JPH0417725B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、押出しによつて金属製品を形成する
ことに関するものである。

英国特許第1370894号に明細書には、金属を連
続的に押出す方法とその装置が説明してある。こ
の装置は、周縁部の周りに延在する無端状溝を有
する回転自在型ホイールと、前記溝と一緒に通路
を定めるよう、前記溝の長手の一部に沿つて当該
溝を覆う固定構造と、前記通路の一端部を閉じる
ため前記溝内に突出した閉塞部材と、前記閉塞部
材に隣接する個所で前記閉じた通路から出るダイ
ス・オリフイスとを備えている。

この押出し装置の稼動時には、前記固定構造に
対し相対的に回転されて押し出される金属棒が、
前記閉塞部材から遠い方の前記通路の一端部内に
供給され、この金属は前記閉塞部材に向かう方向
内で摩擦引きずりにより前記溝に沿つて運ばれ、
前記ダイス・オリフイスを通つて押し出されて金
属製品となる。

この英国特許の明細書では、金属が通路内に導
入される際、金属が粉体になつていることが提示
されているけれども、通路内に供給される金属
は、固体棒の形態であることは明らかである。押
し出される金属が棒の形態になつている場合、当
該棒は溶融金属から作られており、そしておそら
く所要の横断面積に圧延され、次に押出し装置へ
移送されることは明らかである。

このように、全体が完全に固化された金属棒を
前記通路内で摩擦力で引き摺つて、前記ダイス・
オリフイス内へ送り込むためには、前記摩擦力が
大きいので、多大なエネルギを必要とし、動力費
が嵩み、あるいは動力装置等が大型になる問題が
ある。

また、前記通路内で全断面積に亘つて固化され
た金属棒においては、中央部の粒子サイズが周辺
部の粒子サイズよりも粗く、すなわち大きく、し
たがつて、前記金属棒を前記ダイス・オリフイス
に通して得られた製品は、粒子サイズが大きく、
かつ均一でなくなる問題もある。

この発明は、上記した従来の問題を解決するた
めになされたもので、溶融金属の引き摺り抵抗が
小さく、しかも金属の粒子サイズが小さくて均一
になる製品を作ることができるコンパクトで効率
的な押出し装置および方法を提供することを目的
とする。

この発明による押出し装置は、ホイールを具備
し、このホイールは、水平な軸心の周囲で回転可
能であるとともに、このホイール自体の周囲壁内
に形成された無端溝を有し、また、この押出し装
置は、前記溝と協働して通路を形成するために、
その溝の長手の一部に沿つてその溝を被覆する固
定構造と、前記通路を遮断するために、前記溝内
に突出する閉塞部材と、この閉塞部材の近傍で、
前記遮断された通路から、この通路の外部へ出る
ダイス・オリフイスと、前記固定構造に対して前
記ホイールを相対的に回転させる手段と、前記閉
塞部材から遠い方の位置で前記通路内に金属を導
入するための手段とを具備し、稼動時には前記金
属が溶融されているこの押出し装置において、前
記通路の壁のうちの、前記ホイールにより形成さ
れた壁の部分のみを流体で冷却する手段が設けら
れ、この冷却手段により、前記金属は、前記冷却
された壁に接触する領域内に固化膜を有するペー
スト状の半固形材料を形成する。

また、この発明による方法は、押出し装置内の
金属を押し出す方法であり、前記押出し装置は、
水平軸心の周りで回転可能なホイールの無端周辺
溝と、この溝の長手の一部に沿つてこの溝を被覆
するために、前記ホイールと協働する固定構造と
の間に形成された通路を有し、この押出し方法
は、前記通路の一端部内へ金属を連続的に導入す
る工程と、前記金属導入端部の反対側で前記通路
の端部を閉塞するように前記差内へ突出した閉塞
部材の方へ向かつて、前記ホイールの周辺部が前
記通路の長手に沿いつつ移動する方向内で、前記
ホイールを回転させる工程とを具備し、前記閉塞
部材は、前記金属をダイス・オリフイスの方へ差
し向けることも行なうこの押出し方法において、
前記通路内へ導入される金属は、溶融状態にあ
り、また前記通路の壁のうち、前記ホイールによ
り形成された壁のみが、流体により冷却され、こ
の結果、前記金属は、同金属と前記冷却された壁
との間の接触領域内に固化膜を有する、ペースト
状の半固形材料を形成し、前記ホイールの回転速
度は、同ホイールが前記ペースト状の半固形材料
から前記固化膜を引き出して、この固化膜を前記
閉塞部材、および前記ダイス・オリフイスへ移送
する速度に選択される。

本発明によると、前記通路内に供給された溶融
金属のうち、前記ホイールの周囲溝の底壁に接す
る薄い層のみが固化され、この固化された層（固
化膜）のみが、残りのペースト状の半固形材料か
ら引き出されて、前記ダイス・オリフイス内へ送
り込まれるので、前記固化された薄い層を摩擦力
で引き摺るエネルギは軽減される。また、前記溶
融金属のうち、前記固化される層は、断面の周辺
部に位置するので、粒子サイズが小さく、しか
も、この粒子サイズの小さい層のみが順次ダイ
ス・オリフイス内へ通されるので、得られた金属
製品は、粒子サイズが小さくて均一なものとな
る。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。

第１〜４図において、本発明による押出し装置
は、無端周縁溝３を有するホイール１を具備して
いる。ホイール１は、互いに固定された２つの部
品で構成され、固定構造５内の軸受（図示せず）
の水平軸線の周りで回転自在となつている。固定
構造５は、２つの部品７，９で構成され、２部品
からなる金属曲板１１をホイール１の下側に位置
付ける。

当該金属曲板１１は、溝３の長手の一部分に沿
つて溝３を覆い、当該溝３と協働して通路１３を
形成する。前記部品９は通路１３の一端部を閉じ
るためホイール１内の無端周縁溝３に突出する閉
塞部材１５を備えている。通路１３のこの閉鎖な
いし遮断された端部において、ダイス・オリフイ
ス１７が通路１３の閉端部からの出口を形成して
いる。通路１３の他端部は固定構造５によつて形
成された湯溜め１９に到り、溶融金属がタンデイ
シユ２１から当該湯溜め１９内に注入される。溶
融金属は通路１３内に流入して、通路１３内に完
全に充満する。

ホイール１内の無端周縁溝３の底壁は、環状リ
ング２３によつて形成され、当該リング２３の内
側面は通路２５内の冷却剤、簡便には水と接触し
ている。この冷却剤は、ホイール１の一部分にあ
つて半径方向に延在する多数の孔２７を経て、こ
の通路２５内へ導入され、孔２７は、ホイール１
を支持する複数のボスのうちの１つのボスを貫通
して、ホイール１の軸線に沿つて延在している管
２９に接続されている。

前記冷却剤は、ホイール１の他の部分にある多
数の半径方向延在孔４０に沿つて、管２９の一部
を包囲している管４１内に戻る。

使用にあたつて、ホイール１は、モーター（図
示せず）により固定構造５内のその軸線の周りで
回転される。冷却剤は管２９に供給され、環状リ
ング２３を冷却する通路２５へ流れる。便宜上ア
ルミニウムまたはアルミ合金になつている溶融金
属が、タンデイシユ２１から湯溜め１９内に導入
され、且つ通路１３の入口端部に導入される。こ
の溶融金属は、通路１３を定める冷却された壁と
接触するようになり、この金属はこれが通路１３
の閉鎖端部に到達する前に固化する。現在固化中
の金属は、ホイール１の回転により閉塞部材１５
に対して押し付けられ、この金属は、ダイス・オ
リフイス１７に通されて、押出し成型品３５を形
成する。

タンデイシユ２１から通路１３内へ流れる溶融
金属は、ホイール１により形成された通路１３の
冷却壁と接触する個所で固化し始めるが、金属曲
板１１により定められる通路１３の部分と接触す
る個所では容易に固化しない。第１図には、閉塞
部材１５に近接した状態で固化膜３６の形成開始
状態が示されている。これは、ホイール１が比較
的早い速度で回転するためであり、そのため溶融
金属に対する冷却作用が比較的低減されている。

また、ホイール１の回転に起因する固化膜３６
に作用する摩擦引きずり作用で、当該膜３６は通
路１３に存在するペースト状の材料３７から引き
ずられて分離され、当該引きずられた膜３６は、
閉塞部材１５に近接する空間３９内へ圧入され
る。

次に、この固化された金属は、押出し成型品３
５を形成すべくダイス・オリフイス１７から外部
へ押出される。この実施例の構成によれば、固化
して膜３６を形成する金属は、固化金属のペース
ト状コアを形成する金属より冶金的に優れた特性
を有する。前記ペースト状のコアから連続的に手
き出されて、押出し成型品３５を製造する目的に
使用されるのが、この膜３６である。この膜３６
が引きずられるに従い、ペースト状コアは冷却さ
れたホイール１と接触するようになり、湯溜め１
９内に存在する溶融金属の圧力が原因で新しい膜
を形成する。

試験の結果、直径が260mmで毎分５回の速度で
回転するホイールを使用すると、完全な固化が約
130゜の弧にわたり発生するが、ホイールを毎分10
回転の速度で回転させると通路１３内の金属は、
その横断面にわたつて完全に固化することができ
ず、ホイール１と接触する通路１３の側にある部
品のみが固化されて膜３６を形成し、当該膜３６
は、連続的に溝３の壁上の金属層をせん断し、固
体金属のスラグを閉塞部材１５の正面に積層させ
る。このスラグの長さは、金属を押出しダイスに
通すため要求される圧力により決定され、スラグ
の長さは要求される圧力に比例する。

冷却速度、すなわち固化速度は、溝３の壁上で
既に固化した材料の層の厚さに比例する。熱の流
れは、固化層の厚みにより分割された、溶融金属
の固化温度と、ホイール１の溝３の壁の温度との
間の差異に比例する。従つて、表面にある材料は
溝３の中央にある材料よりも数倍早い速度で固化
する。

連続的に集められる薄い層から押出しを行なう
この技術には、多数の利点がある。

先ず第１に、本発明において固化される層は、
従来のように溝の横断面全体に亘つて固化される
場合に中央領域に存在する粒子の寸法よりも小さ
い粒子寸法を有し、したがつて、小さい粒状材料
の均一な層を集めて押出し成型品を成形すること
ができ、これにより均一な粒状寸法を持つ成形品
が製造される。

第２に、溶融合金からの合金成分の分離が、肉
眼で見るスケールと顕微鏡で見るスケールの両方
において削減される。これは、横断面積での分離
に変動がない固化合金の薄い層から押出し成形品
は作り出されるためで、従来のように、成形品が
完全に鋳造された加工部片から作られる場合に
は、分離に変動が存在することがある。

他の実施例において、ホイール１は水平軸線の
周りで回転され、溶融金属は軸線のほぼ垂直上方
の位置で通路１３内に注入され、ダイス・オリフ
イス１７は軸線と実質的に同じ垂直高さにおい
て、その軸線の片側に位置される。

本発明による構成においては、通路１３内に導
入される固体金属の表面にある不純物が原因とな
つて、従来の装置で発生するような難点が除去さ
れ、また、金属が冷い通路内に導入される前に、
最初からその金属を棒状に成形する必要がないの
で、相当量のエネルギが節約される。更に、金属
がダイス・オリフイスに到達しないときに、その
金属の温度がそれの押出し温度の近くになるの
で、金属を押出すため外部供給源からホイールを
回転させるように与えられる仕事の量が、それに
応じて削減されることが判明した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る押出し装置
の側面断面図。第２図は、第１図の２−２線に沿
つて取られた縦断面図。第３図は、第１図の３−
３線断面図。第４図は、第１図の４−４線断面
図。 １……ホイール、３……無端周縁溝、５……固
定構造、１３……通路、１５……閉塞部材、２３
……リング、２５，２７，２９……冷却手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 押出し装置であつて、ホイール１を具備し、
   このホイール１は、水平な軸心の周囲で回転可能
   であるととも、このホイール１自体の周囲壁内に
   形成された無端溝３を有し、また前記押出し装置
   は、前記溝３と協働して通路１３を形成するため
   に、その溝３の長手の一部に沿つてその溝３を被
   覆する固定構造５と、前記通路１３を遮断するた
   めに、前記溝３内に突出する閉塞部材１５と、こ
   の閉塞部材１５の近傍で、前記遮断された通路１
   ３から、この通路１３の外部へ出るダイス・オリ
   フイス１７と、前記固定構造５に対して前記ホイ
   ール１を相対的に回転させる手段と、前記閉塞部
   材１５から遠い方の位置で前記通路１３内に金属
   を導入するための手段１９とを具備し、稼動時に
   は前記金属が溶融されている前記押出し装置にお
   いて、前記通路１３の壁のうちの、前記ホイール
   １により形成された壁の部分のみを流体で冷却す
   る手段２５，２７，２９が設けられ、この流体冷
   却手段２５，２７，２９により、前記金属は、前
   記冷却された壁に接触する領域内に固化膜３６を
   有するペースト状の半固形材料を形成し、前記流
   体冷却剤は、前記流体冷却手段２５，２７，２９
   により循環され、この流体冷却手段２５，２７，
   ２９は、前記リング２３の近くで前記ホイール１
   内に形成された環状の通路２５と、前記ホイール
   １の一部分の中で半径方向に延在した多数の冷却
   剤供給孔２７と、ホイール１の他の部分の中に形
   成された多数の冷却剤戻し孔４０とからのみな
   り、前記冷却剤供給孔２７は、冷却剤を供給する
   ために、軸心方向に延在する管２９および前記環
   状の通路２５の間を連絡し、また、前記冷却戻し
   孔４０は、冷却剤を回収するために、前記環状の
   通路２５、および前記軸方向に延在した管２９を
   包囲している壁４１の間を連絡しており、前記固
   化膜３６は、前記ホイール１の回転に基づく摩擦
   力での引摺りにより、前記通路１３内に残存して
   いるペースト状の半固形材料から連続的に剪断分
   離され、そして、この固化膜３６のみが、前記閉
   塞部材１５の前面に連続的に集積され、次いで、
   この集積された固化膜３６は、前記ダイス・オリ
   フイス１７を通して押し出されて、製品３５を形
   成することを特徴とする押出し装置。 ２ 前記ホイール１を回転させる前記手段は、前
   記ペースト状の半固形材料から前記固化膜３６を
   引き出すのに充分な速度で、前記ホイール１を回
   転させることが可能であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の押出し装置。 ３ 前記溝３の底壁は、溝３内に設置された金属
   製のリング２３により形成されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の
   押出し装置。 ４ 前記リング２３のうちの、前記溝３の底壁を
   形成する側の反対の側に接触する状態で、液体冷
   却剤が循環されることを特徴とする特許請求の範
   囲第３項記載の押出し装置。 ５ 前記通路１３は、水平軸線の下方で延在し、
   前記閉塞部材１５、および溶融金属を前記通路１
   ３内へ導入するための湯溜め１９が、前記水平軸
   線の上方に位置されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項〜第４項いずれか１項記載の押
   出し装置。 ６ 押出し装置内の金属を押し出す方法であつ
   て、前記押出し装置は、水平軸心の周りで回転可
   能なホイール１の無端周辺溝３と、この溝３の長
   手の一部に沿つてこの溝３を被覆するために、前
   記ホイール１と協働する固定構造５との間に形成
   された通路１３を有し、前記押出し方法は、前記
   通路１３の一端部内へ金属を連続的に導入する工
   程と、前記金属導入端部の反対側で前記通路１３
   の端部を閉鎖するように前記溝３内へ突出した閉
   塞部材１５の方へ向かつて、前記ホイール１の周
   辺部が前記通路１３の長手に沿いつつ移動する方
   向内で、前記ホイール１を回転させる工程とを具
   備し、前記閉塞部材１５は、前記金属をダイス・
   オリフイス１７の方へ差し向けることも行なう前
   記押出し方法において、前記通路１３内へ導入さ
   れる金属は、溶融状態にあり、また前記通路１３
   の壁のうち、前記ホイール１により形成された壁
   のみが、流体により冷却され、この結果、前記金
   属は、同金属と前記冷却された壁との間の接触領
   域内に固化膜３６を有する、ペースト状の半固形
   材料を形成し、前記ホイール１の回転速度は、同
   ホイール１が前記ペースト状の半固形材料から前
   記固化膜３６を引き出して、この固化膜３６を前
   記閉塞部材１５、および前記ダイス・オリフイス
   １７へ移送する速度に選択されることを特徴とす
   る押出し方法。