JP3763654B2 - 金属製中空材の押出用ダイス - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換器用の偏平多孔チューブ材などのアルミニウム等の金属製の中空材の押出用ダイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、図１４に示されるような熱交換器用偏平多孔チューブ材（Ｅ）の製造方法として、チューブ材（Ｅ）の横断面形状に対応する成形隙間を有する押出ダイスを用い、このダイスにアルミニウム製の押出材料を通して成形していく押出法がある。この押出法に用いられるダイスは、図１５に示されるように、チューブ材（Ｅ）の外周部形状を成形する成形孔（５２ａ）と、チューブ材（Ｅ）の中空部形状を成形する櫛歯状の中空部成形部（５１ａ）とを有し、中空部成形部 （５１ａ）を成形孔（５２ａ）内に突出させた状態に組み合わせることにより、チューブ材（Ｅ）の横断面形状に対応する形状の成形隙間が形成されるもので、押出材料がこの成形隙間を通過することにより、チューブ材（Ｅ）が成形されていく。
【０００３】
そして、この押出ダイスにおける中空部成形部（５１ａ）の保持構造として、従来より、同図に示される構造のものが知られている。即ち、厚肉の環状周壁部材（５３）に、その内部押出材料通路を横断するようにブリッジ部（５４）が渡されている。このブリッジ部（５４）と環状周壁部材（５３）とは一体物として製作されている。そして、このブリッジ部（５４）に、前後方向に貫通する偏平な孔（５５）が開けられ、この偏平貫通孔（５５）に、先端部に櫛歯状の中空部成形部（５１ａ）を有する偏平プレート状の中子（５１）が前方突出状態に挿入され、このブリッジ部（５４）によって中子（５１）を保持し、それによって、中空部成形部（５１ａ）を保持するものとなされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来のダイスでは、環状周壁部材（５３）の内部の押出材料通路がブリッジ部（５４）の存在によってその通路断面積を狭められ、押出材料の通過抵抗を大きくし、これがチューブ材（Ｅ）の押出速度の向上に限界を生じさせる一因となっていた。
【０００５】
また、環状周壁部材（５３）とブリッジ部（５４）との一体物の製作は、一般に、ワイヤーカット法により行われるが、ブリッジ部（５４）を挟む両側の各押出材料通路孔（５８）（５８）をそれぞれ個別にワイヤーカット法にて加工しなければならず、また、ブリッジ部（５４）に対し、中子保持用の貫通孔（５５）も別途ワイヤーカット法にて加工しなければならず、ダイス構成部材の製作が厄介であった。
【０００６】
本発明は、上記のような従来の問題点に鑑み、製品の押出速度の一層の向上を図ることができ、しかも、ダイスの製作を容易に行うことができる構造の、金属製中空材の押出用ダイスを提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、中空材の中空部形状を成形する中空部成形部を有する中子と、該中子とは別体で、内部を押出材料通路とする厚肉の環状周壁部材とが備えられ、前記中子は、環状周壁部材内の押出材料通路を露出して横断し、かつ押出方向を向くように、その側縁部が環状周壁部材に係合されて備えられてなることを特徴とする金属製中空材の押出用ダイスによって解決される。
【０００８】
即ち、中子は、環状周壁部材内の押出材料通路を露出して横断し、かつ押出方向を向くように、その側縁部が環状周壁部材に係合されて備えられたものであり、従来のような中子保持用のブリッジ部が排除された構造となされているから、環状周壁部材の材料通路の通路断面積が広く確保され、押出材料の通過抵抗を小さくしえて、製品の押出速度が向上される。
【０００９】
しかも、環状周壁部材の押出材料通路は、ブリッジ部にて分断されていない連続した一つの通路となり、この通路の加工を例えばワイヤーカットなどによって連続的に容易に行うことができ、しかも、中子保持用の孔を開ける必要もなくなって、ダイス構成部材の加工・製作が容易になる。
【００１０】
また、上記ダイスにおいて、中子が硬質材からなるものとすることにより、中子の剛性が高められ、従って、中子の横断面積を小さくなし得て、環状周壁部材の押出材料通路をより一層広くでき、押出材料の通過抵抗を小さくしえて、製品の押出速度の一層の向上を図ることができる。
【００１１】
また、中子を硬質材にて構成した構造において更に、環状周壁部材の内部に、該環状周壁部材及び中子とは別体で、中空材の外周部形状を成形する成形孔を有する硬質材製の雌型が収容され、該雌型に前記中子が直接に、又は押出材料の流れを調整するプレートを挟んで間接的に支承されている構造とすることにより、押出中の押圧による中子と雌型との相対的位置関係の狂いを極めて有効的になくすことができ、寸法形状精度に優れた製品に押出加工することができる。
【００１２】
更に、中子の後部に中子カバーが配置され、該中子カバーは、中子との間に隙間をおいた近接状態で環状周壁部材に保持されている構造とすることにより、中子がその背面から直接に押圧を受けるのが回避され、押圧による中子の変形を防ぐことができる。また、このカバーを環状周壁部材に溶接等により接合固定しておくことにより、押出開始時等において中子が背圧によって不本意に後方に変位してしまうというような不具合の発生も防がれる。
【００１３】
【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。
【００１４】
本実施形態の押出用ダイスは、凝縮器や蒸発器等の熱交換器の伝熱管として用いられる、図１４に示されるようなアルミニウム製の偏平多孔チューブ材（Ｅ）の押出加工に用いるダイスに適用した場合のものである。
【００１５】
図１ないし図３に示す第１実施形態のダイスにおいて、（１）は中子、（２）は雌型、（３）は厚肉の環状周壁部材、（４）はプレートである。
【００１６】
中子（１）は、方形の偏平なプレート状の部品で、例えば超硬合金またはセラミックスによる硬質材からなり、その先端部には、チューブ材（Ｅ）の各中空部を成形する櫛歯状の中空部成形部（１ａ）が形成されている。そして、この中子（１）は、その中空部成形部（１ａ）よりも基端側の部分が、中空部成形部（１ａ）よりも広幅に設計されており、中空部成形部（１ａ）を挟む幅方向の両側に、先端側に面した支承用の段（１ｂ）（１ｂ）が備えられている。
【００１７】
雌型（２）は、チューブ材（Ｅ）の外周部を成形する偏平な成形孔（２ａ）を備えており、中子（１）と同じく例えば超硬合金またはセラミックスによる硬質材からなる。上記中子（１）の中空部成形部（１ａ）をこの雌型（２）の成形孔（２ａ）内に突出させた状態に保持することによって、中空部成形部のベアリング部（１ａ）と成形孔ベアリング部（２ａ）との間にチューブ材（Ｅ）の横断面形状に対応する成形隙間（６）が形成される。
【００１８】
プレート（４）は、この成形隙間（６）に流入するアルミ押出材料の流れを調整するもので、雌型（２）の後端面に重ね合わせ状態に組み合わされて備えられる。本実施形態のプレート（４）では、押出材料が成形隙間（６）における各所を均等的な速度で通過するよう、成形隙間（６）の偏平平坦側の外方部が中心側に突出（４ａ）（４ａ）されている。また、本実施形態では、成形隙間（６）の両サイドにおいて、中子（１）の両支承段（１ｂ）（１ｂ）を支承させるための中子支承用の突出部（４ｂ）（４ｂ）が備えられている。
【００１９】
そして、厚肉の環状周壁部材（３）は、ダイス鋼からなるもので、その孔の軸線方向の一方の側、即ち前側が、雌型（２）及びプレート（４）を適合状態にしっくりと嵌合させて収容する収容孔部（７）とされ、該収容孔部（７）を除く他方の側、即ち後側が押出材料通路（８）とされている。
【００２０】
そして、この押出材料通路（８）を囲む内周壁面には、軸線方向に延びる一対の隆起部（９）（９）が、周方向に１８０°位相を異にして形成されており、これら隆起部（９）（９）に、同じく軸線方向に延びる中子保持用の溝（１０） （１０）が形成されている。この隆起部（９）（９）は、収容孔部（７）において除去されている。なお、プレート（４）と雌型（２）とは、収容孔部（７）内において、環状周壁部材（３）に対しキー嵌合（１１）（１１）され、回り止め状態に収容保持されるようになされている。
【００２１】
そして、中子（１）は、その両側縁部を、環状周壁部材（３）の押出材料通路（８）にその後方から、隆起部（９）（９）の保持溝（１０）（１０）に嵌め込み、押出材料通路（８）の内方にスライドさせていくことによりセットされる。このスライド嵌合操作によって、中子（１）は、その先端両サイドの支承段（１ｂ）（１ｂ）がプレート（４）の支承用突出部（４ｂ）（４ｂ）に当接されて支承されると共に、中子（１）の両側縁部が両隆起部（９）（９）に把持され、これによって、環状周壁部材（３）の押出材料通路（８）内に、位置決め状態に保持される。中子（１）は、この保持状態において、環状周壁部材（３）内の押出材料通路（８）を露出して横断することとなる。
【００２２】
上記構成のダイスでは、中子（１）が、従来のようなブリッジ部（５４）によって保持されるのではなく、それ自身が押出材料通路（８）に露出するようにして組み込まれる構造となされているから、環状周壁部材（３）の押出材料通路 （８）の通路断面積を広く確保でき、そのため、押出材料の通過抵抗を小さくし得て、チューブ材（Ｅ）の押出速度を向上して、チューブ材（Ｅ）を生産性良く押出加工していくことができる。特に、中子（１）は硬質材にて製作されたものとしているから、剛性が高く、従って、その分薄くでき、環状周壁部材（３）の押出材料通路（８）の通路断面積をいよいよ広く確保できて、チューブ材（Ｅ）の押出速度の一層の向上を図ることができる。
【００２３】
しかも、環状周壁部材（３）の加工・製作においては、押出材料通路（８）が従来のようにブリッジ部（５４）にて複数の通路孔に分断されていない連続した１つの孔として存在するから、この通路（８）を、隆起部（９）や保持溝（１０）を含め、ワイヤーカット法にて一括して加工・形成することができ、ダイス構成部材である環状周壁部材（３）を容易に製作することができる。
【００２４】
加えて、上記のように硬質材からなる中子（１）を、同じく硬質材からなる雌型（２）に、プレート（４）を介して支承させた構造となされているから、中子（１）の中空部成形部（１ａ）と、雌型（２）の成形孔（２ａ）との、押出中の押圧などによる相対的位置関係の狂いを極めて有効的に防ぐことができ、寸法・形状精度に優れたチューブ材（Ｅ）に押出加工することができる。
【００２５】
図４ないし図６に示す第２実施形態のダイスは、中子（１）の前後方向の長さが、その剛性上の不都合を生じさせない範囲において可及的に短く設計されており、中子（１）を環状周壁部材（３）の押出材料通路（８）内にセットした状態で、中子（１）よりも後方に中子（１）の存在しない孔部（８ａ）が形成されている。そして、その孔部（８ａ）が、中子（１）を保持している部分の孔部（８ｂ）よりも径大に形成されている。その他は上記第１実施形態と同様である。このような構成とすることにより、中子（１）と押出材料との接触面積が減少されると共に、押出材料通路（８）の通路断面積が拡大されて、押出材料がより一層抵抗少なく押出材料通路（８）内に導入されるようになって、チューブ材（Ｅ）の押出速度をいよいよ高いものにすることができる。
【００２６】
図７及び図８に示す第３実施形態のダイスは、中子（１）の先端部両サイドの支承用段（１ｂ）（１ｂ）を、プレート（４）にではなく、雌型（２）に直接支承させる構造としたものである。その他は上記実施形態と同様である。中子（１）雌型（２）も硬質材からなり、これら硬質材同士が直接に支承し合って組み合わされた構造とすることにより、中子（１）の中空部成形部（１ａ）と、雌型（２）の成形孔（２ａ）との、押出中の押圧などによる相対的位置関係の狂いをより一層効果的に防ぐことができ、寸法・形状精度に優れたチューブ材（Ｅ）に押出加工することができる。
【００２７】
図９ないし図１１に示す第４実施形態のダイスは、中子（１）の後部に中子カバー（１３）が備えられたものである。この中子カバー（１３）は、中子（１）の後部において押出材料通路（８）を横断するように環状周壁部材（３）に渡され、環状周壁部材（３）に溶接等により接合されている。また、この中子カバー（１３）は押出中の押圧による撓み変形が中子（１）に及ばないよう、中子（１）との間に隙間をおいた近接状態で環状周壁部材（３）に保持されている。この中子カバー（１３）は、超硬合金、セラミックス等の剛性の高い硬質材からなるのが好ましいが、ダイス鋼等からなるものであってよい。
【００２８】
この中子カバー（１３）の採用により、中子（１）がその後方から直接に押圧を受けるのが回避され、押圧による中子（１）の変形を効果的に防ぐことができる。しかも、薄肉の中子（１）の後部のみをカバーすればよいから、カバー（１３）による通路断面積の減少も小さく抑えることができる。特に、本実施形態のように、中子（１）の前後方向の長さを可及的に短くし、中子（１）よりも後方における孔部（８ａ）を径大孔部にする構成において、中子カバー（１３）をこの径大孔部（８ａ）を横断するように組み込む構成とすることで、中子カバー （１３）による押出材料の通過抵抗の不本意な増加を効果的に抑制することができる。
【００２９】
また、このカバー（１３）を上記のように環状周壁部材（３）に溶接等により接合固定しておくことで、押出開始時等において中子（１）が背圧によって不本意に後方に変位してしまうというような不具合の発生を防ぐことができる。なお、背圧による中子（１）の後方変位のおそれがないような場合には、カバー（１３）は環状周壁部材（３）に位置決め状態に嵌合させておくだけで充分であり、溶接等による接合は省略されてもよい。
【００３１】
以上に本発明の実施形態を示したが、本発明は、これら実施形態に限定されるものではなく、発明思想を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。例えば、押出の対象は、図１４に示されるような偏平多孔チューブ材（Ｅ）に限られるものではなく、各種中空材が対象とされてよく、それに応じて押出用ダイスも種々設計変更されてよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上の次第で、本発明の金属製中空材の押出用ダイスは、中子が、環状周壁部材内の押出材料通路を露出して横断し、かつ押出方向を向くように、その側縁部が環状周壁部材に係合されて備えられたものであり、従来のような中子保持用のブリッジ部を排除した構造であるから、環状周壁部材の材料通路の通路断面積を広く確保することができ、押出材料の通過抵抗を小さくし得て、製品の押出速度を向上して、製品を生産性良く押出加工していくことができる。
【００３３】
しかも、環状周壁部材の押出材料通路は、ブリッジ部にて分断されていない連続した一つの通路となるから、この通路の加工を例えばワイヤーカットなどによって連続的に容易に行うことができ、しかも、従来のような中子保持用の孔（５５）を開ける必要もなく、ダイス構成部材の加工・製作を容易に遂行することができる。
【００３４】
また、上記ダイスにおいて、中子が硬質材からなるものとすることにより、中子の剛性が高められ、従って、中子の横断面積を小さくし得て、環状周壁部材の押出材料通路をより一層広くでき、押出材料の通過抵抗を小さくしえて、製品の押出速度をより一層向上することができる。
【００３５】
また、中子を硬質材にて構成した構造において更に、環状周壁部材の内部に、該環状周壁部材及び中子とは別体で、中空材の外周部形状を成形する成形孔を有する硬質材製の雌型が収容され、該雌型に前記中子が直接に、又は押出材料の流れを調整するプレートを挟んで間接的に支承されている構造とすることにより、押出中の押圧による中子と雌型との相対的位置関係の狂いを極めて有効的になくすことができ、寸法形状精度に優れた製品に押出加工することができる。
【００３６】
更に、中子の後部に中子カバーが配置され、該中子カバーは、中子との間に隙間をおいた近接状態で環状周壁部材に保持されている構造とすることにより、中子がその背面から直接に押圧を受けるのを回避することができ、押圧による中子の変形を防ぐことができる。また、このカバーを環状周壁部材に溶接等により接合固定しておくことにより、押出開始時等において中子が背圧によって不本意に後方に変位してしまうというような不具合の発生も防がれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態を示すもので、ダイス構成部材を分離状態にして示す斜視図である。
【図２】図（イ）は同ダイスの縦断面図、図（ロ）は図（イ）のＩ−Ｉ線断面図である。
【図３】同ダイスの後端面図である。
【図４】第２実施形態を示すもので、ダイス構成部材を分離状態にして示す斜視図である。
【図５】図（イ）は同ダイスの縦断面図、図（ロ）は図（イ）のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図６】同ダイスの後端面図である。
【図７】第３実施形態を示すもので、ダイス構成部材を分離状態にして示す斜視図である。
【図８】図（イ）は同ダイスの縦断面図、図（ロ）は図（イ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図９】第４実施形態を示すもので、ダイス構成部材を分離状態にして示す斜視図である。
【図１０】図（イ）は同ダイスの縦断面図、図（ロ）は図（イ）のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図１１】同ダイスの後端面図である。
【図１２】偏平多孔チューブ材の斜視図である。
【図１３】従来の押出用ダイスであり、そのダイス構成部材を分離状態にして示す斜視図である。

Claims (2)

1. 中空材の中空部形状を成形する中空部成形部を有する中子と、該中子とは別体で、内部を押出材料通路とする厚肉の環状周壁部材と、該環状周壁部材の内部に収容された、環状周壁部材及び中子とは別体で、中空材の外周部形状を成形する成形孔を有する雌型と、該雄型の後端面に重ね合わせ状態に組み合わされて備えられた、押出材料の流れを調整するプレートとが備えられ、
   前記中子および雌型はいずれも超硬合金またはセラミックスによる硬質材からなり、
   前記中子は、方形の偏平なプレート状の部品で、前記環状周型部材内の押出材料通路に露出し、かつ該押出材料通路を横断して、押出方向を向くようにその側縁部が環状周壁部材に係合して備えられると共に、
   前記雌型に前記中子が、該中子の先端部の前記中空部成形部を挟む幅方向の両側に形成された、先端側に面した支承用の段を、前記雌型に当接して直接に、又は前記プレートに当接して該プレートを挟んで間接的に支承されていることを特徴とする、金属製中空材の押出用ダイス。
2. 前記中子の後部に中子カバーが配置され、該中子カバーは、中子との間に隙間をおいた近接状態で環状周壁部材に保持されている請求項１に記載の金属製中空材の押出用ダイス。

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