JPH04500041A - 高温ガス押出し用ダイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 高温ガス押出し用ダイス 技術分野 本発明は塑性金属加工に関し、高温ガス押出し用装置、より詳しくは高温ガス用 ダイスに対して特定の関連を有する。

背景技術 ダイスプレートの助けを借りてワイヤを製造する方法は従来から広く知られてい る。しかしながら１回の引抜き操作毎に達成することのできる変形はこの場合に は小さく、その結果再引抜きや、各種の引抜き操作（アニーリング、酸洗、洗滌 、乾燥、日付け、潤滑）間での多数の処理工程を避けることができない。この事 とは別に、ダイスプレートの使用は高強度ぜい性材料の変形に対して両立するも のではない。

１回の操作で難しい断面を有する製品を製造する方法を提供する高温押出し方法 が広く知られており、それはこの場合に生ずる変形が引抜きから生ずる変形より も大きいからである。しかしこの方法も又かなりの欠点を有する。最初にブラン クが加熱炉からコンテナーに移されている間にあまり多く冷却しないようにブラ ンクがかなりの大きさの直径を有しなければならない。この事は製品の最小限度 の断面寸法に対して制限を与えることになり、且つ高温押出しダイスの幾何学上 での結果として生ずる限定を強制する。２番目に長さ対直径の比率の高いブラン クは用いることができず、その結果限定された長さを有する製品しか作ることが できない。

難しい断面を有する高品質製品に最終的に加工することができるブランクの応力 ・歪の奉動の点において液圧押出しは高温押出しに比べて有望である。しかしな がら、液圧押出し中に用いることができる温度における不適切な塑性奉動のため に材料が非常に充分に変形されることができないために、液圧押出しは、それは 冷たい場合又は暖かい場合の両方において可能性が限定された方法である。

局部加熱を伴った高温ガス押出し方法はより多くの望みを有する。それはこの場 合には大量の変形を達成することができるからである。したがって変形するのが 困難なぜい性材料からさえも細い結晶粒子構造を有し且つ物理的機械的性質が改 良されている軽ゲージワイヤを製造するために、高い長さ・直径比を有するブラ ンクを用いることができる。

局部加熱を伴う高温ガス押出しに用いられるダイスの幾何学的構造は押出しおよ び液圧押出しのダイス及びダイスプレートの幾何学的構造とは材料的に異る。テ ーパ入口キャビティ、円柱形サイジングキャビティおよび出口通路を有し、ワイ ヤの形状の円形断面の製品を押出すのに適している高温ガス押出し用ダイスが先 行技術として知られている〔゛′ファージングアンドスタンピングプラクテイス （Ｆｏｒｇｉｎｇ　ａｎｄ　Ｓｔａｍｐ−ｉｎｇ　ｐ［ａｃｔｉｃｅｓ）誌１９ ８０年第１０号、ブイ・ディ・ベエルベントセブ（Ｖ、　Ｄ、　Ｂｅｒｂｅｎｔ ｓｅｖ）他の「局部加熱を伴った高温ガス押出」の１０頁〜１２頁参照〕。しか しながらこのダイスは極度に軽いゲージのワイヤ（１ｍｍより小さい直径を有す るワイヤ）の押出しに対しては現実的に使用することが不可能である。そのポイ ントとする事は、押出しに先立ってブランクの先端がサイジングキャビティ中で 引き締められることであり、この工程の結果はキャビティの直径に反比例して変 ることにある。

良好な引き締めは直径が１．５ｔ＋ｕ＋＋より小さいキャビティにおいて現実的 に不可能である。

ブランクの進行方向で、入口テーパキャビティ、円柱形シーリングキャビティ、 フォーミング変化キャビティ、サイジングキャビティ及び出口キャビティが連続 して配置されている高温ガス押出し用ダイスも又知られている（ソ連邦特許第１ 、２３７．２８４号）。入口テーパキャビティとサイジングキャビティの間に円 柱形シーリングキャビティが設けられているこのダイスは直径がｌ　ｍｍ以下の 極めて軽いゲージのワイヤを製造するのに適しているが、得られるワイヤは円形 断面のみである。

しかしながら、各種の材料から作られて小径で且つ多様な形を有するワイヤへの 需要が今日エンジニアリング分野において存在する、このような製品は、もし円 形断面のサイジングキャビティが公知のダイスにおいて、必要とする難しい形状 の断面を有するサイジングキャビティによって代えられるならば、製造すること ができる。しかしこの場合においてブランクが変形する条件は大幅に変化する。

円柱形断面のサイジングキャビティを具備したダイスにおいて、ブランクは軸線 に対して対称な応力の状態下にある。したがって製品（ワイヤ）は全く一直線で ある。このサイジングキャビティが難しい断面に作られているダイスが用いられ る時に、円柱形シーリングキャビティから難しい断面のサイジングキャビティへ の変化の領域においてブランクの応力・歪奉動の機構は複雑な非対称パターンを 得る。製品は長手軸線の回りに横方向の弯曲や捩れを受ける。この応力はダイス のサイジングキャビティの高さを増加することによって弛緩されることができる 。しかしこの事はブランクが最高温度の区域に留っている期間を延ばし、ブラン ク材料の粗悪化を生ずる。この事とは別に、形状の品質は、相当な範囲で、サイ ジングキャビティの断面区域と円柱形シーリングキャビティの断面区域の比と、 １つのキャビティから他のキャビティへの整形が効果を与える方法に左右される 。

発明の開示 本発明の第１の目的は、変形させるのに難しさを有するぜい性材料を含む各種の 材料から難しい断面を有する極めて軽ゲージのワイヤ（直径１　ｍｍより小さい ）の製造を可能にする幾何学的形状の複数のキャビティを有する高温ガス押出し 用ダイスを提供することにある。

前述の目的はブランクの走行方向で連続して配置されたテーパ入口キャビティ、 円柱形シーリングキャビティ、フォーミングキャビティ、サイジングキャビティ および出口通路を有する高温ガス押出し用ダイスであり、本発明により、前記サ イジングキャビティの断面の外郭線の回りに描かれた円の直径が前記円柱形引き 締めキャビティの直径より大きくなく、前記サイジングキャビティの高さがサイ ジングキャビティの断面の外郭線の回りに描かれた円の直径の１〜２倍であり、 前記フォーミングキャビティが、円形である前記シーリングキャビティの断面か ら前記サイジングキャビティの断面へ円滑な変化を確実に行う変化する断面で作 られている高温ガス押出し用ダイスを開示することによって実現される。

本発明によって提供される高温ガス押出し用ダイスは高温及び高平衡圧力の複合 した効果下で作動し、且つ改良された構造に基づく改良された機械的性質を特徴 として、変形するのが難しいぜい性材料を含む各種の材料に対して相当な大きさ の変形を与えて１　ｍｍより小さい直径を有し且つ難しい断面を有する長い長さ の製品を製造するために良い道具となる。

開示されたダイスはこのような製品を作るのに通常避けることができない多数の 作動を解消し、且つ排除される製品を最小にとどめることによって生産量を大幅 に増加する。

本発明の好ましい実施例を添付図面を参照した例によって下記説明する。

図面の簡単な説明 第１図は本発明による高温ガス押出し用ダイスの軸断面図である。

第２図はサイジングキャビティの四角形断面を示す、第１図の線■−Ｈによる横 断面図である。

第３図は３個の凹部を具備した円形であるサイジングキャビティの断面を示す第 ２図に類似した横断面図である。

第４図は押出しの準備として押込まれているブランクを示す、本発明によるダイ スの軸断面図である。

第５図はブランクの軽ゲージワイヤへの押出しを示す第４図に類似した軸断面図 である。

発明を実施するための最良の形態 第１図から第３図に示すように、ダイスはテーバ入口キャビティｌ、円柱形シー リングキャビティ２、フォーミングキャビティ３、高さｈのサイジングキャビテ ィ４および出口通路５を有する。キャビティｌからキャビティ４がダイスの接触 表面を形成する。サイジングキャビティ４の断面の外郭線の回りに描かれた円お よびフォーミングキャビティ３の外郭線の回りに描かれた円の直径ｒｄＪは円筒 形シーリングキャビティ２の断面の直径「ＤＪと等しいか又は小さい。

ｄ≦Ｄ 又サイジングキャビティ４の高さ「ｈ」は下記式に示す通りである。

ｈ−（１，０〜２．０）ｄ フォーミングキャビティ３は、円形外郭を有するシーリングキャビティ２の断面 からサイジングキャビティ４の断面への円滑な変化を確実にするために、多様な 断面を有する。第２図に示すように、サイジングキャビティ４は四角形の断面を 有し、第１図に示すように、フォーミングキャビティ３は頂部（入口端部）にお ける断面で円形であり、底部（出口端部）で四角形である。第３図に示すサイジ ングキャビティ４′は、１２０℃づつ等間隔で離れた３個の球状凹部の具備した 円形の形状をした異った断面を有し、フォーミングキャビティ３は、円形の外郭 を有するキャビティ２の断面のサイジングキャビティ４′の断面への円滑な変化 を提供する形状に作られている。

作動に際して、（そのテーパの角度がダイスのキャビティ１のテーパの角度より 僅かに小さい）テーパ部７と、その直径がダイスのシーリングキャビティ２の直 径「Ｄ」より僅かに（０，０５ｍｍ〜０．１０ｍｍだけ）小さい円柱形部分８を 有するブランク６　（第４図および第５図）が用意される。ブランク６の円柱形 部分８は、気密嵌合（第４図）を得るために、締めじろを具備してダイスの円柱 形シーリングキャビティ２の中に導入される。

押出し工程において、ブランク６は変形フォーミングキャビティ３において変形 し、サイジングキャビティ４に入り、キャビティ４から軽ゲージワイヤ９として 押出される（第５図参照）。

サイジングキャビティ４の上記パラメータは特定の製品品質、ダイスの強度およ びその他の要因に関する分析的および実験的データに基づいて適用される。

もしｄ＞Ｄであれば製品外郭の不完全な形成が行われる。

もしｈ　＜　１．　Ｏｄであれば、製品はサイジングの不足のために曲げられた り、捩れたりするであろうし、ダイスのフォーミングキャビティの強さがそこな われるであろう。

もしｈ　＜　２．　Ｏｄであれば、押出圧力の増加を必要とする摩擦力が形成さ れるだろう。又ダイスの接触表面がより長くなり、その結果ダイスの全体の高さ が増加する、すなわち高温ガス押出機の複数の部分の残りの部分のサイズが増加 するか、あるいは出口通路５の高さが減少するかのいずれかである。

この事はダイスの下方部分におけるシーリングリング（図示せず）の過熱と押出 しチャンバにおける高温ガスの漏洩をもたらす。さらにサイジングキャパシティ ４の高さの増加は、その間で押出された金属が高温にさらされて製品品質をそこ なう結晶粒子の粗大化を生ずる時間を延ばすことになる。

本発明の本質をより良く理解するために、本発明によるダイスを使用した高温ガ ス押出しの結果が下記に例示される。

質量％でＣ０，８８％、Ｗ６．１％、　Ｍｏ　５．１％、Ｃｒ３．８％。

■２．０％、　Ｍｎ　Ｏ，２８％、ＳｉＯ，４８％、Ｆ残部から成る高速工具ス チール用の直径７．０ｍｍのブランクは、直径ｄ　＝　２．０　ｍｍの円の中に 内接することができるねじタップの断面に似ている断面を具備した長い製品に加 工される。製造工程は硬質合金（タングステンカーバイドと６％のコバルト）で あるダイスを用いる高温ガス押出し装置で行う。ダイスの外径は１２．８鵬、テ ーパ入口キャビティ１のテーパ角は４０°、直径「Ｄ」およびシーリングキャビ ティ２の高さはそれぞれ３Ｍ、サイジングキャビティ４の高さ「ｈ」は２．４１ ％ｍである。フォーミングキャビティ３はその断面を１端におけるシーリングキ ャビティ２の断面と他端におけるサイジングキャビティ４の断面との間で変化し ている。製品品質は良好である。

ダイスの複数のキャビティ間の幾何学上の関係は、サイジングキャビティ４の断 面の外郭線の回りに描かれた円の直径「ｄ」とサイジングキャビティ４の高さ「 ｈ」の各極値に対し実験的に決定される。各種試験の結果が表１および表２に示 される。

表１ 参照番号　ｄ／Ｄ　形状の形成 １　０．５　完全゛ ２　０．８　完全 ３　１．０　完全 ４　１．２　不完全 ５　１．５　不完全 表２ 参照番号　ｈ／ｄ　押出された形状の品質４　１．０　品質の良い製品 ５　１．５　品質の良い製品 ６　２．０　品質の良い製品 産業上の利用可能性 本発明は、変形が困難であるぜい性材料からは困難な断面である軽ゲージワイヤ （Φ〜１．００ｍｍ）を製造するのに有用性を有する。

国ａ調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 テーパ入口キャビティ（１）、円柱形シーリングキャビティ（２）、フォーミン グキャビティ（３）、サイジングキャビティ（４）および出口通路（５）が連続 して配置されている高温ガス押出し用ダイスにおいて、前記サイジングキャビテ ィ（４）の断面の外郭線の回りに描かれた円の直径（ｄ）が前記円柱形シーリン グキャビティ（２）の直径（Ｄ）よりも大きくなく、前記サイジングキャビティ （４）の高さ（ｈ）がサイジングキャビティ（４）の断面の外郭線の回りに描か れた円の直径の１〜２倍であり、前記フォーミングキャビティ（３）が、円形で ある前記シーリングキャビティ（２）の断面から前記サイジングキャビティ（４ ）の断面へ円滑な変化を確実に行う変化する断面で作られていることを特徴とす る高温ガス押出し用ダイス。