JP4996642B2 - ハニカム構造体成形用口金およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本実施の形態のハニカム構造体成形用口金、およびその製造方法は、図1に示すような、隔壁41によって六角形のハニカム形状に区画形成された流路(セル)42を有するハニカム構造体40を押出し成形するために用いられるハニカム構造体成形用口金、およびその製造方法である。図2Cは、ハニカム構造体成形用口金の一実施形態を模式的に示す平面図である。図2Aは、ハニカム構造体成形用口金の一実施形態を模式的に示す図2CのX−X’断面図である。図2Bは、ハニカム構造体成形用口金の一実施形態の断面を模式的に示す一部拡大斜視図である。図2Dは、ハニカム構造体成形用口金の一実施形態を模式的に示す一部拡大平面図である。口金基体の厚さ方向80とは、図2Aにおいては、上下方向とする。また、上記した図2Cは、口金基体20を口金基体20の厚さ方向80に見た模式的平面図である。
本実施の形態のハニカム構造体成形用口金の製造方法は、成形原料を導入するための複数の導入孔4が形成された第1の板状部材2と、導入孔4と連通し、導入孔4から導入された成形原料を成形するための格子状のスリット5を有した第2の板状部材3と、を備え、第1の板状部材2と第2の板状部材3とが接合面9で接合されたハニカム構造体成形用口金1の製造方法である。そして、本実施の形態のハニカム構造体成形用口金の製造方法は更に、第1の板状部材2に、導入孔4を形成する導入孔形成工程を含む。そして、本実施の形態のハニカム構造体成形用口金の製造方法は更に、円柱状の型彫電極加工孔13が複数配置された有孔電極11を、第1の板状部材2と第2の板状部材3の少なくともいずれか一方の接合面9に対して押し付けて行う型彫電極柱状加工により、型彫電極柱状加工が施された一方の接合面9に、スリット5で区画される複数のスリット格子状領域54と対応するように形成された、スリット格子状領域54より小さい接合端面9を有した複数の柱状突起部51を形成する柱状突起部形成工程を含む。そして、本実施の形態のハニカム構造体成形用口金の製造方法は更に、柱状突起部形成工程の後、第1の板状部材2と第2の板状部材3とを接合面9で重ね合わせて接合することにより、柱状突起部51どうしの間隙として口金基体20内部に整流部53が設けられた口金基体20を形成する接合工程を含む。そして、本実施の形態のハニカム構造体成形用口金の製造方法は更に、接合工程の後、第2の板状部材3に、導入孔4と整流部53を介して連通させた、格子状のスリット5を形成するスリット形成工程を含む。
まず、図3に示すように、口金基体20を構成する板状部材2の、坏土導入端面とされる他方の端面8に厚さ方向80に貫通する導入孔4を形成する。また、口金基体2に導入孔4を形成する際には、図4Aに示すように、ハニカム構造体成形用口金1の六角形ハニカム形状のスリット5と対応した六角形格子6における交差部と連通するような位置に形成することが好ましい。このような位置に導入孔4を形成することにより、ハニカム構造体成形用口金1を用いて押出成形を行う際に、導入孔4に導入した成形原料をスリット5全体に均一に広げることができ、高い成形性を実現することができる。
本実施形態で用いられる口金基体20の第1の板状部材2、第2の板状部材3を構成する材料としては、ハニカム構造体成形用口金の材料として一般的に用いられている金属又は合金を挙げることができる。例えば、鉄(Fe)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、及びアルミニウム(Al)からなる群より選ばれる少なくとも一つの金属を含む金属又は合金を挙げることができる。なお、このような第一の板状部材2を構成する金属又は合金は、炭素(C)、ケイ素(Si)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、モリブデン(Mo)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)等の添加剤を含んだものであることが更に好ましい。
柱状突起部形成工程においては、後述する円柱状の型彫電極加工孔が複数配置された有孔電極を用いた放電加工または電解加工を行う型彫電極柱状加工により、第1の板状部材と、第2の板状部材とが接合した場合の接合面に、第1の板状部材と、第2の板状部材の少なくともいずれか一方の接合面に複数の柱状突起部を形成する。この型彫電極柱状加工は、放電加工液または電解加工液などの加工溶液中で、型彫電極加工孔が複数配置された有孔電極を柱状突起部を形成する一方の接合面に対して押し付けて行うものであり、このような放電加工または電解加工を、本明細書中では「型彫電極柱状加工」と言うものとする。
図8Bは、ハニカム構造体成形用口金の他の実施形態を模式的に示す一部拡大平面図である。柱状突起部の接合端面57の面積を広く取っており、スリット格子状領域54の内接円に近い大きさで、導入孔4の断面の円よりも大きなものとなっている。図8Bや図9Dにそれぞれ示す黒い矢印で、導入孔4から導入された成形原料の流れを示す。柱状突起部51が、導入孔4から導入孔4の長手方向へ延長した領域が部分的に削り落とされた状態の円柱状であり、少なくともその一部が整流効果を有した曲面となっているため、柱状突起部51どうしの間隙として形成された整流部53を介して、成形原料がスリット5へと滞ることなく整流・分配される。
上述の柱状突起部形成工程で用いられる有孔電極は、図5A,図5Bで示されるように複数の円柱状の型彫電極加工孔13を有している。型彫電極加工孔の寸法は、所望の格子状のセルの大きさに応じて適宜選択可能であるが、型彫電極加工孔13の深さは1.0〜20.0mmが好ましく、円柱状の直径は0.5〜2.5mmが好ましい。更に型彫電極加工孔13の間隔は、所望のスリットの幅・格子状のセルの大きさに応じて適宜選択可能であるが、隣接する型彫電極加工孔13の円柱状の中心軸どうしの間隔として0.80〜3.0mmが好ましい。
本実施形態で用いられる有孔電極11を構成する材料としては特に限定するものではないが、銅タングステン合金、銅、カーボングラファイト等を挙げることができる。より具体的には、Cu;50%、W;50%からなる銅タングステン合金(単位は質量%)を好適例として挙げることができる。このような銅タングステン合金はドリル等による穿孔加工が可能で、高導電率や高融点という特性から耐腐食性、耐摩耗性に優れており、放電特性が良く加工精度が高いという利点がある。銅タングステン合金からなる有孔電極を用いることにより、破損等を防止することが可能である。
本発明の接合工程は、柱状突起部形成工程より後で行うものである。また、本発明の接合工程は、第1の板状部材2と、第2の板状部材3との接合面を、第1の板状部材2と、第2の板状部材3のいずれか一方に設けた柱状突起部の接合端面57で接合するものである。本発明の接合工程における、接合端面57での接合方法自体は、従来のハニカム構造体成形用口金の製造方法で用いられていた方法を採用することができ、その方法を特に限定するものではない。接合端面57での接合方法としては、具体的には、抵抗溶接や、拡散接合等を挙げることができ、接合強度の観点から拡散接合することが好ましい。
本発明のスリット形成工程は、接合工程より後に行うものである。本実施形態のスリット形成工程はまた、四角形や六角形の格子状のスリットを形成するものであって、従来のハニカム構造体成形用口金の製造方法で用いられていた方法を採用することができ、その方法を特に限定するものではない。四角形の格子状のスリットを形成する場合には、接合工程の後、口金基体20の第2の板状部材3にダイヤモンド砥石による研削加工や放電加工(EDM加工)等による従来公知の方法によって形成することができる。
上述の六角柱状突起部形成工程で用いられる櫛歯電極としては、図10、図11で示すような最終的に得られる所望のハニカム構造体成形用口金1のスリット5の幅に対応する寸法と配置の複数の板状の突起電極23、33がそれぞれが平行で、突起電極支持部に垂直に配設された櫛歯電極21、31を好適に用いることができる。
本実施形態で用いられる櫛歯電極21、31を構成する材料としては特に限定するものではないが、微粒子高強度高密度カーボングラファイト材を挙げることができる。より具体的には、平均粒子径5μm以下のものを好適例として挙げることができる。このようなカーボングラファイトを材質としたカーボン電極は、櫛歯電極21,31の突起電極23,33等の微細形状のものを高い精度で形成することが可能であるという利点や、高硬度で耐摩耗性に優れている、加工速度が速いという利点がある。
導入孔形成工程において、ステンレス製(SUS630)で、縦横180×180mm、厚さ20mmの第1の板状部材2の他方の端面8に、直径が1.00mmの導入孔4を図9Aに示すように、押出成形するハニカム構造体の六角形ハニカム形状を構成する対辺長1.35mmの六角形ハニカム形状を構成する六角形格子6の頂点のうち、一つおきに三つの頂点に相当する位置に配置した。導入孔4はドリルにより穿孔し、その加工範囲は製品寸法に応じ直径110mmの範囲とした。導入孔4は、20mmの深さまで貫通させて、約6,000個形成した。
比較例1は、柱状突起部形成工程において、実施例1の型彫電極柱状加工で用いた有孔電極を用いずに、スリット形成工程で用いた櫛歯電極と、この櫛歯電極と同様な、厚さtを0.30mmとした整流部形成用櫛歯電極を順に用いて幅を拡張する放電加工を行って、スリットに準じた形状で幅が0.40mmの六角形格子状の整流部を形成した。このとき実施例1で柱状突起部が導入孔から導入孔の長手方向へ延長した領域が部分的に削り落とされた状態の円柱状の形状であるのに対して、比較例1では上述したような、六角形格子状のスリットとで区画されるものと同じ形状で、高さが1.00mm、一辺の幅が0.55mmの六角柱とした。比較例1での放電加工に要した電極枚数、および加工時間を表1に示す。電極枚数は、柱状突起部形成工程での整流部形成用と、スリット形成工程でのスリット形成用とをそれぞれ示す。加工時間は総加工時間と、整流部加工時間とをそれぞれ示す。
Claims (10)
- 成形原料を導入するための導入孔が形成された第1の板状部材と、前記成形原料を成形するための格子状のスリットが形成された第2の板状部材とからなる口金基体を備え、
前記第1の板状部材と前記第2の板状部材との接合面とされる少なくとも前記第1の板状部材と前記第2の板状部材のいずれか一方の前記接合面に、前記スリットで区画される複数のスリット格子状領域と対応するように形成された、前記スリット格子状領域より小さい接合端面を有し、かつ側面の少なくとも一部が曲面とされた複数の柱状突起部が形成され、
前記柱状突起部どうしの間隙として前記口金基体内部に形成された少なくとも一部が曲面とされた整流部を介して、前記導入孔と前記スリットとが内部で連通され、
前記導入孔より導入された前記成形原料が、前記整流部を経由して前記スリットへと整流されるハニカム構造体成形用口金。 - 前記柱状突起部が、円柱状である請求項1に記載のハニカム構造体成形用口金。
- 前記柱状突起部が、前記第1の板状部材に設けられ、前記導入孔から前記導入孔の長手方向へ延長した領域が部分的に削り落とされた状態の円柱状である請求項1に記載のハニカム構造体成形用口金。
- 前記柱状突起部の中心軸と、前記柱状突起部に対応する前記スリット格子状領域の中心点とが重なる請求項1〜3のいずれか1項に記載のハニカム構造体成形用口金。
- 前記スリットが六角形格子状である請求項1〜4のいずれか1項に記載のハニカム構造体成形用口金。
- 成形原料を導入するための複数の導入孔が形成された第1の板状部材と、前記導入孔と連通し、前記導入孔から導入された前記成形原料を成形するための格子状のスリットを有した第2の板状部材と、を備え、前記第1の板状部材と前記第2の板状部材とが接合面で接合されたハニカム構造体成形用口金の製造方法であって、
前記第1の板状部材に、前記導入孔を形成する導入孔形成工程と、
円柱状の型彫電極加工孔が複数配置された有孔電極を、前記第1の板状部材と前記第2の板状部材の少なくともいずれか一方の前記接合面に対して押し付けて放電加工または電解加工を行う型彫電極柱状加工により、前記型彫電極柱状加工が施された一方の前記接合面に、前記スリットで区画される複数のスリット格子状領域と対応するように形成された、前記スリット格子状領域より小さい接合端面を有した複数の柱状突起部を形成する柱状突起部形成工程と、
前記柱状突起部形成工程の後、前記接合端面を前記接合面として前記第1の板状部材と前記第2の板状部材とを重ね合わせて接合することにより、前記柱状突起部どうしの間隙として前記口金基体内部に整流部が設けられた前記口金基体を形成する接合工程と、
前記接合工程の後、前記導入孔と前記整流部を介して連通させた格子状の前記スリットを、前記第2の板状部材に形成するスリット形成工程と、を含むハニカム構造体成形用口金の製造方法。 - 前記柱状突起部形成工程において、円柱状の複数の前記型彫電極加工孔が配置された有孔電極を使用して前記型彫電極柱状加工を行うことにより、円柱状の前記柱状突起部を形成する請求項6に記載のハニカム構造体成形用口金の製造方法。
- 前記柱状突起部形成工程において、前記第1の板状部材と前記第2の板状部材とを接合した場合に、前記第1の板状部材の、前記口金基体上の前記導入孔から前記導入孔の中心軸方向へ延長した領域と部分的に重なり合う位置に円柱状の前記型彫電極加工孔が設けられた有孔電極を使用して前記型彫電極柱状加工を行うことにより、前記導入孔から前記導入孔の長手方向へ延長した領域が部分的に削り落とされた状態の円柱状である前記柱状突起部を形成する請求項6に記載のハニカム構造体成形用口金の製造方法。
- 前記柱状突起部形成工程において、前記柱状突起部の中心軸と、前記柱状突起部に対応する前記スリット格子状領域の中心点とが重なるようにあらかじめ前記型彫電極加工孔が配置された有孔電極を使用して前記型彫電極柱状加工を行う、請求項6〜8のいずれか1項に記載のハニカム構造体成形用口金の製造方法。
- 前記型彫電極加工孔の内表面が絶縁処理された前記有孔電極を用いて、前記型彫電極加工として、電解加工を行う請求項6〜9のいずれか1項に記載のハニカム構造体成形用口金の製造方法。
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