JPH0714529B2 - テーパー管の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、テーパー管の製造方法、特にアルミニウム
またはその合金等の金属製のテーパー管を押出成形法を
利用して製造する方法に関する。

従来の技術と問題点 従来、金属製のテーパー管の製造法としては、平板を屈
曲して溶接する方法、あるいは押出直管にスエージング
加工、スピニング加工、ヘラ絞り加工等を施す方法等が
知られている。しかしながら、いずれの方法も、板ある
いは管に二次加工を施してテーパーを付形するものであ
り、２段階の加工工程を要してコスト高につく憾みを払
拭し得ないものであった。

押出成形法によって押出材にテーパー管を付形する試み
は、テーパー状のマンドレルを用いて、これを押出しの
進行とともに押出方向に移動させる方法が唯一既知であ
る。しかしこの方法は、押出材の内面にテーパーを付け
うるにとどまり、長さ方向に肉厚を略等しくして内外径
にともにテーパーを有する本来のテーパー管を製造しう
るものではなかった。

この発明は、このような従来の技術的背景のもと、押出
法により、一挙に本来のテーパー管を製造しうる方法を
提供することを目的とする。

問題点を解決する為の手段 この発明者らは、本来押出成形法による押出材のサイジ
ングは、メタルフローを制御するダイスのベアリング部
によって決定されるものであるところ、そのような技術
常識から脱却した思考から、押出材がダイスから離れた
のちにその前方の空間部内でメタルフローの押出時の指
向性を利用して断面形状を自己規定せしめることができ
ないかという予測をもち、種々実験と研究を繰返したと
ころ、それが可能であることを見出すことにより本発明
を完成するに至ったものである。

而して、この発明は、押出成形法によって一挙に本来の
テーパー管を製造しうる方法であって、その要旨とする
ところは、雌型内に、そのベアリング部の口径より先端
チップ部径を大としたマンドレルを上記マンドレル部よ
り退入した位置に先端面を位置せしめて配置した押出ダ
イスを用い、上記雌型内面とマンドレル先端面との間に
形成される環状のメタルフロー間隙を通じて金属材料の
メタルフローをダイス孔の軸線に対して求心方向に指向
させた態様に押出し操作を行うことにより、押出材の最
終的な断面形状を前記ベアリング部から離れたその前方
位置において自己規定せしめるものとなすと共に、しか
も前記押出操作に際し、押出し速度を所定の単位時間内
で連続的に漸増または漸減せしめることにより、押出材
の断面形状の大きさを漸減または漸増させてテーパー状
に形成することを特徴とするものである。

この発明の製造法を更に添附図面に基づいて詳しく説明
すれば次のとおりである。

この発明においては、マンドレル方式の押出成形法を採
用する。即ち、第１図に示されるように、コンテナ
（３）の前端に押出材の外形を制御する雌型（１）とし
てのダイスが設けられ、この雌型に臨んでコンテナ
（３）内の中心部にマンドレル（２）が配置され、マン
ドレル（２）の外側においてステム（４）によって前進
駆動されるラム（５）が設けられた押出機を用いて押出
加工を行う点では従来のマンドレル方式の押出法と同様
である。

しかし、この発明においては、押出金物の部分において
従来の一般的な方式と異なり、マンドレル（２）はその
先端チップ部分（2a）がベアリング部を有しないものと
なされると共に、その直径が雌型（１）のベアリング部
（６）の口径より大きなものとなされ、しかもその先端
面が雌型（１）のベアリング部（６）よりコンテナ
（３）の方向に退入した位置に設定されて、該先端面と
雌型（１）の内面との間にダイス孔（７）の軸線に対し
て略直角な環状のメタルフロー間隙（８）を形成したも
のとなされる。

そして、この発明によれば上記のような特殊なマンドレ
ル方式のダイスを用いて、押出し金属材料（Ｍ）、特に
例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金を押出し成
形する。而して、ステム（４）によりラム（５）を前進
させビレットに所定の押圧力を加えると、金属材料
（Ｍ）はメタルフロー間隙（８）を通ってダイス孔
（７）内に向け、求心方向に所定の流れ速度で押出され
る。このため、雌型（１）のベアリング部（６）を離れ
たのちの空間内で押出材はメタルフロー方向に支配され
て実質的に縮径挙動を起こし、上記空間内で最終形状に
自己規定され、所定の断面形状の押出材に付形される。

この最終形状は、ダイスの設計、殊にメタルフロー間隙
（８）の方向及び間隙幅はもとより、押出速度、圧力、
押出し温度等の押出条件によって左右され、なかでも特
に押出速度によって支配的な影響を受ける。即ち、押出
速度を速くすればするほど、ダイス孔（７）のベアリン
グ部（６）から出たのちの押出材料の縮径挙動、即ちメ
タルフローの求心方向への移動量は大きいものとなり、
結果的に押出材の断面形状は縮小されたものとなる。逆
に押出速度が遅くなればなるほど、ベアリング部（６）
によるメタルフローの制御作用を受け易くなり、上記縮
径挙動が小さいものとなるため、押出材は相対的に断面
の大きいものとなる。

この発明はこのような押出材の断面形状の大きさの制御
原理を利用して、押出材をテーパー管（Ｂ）に製造する
ものである。即ち、製造しようとするテーパー管（Ｂ）
の長さと、テーパー度合いに応じ、その押出しに必要な
時間との関係で、その所定時間（at）の範囲内において
押出し速度（ｖ）を第４図に示すように連続的に漸増
し、又は漸減せしめるものとする。すると、上記所定時
間（at）内での押出材の成形状態を見た場合、押出速度
（ｖ）を漸増せしめる場合には、その初期においては押
出材（Ｂ）は径大のものであるのに対し、押出しの進行
に伴ってその径が内外ともに漸次縮されたものとなり、
第３図に示すような１単位のテーパー管（Ｂ′）が得ら
れる。逆に押出速度を漸減せしめる場合には、押出しの
進行に伴って押出材（Ｂ）はその径が漸増されたものと
なり、所定の１単位のテーパー管（Ｂ′）が得られる。
従ってまた、この所定の一単位のテーパー管（Ｂ′）の
成形サイクルが終了すれば、再び押出速度をもとの状態
に戻し、次の一単位のテーパー管（Ｂ′）の押出しを繰
返すことにより、複数個の単位テーパー管を一連のもの
として連続的に製造しうる。

ベアリング部によって押出材の形状を確定せしめる従来
の押出法によるときは、押出速度を過度に速くすると、
ベアリング部との押出材料の激しすぎる摩擦により、押
出材の表面に所謂ムシレと称されるような欠陥を発生す
るが、この発明においては、押出材の形状をベアリング
部から離れたその前方の空間内で自己規定せしめるの
で、押出速度を上げても上記のような欠陥を生じるおそ
れはなく、充分に所望の値にまで押出速度を増大するこ
とが可能であり、ひいては小径端を十分に小さなものと
したテーパー管を製造することが可能となる。

上記のようなテーパー管の押出し成形を可能とするため
のダイス（Ａ）の設計は、必要的な事項として、前記の
ように雌型（１）のベアリング部（６）よりマンドレル
（２）の作用先端面が退入位置に配置され、両者間にダ
イス孔（７）の軸線に対して垂直ないし傾斜したメタル
フロー間隙（８）を形成していることである。このため
には第２図に示すように少なくともメタルフロー間隙
（６）の幅（Ｔ）と、ベアリング部（３）の口径（D1）
との関係が、 D1≧2T であり、かつまた上記口径（D1）とマンドレル（２）の
先端部の直径（D2）との関係が少なくとも D2＞D1 であることを要する。とくに、テーパー管としての中空
状の押出材（Ｂ）を得る目的のもとにおいては、実験の
結果から解明され得たところによれば、 に設定することが好ましい。

また、ベアリング部（６）は、メタルフローの円滑性を
上げるためにマンドレル（２）と対向する側の端線部に
丸味をつけたものとすることが望ましい。

発明の効果 この発明によれば、上述のように押出成形法のみによっ
て内外径ともにテーパーをもったテーパー管を一挙に製
造することができる。従って、従来のように板あるいは
管の二次加工によってテーパー管を製造する場合に較
べ、顕著にその製造コストを低減しうる。

また、この発明の方法では、通常の押出成形法と異な
り、押出材の形状を、ダイス孔のベアリング部で規定す
るのではなしに、ベアリング部を離れたのちの空間内で
メタルフロー速度との関係によって自己規定せしめる。
このため、押出材の表面にベアリング部との摺接に基づ
く筋や傷、あるいはムシレ等が残存形成されることがな
く、内外面ともに表面性状を極めて滑らかな状態に成形
し得る。従って、外観的に美麗で艶があり、装飾性に優
れたテーパー管を得ることができる。

また、ベアリング部に苛酷な金属材料との摺接摩擦力を
負荷することがないので、その早期摩擦を防ぎ、ダイス
の寿命を増大しうる。

更に、前述のようにメタルフローによって押出材の断面
形状をダイス孔から出たのちに自己規定せしめる成形法
によるものであるため、押出条件、殊に押出速度の変化
によって単一のダイスを用いながら直径及びテーパー角
度を異にした各種のテーパー管を製造することも可能と
なる。

実施例 実施例１ 押出しダイスとして第１図及び第２図に示されるような
マンドレル方式によるものを用いた。そして該ダイスの
仕様は、雌型（１）のベアリング部口径:D1＝100mm、マ
ンドレル（２）の先端チップ部の直径:D2＝120mm、メタ
ルフロー間隙（８）の幅:T＝7mmに設定した。

そして、A6063合金からなる直径305mmのアルミニウム合
金ビレットを押出機のコンテナに予熱して装填し、次の
押出条件で押出し操作を行なった。

（押出条件） 温度:500℃ 初期押出速度:6m/分 最終押出速度:20m/分 １サイクルの押出時間:1.5分間 上記により、得られた押出材（Ｂ）中の１単位のテーパ
ー管（Ｂ′）は、径大側端部の外径が90mm、径小側端部
の外径が77mmであり、肉厚は全長に亘ってほぼ4.2mmの
ものであった。しかもこのテーパー管（Ｂ′）は内外面
ともに極めて平滑で光沢性の良好なものであった。

実施例２ 実施例１と同様のダイスとビレットを用い、押出条件を
下記に変更して押出操作を行なった。

（押出条件） 温 度 :530℃ 初期押出速度:6m/分 最終押出速度:30m/分 １サイクルの押出時間:1分間 これにより、径大側端部の外径が90mm、径小側端部の外
径が70mmであり、肉厚がほぼ全長に亘って約4.0mmのテ
ーパー管（Ｂ′）を得ることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施態様を示す押出機の概略縦断面
図、第２図はそのダイス部分の拡大断面図、第３図は押
出し成形されたテーパー管の一部破砕側面図、第４図は
単位時間内の押出速度の変化状態を示すグラフである。 （Ａ）……押出ダイス、（１）……雌型、（２）……マ
ンドレル、（６）……ベアリング部、（７）……ダイス
孔、（８）……メタルフロー間隙、（Ｂ）……押出材、
（′）……単位テーパー管。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】雌型内に、そのベアリング部の口径より先
   端チップ部径を大としたマンドレルを上記マンドレル部
   より退入した位置に先端面を位置せしめて配置した押出
   ダイスを用い、上記雌型内面とマンドレル先端面との間
   に形成される環状のメタルフロー間隙を通じて金属材料
   のメタルフローをダイス孔の軸線に対して求心方向に指
   向させた態様に押出し操作を行うことにより、押出材の
   最終的な断面形状を前記ベアリング部から離れたその前
   方位置において自己規定せしめるものとなすと共に、し
   かも前記押出操作に際し、押出し速度を所定の単位時間
   内で連続的に漸増または漸減せしめることにより、押出
   材の断面形状の大きさを漸減または漸増させてテーパー
   状に形成することを特徴とする、テーパー管の製造方
   法。
2. 【請求項２】押出用の金属材料として、アルミニウムま
   たはアルミニウム合金が用いられる特許請求の範囲第１
   項記載のテーパー管の製造方法。