙示し得る。このようなフラックス入りアルミニウムろう材は、例えば次のような方法で製造される。即ち、Ｓｉ、Ａｌを含み、Ｓｉ含有量が３〜１５wt％であるろう材金属粉末と、フッ化物系フラックス粉末とを用意し、これらろう材金属粉末とフッ化物系フラックス粉末とを重量比で９９．９：０．１〜７０：３０の配合比率で混合したのち、混合粉末を圧粉固化し、固化した圧粉体を二次加工により加圧して、密度が理論値の９０％以上とすることにより、製造し得る。
【００１８】
押出工具（５）は、図１ないし図４に示されるように、ダイス（６）と、その後部に組み合わされるプレート（７）とからなる。
【００１９】
ダイス（６）には、その後端部位置において、上記フラットバー（１）の横断面外周形状に対応する内周形状のベアリング部（９）が設けられている。このベアリング部（９）に囲まれた成形孔を材料が通過することにより上記のような横断面外周形状のフラットバー（１）が押出成形される。
【００２０】
一方、プレート（７）には、母材材料用の偏平方形状の第１通路孔（11）と、異種材料用の第２通路孔（12）との、２つの材料通路孔が互いに隣り合って前後方向に貫通して設けられている。第２通路孔（12）は、前方に向けて外方に開いていく円形のテーパー孔による。母材材料用の第１通路孔（11）は、プレート（７）をダイス（６）の後部に組み合わせた際、ダイス（６）の成形孔ベアリング部（９）と同心状に配置されるように形成され、また、異種材料用の第２通路孔（12）は、その前端開口部がダイス（６）の後端面にて封鎖されるように形成されている。また、いずれの通路孔（11）（12）も、その後端開口は、プレート（７）をダイス（６）とともに押出機のコンテナ（13）の前端部にセットした際、母材加圧室となるコンテナ（13）のビレット孔（13a ）内に面して開放されるように形成されている。そして、第１通路孔（11）と第２通路孔（12）とを仕切る、あいだの壁（14）は、その前端縁部がプレート（７）の前端面位置よりも後方に退入され、そこに、第１通路孔（11）と第２通路孔（12）とを連通させて母材材料と異種材料とを合流圧着させる連通部（15）が形成されている。図１（ロ）に示されるように、第２通路孔（12）内には、その前端部の第１通路孔（11）側において、同第１通路孔（11）側に向けて傾斜する傾斜面（16）が形成されている。この傾斜面（16）は、第２通路孔（12）からの硬質の異種材料（３）が連通部（15）において母材材料（２）に深く食込んでしまうのを抑制するもので、母材アルミニウム合金材料（２）にクラッドさせるフラックス入りろう材（３）の肉厚を、厚すぎない適正な肉厚に規制するのに役立つ。
【００２１】
クラッド押出は、上記の押出工具（５）を用い、次のようにして行う。まず、押出工具（５）のプレート（７）の第２通路孔（12）内に、フラックス入りろう材からなる粉末圧縮材料（３）を充填配置する。この充填は押出機を用いて行う。即ち、図３（イ）に示されるように、プレート（７）の第１通路孔（11）を栓材（17）にて塞ぐと共に、押出機のコンテナ（13）に粉末圧縮材料からなるビレット（３）を装填し、押出を行う。これにより、第２通路孔（12）内に粉末圧縮材料（３）が充填配置される。この押出の際、図示のように、栓材（17）の先端部をダイス（６）のベアリング部（９）で形成された成形孔内に突出させ、粉末圧縮材料（３）の一部を該成形孔内に押し出しておくようにする。なお、第２通路孔（12）内への粉末圧縮材料（３）の充填は押出によらずに、プレスなどその他の方法によって行うようにしてもよい。
【００２２】
しかる後、図３（ロ）に示されるように、プレート（７）の後部の押しカスを除去すると共に、栓材（17）を取り除き、そして、コンテナ（13）に母材となるアルミニウム合金ビレット（２）を装填し、押出しを行う。押出中、図１及び図２に示されるように、第２通路孔（12）内の粉末圧縮材料（３）の後端部には、コンテナ（13）内の母材ビレット（２）からの押出力が作用し、しかも、粉末圧縮材料（３）の先端部は、連通部（15）から成形孔（９）内において母材材料（２）に連れ出されるように押出方向に引っ張られていき、これらの力によって粉末圧縮材料（３）は母材材料（２）に負けない塑性流動を起こしえて連通部（15）へと送り込まれていき、母材材料（２）と圧着されて、ベアリング部（９）を通過していく。上記のように、粉末圧縮材料（３）を第２通路孔（12）内に充填する際、粉末圧縮材料（３）の一部をダイス（６）の成形孔（９）内に押し出して突出させておくことにより、粉末圧縮材料（３）には、押出当初から、その先端部に母材アルミニウム合金材料（２）による連れ出し力が作用すると共に、後端部に押出力が作用することとなり、先端部にも粉末圧縮材料（３）が良好にクラッドされたフラットバー（１）が得られる。
【００２３】
図５には、押出工具の変形例を示す。この押出工具（５）は、上記実施形態におけるような傾斜面（16）が省略され、それにかえて、押出方向と直交する面（19）が形成されている。この形式の押出工具（５）は、第２通路孔（12）からの異種材料（３）を連通部（15）において母材材料（２）と強く圧着させることができ、異種材料（３）を母材（２）に肉厚大きくクラッドするような場合などに有効的に用いることができる。
【００２４】
図７には、押出工具の更なる変形例を示す。この押出工具（５）は、複数のポート孔（20）…を有する中空材押出用のポートホールダイスからなる。このポートホールダイス（５）のいずれかのポート孔（20）に異種材料（３）を充填し、そして、上記と同様にして母材のビレット押出を行う。ポート孔（20）内の異種材料（３）は、その後端部においてコンテナ（13）内の母材ビレット（２）から押出力を受けると共に、先端部は、ポートホールダイス（６）内の溶着室（21）内の母材材料（２）による連れ出し力を受け、これらの力により、塑性流動を起こして、成形隙間（９）を通過しクラッド材（１）となって押し出されていく。
【００２５】
図８には、ポートホールダイス（６）の雄型（23）に、ポート孔（20）…とは別に、専用の材料通路孔（22）を形成したもので、この材料通路孔（22）に異種材料（３）を充填して、クラッド材の押出を行うようにしたものである。
【００２６】
因みに、上記の図１ないし図４に示される押出工具（５）を用い、フラックス量を１５％とする粉末圧縮圧縮材料からなるフラックス入りアルミニウムろう材を異種材料とし、Ａ６０６１合金を母材材料とし、幅が２０ｍｍ、厚さが４ｍｍの図６（イ）に示されるようなフラットバー（１）をクラッド押出した。押出条件は、フラックス入りろう材に対してもＡ６０６１合金に対してもともに、ビレット温度、ダイス温度、コンテナ温度を４５０℃とし、Ａ６０６１合金の押出はラム速度を０．５ｍｍ／ｓｅｃ．とした。その結果、得られたフラットバーには、若干のスピードクラックがみられたものの、フラックス入りろう材が約２ｍｍの厚さで長手方向に安定良くクラッドされているのを確認しえた。また、図６（ロ）に示されるように、フラットバー（１）をＡ６０６１合金製の板材（４）に密着させてバーナーにてあぶって接合したところ、ろう材がきれいに濡れ広がって接合していることを確認しえた。
【００２７】
なお、上記実施形態では、アルミニウム製の母材（２）に、粉末圧縮材料からなるフラックス入りアルミニウムろう材（３）をクラッドさせる場合について説明しているが、本発明方法は、フラックス入りろう材（３）の他、耐摩耗性あるいは高硬度などの各種の粉末圧縮材料、あるいはその他の材料を異種材料としてクラッドさせる場合にも広く適用されるものであることはいうまでもない。
【００２８】
【発明の効果】
上述の次第で、本発明のクラッド材の押出製造方法は、内部に、複数の材料通路孔が、それらの後端開口を後方の母材材料加圧室に開放させるように形成された押出工具を用い、母材材料用の通路孔を残しつつ１つ又は複数の前記材料通路孔に予め異種材料を配置し、しかる後、加圧室内の母材材料に押出力を作用せしめて、各材料通路孔内の材料を押出工具のベアリング部通過前に互いに圧着せしめるものであるから、母材材料と異種材料とは、それぞれが良好に塑性流動を起こして、その塑性流動のバランスを良好に保ちながらダイスベアリング部を通過していきことができ、従って、異種材料を母材のねらった部分に的確に安定良くクラッドさせていくことができる。
【００２９】
しかも、上記押出をビレット押出にて行う場合には、押出機には母材用ビレットを装填する１つのコンテナが備えられていればよく、従って、普通の押出機をそのまま用いて本発明を遂行し得る。その他の押出機で押出を行う場合も従来の普通の押出機を用いて本発明を遂行していくことができる。
【００３０】
また、異種材料が母材材料よりも硬質である場合には、押出中、その後端部において母材材料からの押出力が作用すると共に、先端側に母材材料による連れ出し力が作用し、異種材料は、これらの力によって母材材料に負けない塑性流動を起こすことができ、母材材料のみが一方的にダイスベアリング部を通過してしまうというようなことをなくし得て、硬質の異種材料を上記のように母材のねらった部分に的確に安定良くクラッドさせていくことができる。
【００３１】
また、母材材料がアルミニウムであり、異種材料が粉末圧縮材料からなるフラックス入りアルミニウムろう材である場合には、押出によってアルミニウム母材にフラックス入りろう材を適正にクラッドしえて、押出材に別途フラックス入りろう材を塗布するというような手間を省くことができて、工数削減により生産性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態にかかるもので、図（イ）は押出中の押出工具の内部を示す断面図、図（ロ）は図（イ）の部分拡大断面図である。
【図２】押出中の押出工具及びコンテナの断面図である。
【図３】図（イ）は粉末圧縮材料の充填工程を示す断面図、図（ロ）は粉末圧縮材料の充填工程後にコンテナに母材ビレットを装填した状態を示す断面図である。
【図４】図（イ）はダイスの後端面図、図（ロ）はプレートの前端面図である。
【図５】図（イ）は押出工具の変更例を示す断面図、図（ロ）は部分拡大断面図である。
【図６】図（イ）はクラッド材の斜視図、図（ロ）は図（イ）のクラッド材を用いた接合例を示す斜視図である。
【図７】図（イ）は押出工具の更に他の変更例を示す断面図、図（ロ）は押出工具の後端面図である。
【図８】図（イ）は押出工具の更に他の変更例を示す断面図、図（ロ）は押出工具の後端面図である。
【符号の説明】
１…フラットバー（クラッド材）
２…アルミニウム材（母材材料）
３…フラックス入りろう材（粉末圧縮材料、異種材料）
５…押出工具
６…ダイス
７…プレート
９…ベアリング部
１１…第１通路孔
１２…第２通路孔
１３…コンテナ（母材材料加圧室）

Claims

内部に、複数の材料通路孔が、それらの後端開口を後方の母材材料加圧室に開放させるように形成された押出工具を用い、母材材料用の通路孔を残しつつ１つ又は複数の前記材料通路孔に予め異種材料を配置し、しかる後、加圧室内の母材材料に押出力を作用せしめて、各材料通路孔内の材料を押出工具のベアリング部通過前に互いに圧着せしめることを特徴とするクラッド材の押出製造方法。
前記異種材料が、母材材料よりも硬質である請求項１に記載のクラッド材の押出製造方法。
前記母材材料はアルミニウムであり、前記異種材料は粉末圧縮材料からなるフラックス入りアルミニウムろう材である請求項２に記載のクラッド材の押出製造方法。
前記押出工具が、押出材の外周部を成形するダイス金型と、このダイス金型の後部に配置されるプレートと有し、該プレートに、上記の複数の材料通路孔が設けられ、母材材料用の通路孔を残しつつ１つ又は複数の材料通路孔に異種材料を予め配置し、上記押出を遂行する請求項１ないし３のいずれか１項に記載のクラッド材の押出製造方法。
前記押出工具がポートホールダイスからなり、母材材料用のポート孔を残しつつ１つ又は複数のポート孔又は雄型に形成された専用の材料通路孔に異種材料を予め配置し、上記押出を遂行する請求項１ないし３のいずれか１項に記載のクラッド材の押出製造方法。