JP4004802B2

JP4004802B2 - 押出加工用ダイス

Info

Publication number: JP4004802B2
Application number: JP2002011807A
Authority: JP
Inventors: 明亀井; 雅裕馬野
Original assignee: Mitsubishi Aluminum Co Ltd
Current assignee: MA Aluminum Corp
Priority date: 2002-01-21
Filing date: 2002-01-21
Publication date: 2007-11-07
Anticipated expiration: 2022-01-21
Also published as: JP2003211216A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば各種のアルミニウム製熱交換器に用いられる扁平多穴チューブ、特にマイクロチューブと呼ばれる超小形の扁平多穴チューブを押出加工する際に用いて好適な押出加工用ダイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、各種電気機器や自動車等の機械部品を製造するに際しては、各種金属による押出加工が用いられている。このうち、特にカーエアコン用エバポレータ一、コンデンサー、ラジエーター等の熱交換器に用いられる各種のアルミニウム製熱交換用チューブを製造するにあたっては、素材であるアルミニウムの熱間加工性がよいことから上述の押出加工が広く用いられる。
【０００３】
図５は、このような押出加工によって成形される、カーエアコン用エバポレーター、コンデンサー、ラジエーター等のアルミニウム製熱交換器に用いられる扁平多穴チューブ１０１の一例を示す。この図に示すように、扁平多穴チューブ１０１は、複数の穴１０２，…がそれぞれ隔壁１０３，…を介して所定間隔をあけて並列に並べられてなるものである。そして、この扁平多穴チューブ１０１は、例えば、幅Ｗａが約１３ｍｍ、厚さＴが１ｍｍ、穴１０２の径Ｗｂが０．６ｍｍ、穴数が１５〜１９程度の超小形の、いわゆるマイクロチューブと呼ばれるものである。
【０００４】
また、図６には、この扁平多穴チューブ１０１を押出加工する際に用いられる加工用ダイスの一例を示す。この押出加工用ダイス１０５は、外観略長方形の板状をなすオスダイス１０６と外観略円柱状をなすメスダイス１０７からなる。
なお、図６では、オスダイス１０６とメスダイス１０７のそれぞれの一部しか示していない。
【０００５】
この押出加工用ダイスは、オスダイス１０６の先端に形成した複数の突起部１０８をメスダイス１０７の型穴１０９内に位置させた状態で、オスダイス１０６とメスダイス１０７を図示せぬ互いの嵌合部を嵌合させて連結し、この連結したオス・メスダイスを押出装置（図示略）に装着する。そして、アルミニウム等の素材を、型穴１０９と突起部１０８，…との間に形成される隙間から押し出すことによって、前述した扁平多穴チューブ１０１を得るのである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の押出加工用ダイスでは、該ダイスにアルミニウム等の素材が流れ込むときに、図６に示すオスダイス１０６の突起部１０８に高圧高温状態の素材が流れ込んで過大な圧力が作用することとなり、同突起部１０８の摩耗が速く進行してしまう。このため、オスダイス１０６の頻繁な交換が必要になって、金型費高騰を招くという問題を有していた。この問題は、特に、穴の数が多い図５の扁平多穴チューブ１０１を形成する場合、使用するオスダイス１０６の突起部１０８の肉厚が薄くなって摩耗に対する抗力が弱くなることから、顕著に表れる。
【０００７】
このような問題に対処すべく、最近では、図７中鎖線に示すように、オスダイス１０６の先端の突起部１０８を含むコア部分を別体とし、このコア部分（以下、中子１０６ａと呼ぶ）を摩耗に強い超硬合金等で作り、他の部分（以下、ボディ１０６ｂと呼ぶ）を通常のダイス鋼で作ったものも開発されている（例えば、特開平９−１５５４３８号公報参照）。
【０００８】
ところで、上記のようにボディ１０６ｂと中子１０６ａとを別体とし、中子１０６ａを耐摩耗性に優れる超硬合金又はハイスピード鋼等で作ったオスダイス１０６の場合、それを用いた総加工時間が長くなると、図８に示すように、ボディ１０６ｂの後端面１０６ｂｂに突き当たる、中子１０６ａの後端部の左右に張り出すストッパ部分１１０に、クラックＣが生じるおそれがあることが判明した。
【０００９】
本発明者らがこの原因について検討したところ以下のことがわかった。
すなわち、押出成形開始時に、素材がオスダイス１０６の後端側から先端に向けて流れ込むのに伴い、オスダイス１０６の後端面には、図７中Ｆａで示すように、素材押出方向へ強い衝撃力が加わる。ここで、ボディ１０６ｂは前端面の左右が図示せぬメスダイスの嵌合部分に嵌合して、前方（素材押出方向）への移動を規制されている。このため、この前方への移動を規制されたボディ１０６ｂにより、図８に示すように、中子１０６ａの後端部の左右のストッパ部分１１０にはボディ１０６ｂから後方側へ反力Ｆｂを受ける。この結果、ストッパ部分１１０には衝撃力Ｆａと反力Ｆｂによる強い剪断力が作用し、この剪断力によって同ストッパ部分１１０にクラックＣが生じることがわかった。
【００１０】
なお、オスダイス１０６が素材により押出方向に衝撃力を受けるのは、押出成形開始時に限らず、その後の押出成形時においても脈動の形で衝撃力を受ける。以上のことを考慮すると、オスダイス１０６の中子１０６ａには素材押出方向に繰り返し衝撃力が加わることとなり、このことも上記クラックＣが生じる一つの要因と推定された。
しかも、中子１０６は前述したように耐摩耗性をあげるため、超硬合金又はハイスピード鋼等の脆性材料を使用しており、このこともクラックＣが生じる大きな要因の一つと推定された。
【００１１】
また、前述したオスダイス１０６にあっては、押出加工後において、押出加工装置に残る素材を切断するときに、押出加工中とは逆方向の衝撃力がオスダイス１０６に加わるが、図７に示すオスダイスでは、中子１０６ａの素材押出方向への移動を規制しているものの、その逆方向への中子１０６ａの移動は規制しておらず、中子１０６ａのボディ１０６ｂへの嵌合が緩い場合には、中子１０６ａが抜け出る不具合が発生するおそれもあった。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みて成されたものであって、その目的とするところは、オスダイスのボディ内に挿入配置される中子が損傷されるのを未然に防止でき、しかも、中子がボディから抜け出るおそれもない、押出加工用ダイスを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するために、以下の点を特徴としている。すなわち、請求項１記載の押出加工用ダイスは、互いに所定間隔をあけて配される複数の突起部を有するオスダイスと、前記突起部が挿入される型穴を有するメスダイスとを備え、これらオスダイスとメスダイスを嵌合させて連結した状態で押出装置に装着され、素材が前記型穴と前記突起部との間に形成される隙間から押し出されることによって、扁平多穴チューブの押出成形が行われる押出加工用ダイスにおいて、前記オスダイスは、ボディと、該ボディの略中央に形成された貫通孔に挿入される中子とからなり、前記中子の後端部に、該中子を前記ボディの貫通孔に挿入した状態において前記ボディの貫通孔から外部に突出されて前記ボディの後端面に突き当たるストッパ部分が形成され、前記中子とボディとの間には、前記貫通孔の両側の内側部に位置するように前記ボディを個々に貫通し、前記貫通孔に挿入された中子の両側に形成されている凹部状の外側部に挿入されて前記中子の前記貫通孔からの抜け止めを果たす抜止用ピンが挿入されていることを特徴としている。
【００１４】
請求項２にかかる発明では、請求項１記載の押出加工用ダイスにおいて、前記ボディがハイスピード鋼あるいはダイス鋼からなり、前記中子が超硬合金からなることを特徴としている。
【００１５】
請求項３にかかる発明では、請求項１または２記載の押出加工用ダイスにおいて、前記抜止用ピンは、断面円状であって、該断面の半分を前記中子の凹部型の外側部に挿入して前記ボディの貫通孔の内側部との中間位置に配置されてなることを特徴としている。
【００１６】
本発明の押出加工用ダイスによれば、中子とボディとの間に、中子の抜け止めを果たす抜止用ピンを挿入しており、これら抜止用ピンは、必要に応じてそれらの本数並びに配置個所を任意に設定することができるから、押出成形開始時等に中子に素材押出方向へ強い衝撃力が作用する場合でも、中子が損傷するのを未然に防止でき、同時に中子がボディから抜け出るのも防止できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、上述した図５に示す扁平多穴チューブ１０１を成形する際に好適に用いられる押出加工用ダイスのうちのオスダイス１を示している。なお、メスダイスの構造については、前記従来例で説明したものと同様であるので、ここではその説明を省略する。
【００１８】
オスダイス１は、ボディ２と、このボディ２に形成された貫通孔２１に背面側から挿入される中子３からなっている。
ボディ２は、例えばハイスピード鋼あるいは熱間ダイス鋼等の材料からなっていて、その前端面２２の中央部左右には、これから突出する左右の段部２３，２３が形成されている。そして、これら段部２３，２３の中央部には、中子３の前端に形成された櫛歯状の突起部３１，…が、前記貫通孔２１を貫通して前方へ露出した状態で配置される。
【００１９】
また、ボディ２の上記前端面２２を挟む両側面２４には、それぞれ上記突起部３１側に向けて漸次板厚が薄くなる流れ込み部２５が形成されている。そして、この流れ込み部２５の両側に位置する側面２４が均一な板厚を有して、メスダイスの図示せぬ嵌合部に嵌合する嵌合張出部２６、２６とされている。
【００２０】
前記中子３は、ボディ２と同程度かそれよりも硬い材料、例えば、超硬合金またはハイスピード鋼によって作られる。中子３は、前端部の幅寸法が先端に向かうに従い漸次小さくなっていて、その先端には前記櫛歯状の突起部３１が中子３を構成する他の部分と一体に形成されている。また、中子３の後端部には左右に張り出すストッパ部分３２、３２が形成され、このストッパ部分３２，３２は、中子３をボディ２の貫通孔２１内に挿入セットするとき、ボディ２の後端面２ａに突き当たるようになっている。
【００２１】
中子３の前端に形成される突起部３１，…の形成方法としては、例えば、前加工として、ワイヤー放電加工により中子の前端面の突起部３１，…が形成される予定箇所の間にそれぞれスリットを形成し、後加工に、凹状の円弧面が多数並列的に並べられてなる全体が櫛歯状の電極加工板を２個、前述のスリットが形成されてなる中子の前端面に凹状の円弧面を対向させて、それら端面を上下両側から挟み込むように配置し、これらクシ状の電極加工板を同中子構成体本体の端面に近づけながら、両者間に高電圧をかけて放電加工を行う方法がある。
【００２２】
また、他の方法として、突起部３１，…に対応する多数の孔を予め形成した電極加工板を、直接、中子３の前端面に近づけ、それら電極加工板と中子３との間に高電圧をかけて放電加工を行う方法等もある。
【００２３】
図１、図２に示すように、前記オスダイス１を構成するボディ２と中子３との間には、中子３の抜け止めを果たす抜止用ピン４が挿入されている。抜止用ピン４は、左右一対それぞれ中子３の外側部３ａとボディ２の貫通孔２１の内側部２１ａとの間に挿入配置されている。
抜止用ピン４は、ここでは断面円状のものを用いているが、これに限られることなく、断面楕円状、あるいは断面４角形状または６角形状等の角形のものを用いても良い。
【００２４】
上述した構成のオスダイス１を用いて図５に示す扁平多穴チューブ１０１を得るには、オスダイス１の先端に配置される複数の突起部３１，…を図６に示すようなメスダイス１０７の型穴１０９内に位置させた状態で、オスダイス１とメスダイスを互いの嵌合部を嵌合させて連結し、この連結したオス・メスダイスを押出装置に装着する。そして、アルミニウム等の素材を、メスダイスの型穴とオスダイス１の突起部３１，…との間に形成される隙間から押し出すことによって、前述の扁平多穴チューブ１０１を得る。
【００２５】
ここで、中子３とボディ２との間には、中子３の抜け止めを果たす抜止用ピン４を挿入しており、これら抜止用ピンは、必要に応じてそれらの本数並びに配置個所を任意に設定することができる。したがって、押出成形開始時等に中子３に素材押出に伴う強い衝撃力が作用する場合でも、その衝撃力に中子３の抜止用ピン４との接触部分３ａが対抗することとなり、したがって、図８に示したような中子の後端部の左右に張り出すストッパ部分３２、３２の基端部にクラックＣが生じる等の中子３が損傷されるのを未然に防止できる。
【００２６】
なお、上述の実施の形態はあくまで本発明の例示であり、本発明は要旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更可能である。
【００２７】
例えば、図１、図２に示す実施の形態の押出加工ダイスでは、中子３の前端に設ける突起部３１，…を、中子３を構成する他の部分と一体に形成しているが、これに限られることなく、図３，図４に示すように、中子構成体３５に多数の貫通孔３６，…を所定間隔をあけて並列に形成し、これら各貫通孔３６，…に後面側から棒状体３７，…を、その後端が中子構成体３５の後面と面一になるよう、締まり嵌めにより挿入セットする中子も考えられる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、中子の後端部にボディの貫通孔から外部に突出されてボディの後端面に突き当たるストッパ部分が形成された上に、中子とボディとの間であって、前記貫通孔の両側の内側部に位置するように前記ボディを個々に貫通し、前記貫通孔に挿入された中子の両側に形成されている凹部状の外側部に挿入されて前記中子の前記貫通孔からの抜け止めを果たす抜止用ピンが挿入されていて、これら抜止用ピンは、必要に応じてそれらの本数並びに中子の両側において配置個所を任意に設定することができるから、押出成形開始時等に中子に素材押出方向へ強い衝撃力が作用する場合でも、中子のストッパ部分が損傷するのを未然に防止でき、同時に中子がボディの貫通孔から抜け出るのも防止できる。
【００２９】
また、抜止用ピンを左右一対挿入配置するので、中子をボディから抜け出ないよう左右バランス良く中子の移動規制力を働かせることができ、全体として、比較的小さな規制力で中子の移動並びに抜け止めを果たすことができる。
【００３０】
さらに、抜止用ピンとして断面円状のものを用いる場合には、ピンと中子やボディとの接触部分の一部に荷重が集中することがなく、中子の移動規制力を、ピンとの接触部分全体に幅広く分散することができ、この点においても、中子の損傷をより一層防止できる。また、抜止用ピンを中子の外側部とボディの貫通孔の内側部との中間に挿入配置する場合には、中子全体の強度低下を防ぎ、もって中子の損傷をより一層防止することができる。ちなみに、中子の幅方向中央部分に抜止用ピン挿通用の孔を設ける場合には、中子の全体としての強度が低下し、押出加工時に中子に剪断力等が働く場合に、挿通用孔から端を発してクラックが生じるおそれがでてくる。
また、本発明においてボディをハイスピード鋼あるいはダイス鋼から形成し、中子を超硬合金から形成する場合、中子の耐摩耗性を高めることができる反面、中子が脆性材料からなるので、押出加工時の衝撃による中子でのクラック発生の危険も有するが、前記ストッパ部材に加え、抜止用ピンをボディ両側の凹部状の外側部に挿入して中子の抜け止めをなすことにより、押出加工時の衝撃をストッパ部材に加えて抜止用ピンでも受けることができるので、中子の損傷を未然に防止しながら中子の抜け出しを防止できる押出加工用ダイスを提供することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の押出加工用ダイスのオスダイスを示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態の押出加工用ダイスのオスダイスの中子を示す斜視図である。
【図３】本発明の他の実施形態の押出加工用ダイスのオスダイスを示す斜視図である。
【図４】本発明の他の実施形態の押出加工用ダイスのオスダイスの中子を示す斜視図である。
【図５】扁平多穴チューブを示す斜視図である。
【図６】従来の押出加工用ダイスを示す一部の分解斜視図である。
【図７】従来の押出加工用ダイスのオスダイスを示す斜視図である。
【図８】従来の押出加工用ダイスのオスダイスの中子を示す斜視図である。
【符号の説明】
１オスダイス
２ボディ
３中子
２１貫通孔
３ａ中子の外側部
２１ａボディの貫通孔の内側部

Claims

互いに所定間隔をあけて配される複数の突起部を有するオスダイスと、前記突起部が挿入される型穴を有するメスダイスとを備え、これらオスダイスとメスダイスを嵌合させて連結した状態で押出装置に装着され、素材が前記型穴と前記突起部との間に形成される隙間から押し出されることによって、扁平多穴チューブの押出成形が行われる押出加工用ダイスにおいて、前記オスダイスは、ボディと、該ボディの略中央に形成された貫通孔に挿入される中子とからなり、前記中子の後端部に、該中子を前記ボディの貫通孔に挿入した状態において前記ボディの貫通孔から外部に突出されて前記ボディの後端面に突き当たるストッパ部分が形成され、前記中子とボディとの間には、前記貫通孔の両側の内側部に位置するように前記ボディを個々に貫通し、前記貫通孔に挿入された中子の両側に形成されている凹部状の外側部に挿入されて前記中子の前記貫通孔からの抜け止めを果たす抜止用ピンが挿入されていることを特徴とする押出加工用ダイス。
前記ボディがハイスピード鋼あるいはダイス鋼からなり、前記中子が超硬合金からなることを特徴とする請求項１に記載の押出加工用ダイス。
請求項１または２記載の押出加工用ダイスにおいて、前記抜止用ピンは、断面円状であって、該断面の半分を前記中子の凹部型の外側部に挿入して前記ボディの貫通孔の内側部との中間位置に配置されてなることを特徴とする押出加工用ダイス。