JPH0755336B2 - 小径孔を有する押出材の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は小径孔を有する押出材の製造方法、更に詳し
くは通常の押出し成形の技術では不可能ないしは著しく
困難であるような断面の小さい孔、特に直径3.0mm以下
であるような小径孔を有するアルミニウムまたはその合
金等からなる押出材の製造方法に関する。

従来の技術と問題点 内部に軸線方向に連続した孔を有する押出材、即ち中空
押出材の製造は、従来一般に、第６図に示されるよう
に、押出材の外形を定める雌型（21）と、そのベアリン
グ部（21a）に対向して中空部の大きさ及び形状を定め
る突出部（22a）ないしベアリング部をもった中子ある
いはマンドレルからなる雄型（22）とが組合わされたダ
イス（20）を用い、上記雌雄両型（21）（22）間の押出
方向に指向した環状の隙間（23）でメタルフローを制御
し、所定断面形状の中空押出材（24）に成形するのが一
般的である。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のような従来の押出成形法によると
きは、雄型（22）の先端突出部（22a）を細くすること
に強度上の限界があるため、せいぜい直径1.5〜2.0mm程
度の小径孔を有する押出材を製造しうるにとどまり、そ
れ以下のたとえば直径ないしは幅が1.0mm以下であるよ
うな極小径孔を有するような押出材の製造は実際上不可
能であった。のみならず、孔径が3mm以下の中空押出材
を製造しようとする場合に於ては、特に雄型側の耐用寿
命が著しく短いものとなり、結果的に押出材がコスト高
なものとなるというような問題点があった。

この発明は、上記のような問題点に鑑み、基本的には押
出法を採用するものでありながら、押出材の断面形状の
コントロール技法を根本的に変革して、従来法では不可
能であったような極小径孔を有する押出材、特に孔径な
いしは中空部の最小幅が3mm以下であるような小径孔を
有する押出材の製造方法であって、しかも単一のダイス
で断面の大きさ、あるいは孔径の異なった押出材をも製
造を可能とする特殊な押出成形による金属押出材の製造
法を提供しようとするものである。

問題点を解決する為の手段 この発明は、ダイスのメタルフロー間隙を、押出し方
向、即ちダイス孔の軸線方向に対して求心方向に指向さ
せた環状通路として構成し、押出材の断面形状をダイス
から押出される際に中空部を任意に縮小したものとなし
うる押出成形方法を提案するものである。

而して、この発明の要旨とするところは、雌型（１）内
に、そのダイス孔（４）のベアリング部（３）よりコン
テナ（５）方向へ退入した位置に先端面を位置せしめて
雄型（２）を配置した押出ダイス（Ａ）を用い、上記雌
型（１）のダイス孔（４）のまわりの内面と雄型（２）
の先端面との間に形成された、ダイス孔（４）の軸線と
略直交する環状のメタルフロー間隙（６）を通じて金属
材料のメタルフローをダイス孔（４）の軸線に対して求
心方向に指向させた態様に所定の押出速度で押出し操作
を行うことにより、ダイス孔（４）から出るさいに押出
材（Ｂ）に断面の縮小挙動を生じさせて、内部に単一か
つ所定の小径孔（７）を残存せしめた最終断面形状に自
己規定せしめることを特徴とする、小径孔を有する押出
材の製造方法である。

これ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。

この発明に用いる押出しダイスとしては、ポートホール
型のものでも良いし、あるいはマンドレル方式によるも
のでも良い。

第１図および第２図に示すマンドレル型ダイスにおい
て、（１）は雌型、（２）はその内部に同心配置に設置
されたマンドレルからなる雄型である。雌型（１）には
従来のダイスと同じく、ダイス孔（４）に垂直にベアリ
ング部（３）が設けられている。ただ、雄型（２）は従
来の一般的なダイスと異なり、その先端部がベアリング
部を有しないものとなされ、かつその先端面を雌型
（１）のベアリング部（３）よりコンテナ（５）の方向
へ退入した位置に位置せしめたものとされ、もって、該
先端面と雌型（１）のダイス孔（４）のまわりの内面と
の間にダイス孔（４）の軸線に対して略直交する環状の
メタルフロー間隙（６）を形成したものとなされている この発明の実施によれば、上記のようなダイス（Ａ）を
用いて金属材料（Ｍ）、特に例えばアルミニウムまたは
その合金を熱間で押出し成形する。而してステム（11）
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（６）を通ってダイス孔
（４）内に向け、求心方向に所定の流れ速度で流動し、
ベアリング部（３）から離れるさいにダイス孔（４）の
空間部内で断面の縮小挙動を示して最終形状に賦形さ
れ、所定の小径孔（７）を有する中空状押出材（Ｂ）に
成形される。この最終形状は、ダイス（Ａ）の設計はも
とより、押出速度、圧力、温度等の押出操作条件によっ
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。ここに、押出速度を速くすればするほど、
ダイス孔（４）のベアリング部（３）から出るさいの押
出材料の縮径ないしは縮小挙動、即ちメタルフローの求
心方向への移動量が大きいものとなり、結果的に押出材
（Ｂ）の断面が、従ってまた中空部径が縮小されたもの
となる。逆に押出速度が遅くなればなるほど、上記縮径
挙動が小さいものとなるため、押出材（Ｂ）は相対的に
断面の大きいものとしてかつ中空部孔径の大きいものと
して製造される。

ところで、上記のような小径孔を有する中空押出材の押
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（３）より雄型（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（４）の軸線に対して略垂直
なメタルフロー間隙（６）を形成していることである。
そしてまた、特に丸棒状の押出材（Ｂ）の製造において
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（Ｄ）
との関係が、 ｔ≦D/2 であることを要する。かつまた、実験の結果から解明さ
れ得たところによれば、小径孔（７）を有する丸棒状の
押出材の確実な押出成形を可能とするためには、上記ベ
アリング部の口径（Ｄ）と雄型（２）の先端面の直径
（Ｌ）との関係をＬ ≧4D に設定することが望ましいことが解明され得た。

また、ダイスの設計において、ベアリング部（３）は、
メタルフローの円滑性を上げるために雄型（２）と対向
する側の端縁部（3a）に丸味をつけたものとすることが
望ましく、更には、初期の押出しを円滑に行なわせるた
めに、雄型（２）の先端部中央に裾部のなだらかに傾斜
したピラミッド型ないしは山形の凸部（９）を形成する
ことが望ましい。

更にまた、第４図に示すように、雄型（12）の中央部に
流体供給孔（10）を形成したものとし、押出し工程中に
おいて上記流体供給孔（10）から不活性ガスあるいは空
気、その他の流体を押出材（Ｂ）内に向けて常圧または
加圧下に供給するものとする場合、小径孔（７）のより
一層確実な形成を保証しうる。従って、特に小径孔
（７）が直径1mm以下であるような極小径のものである
場合には、上記の如く流体を供給しながら押出成形を行
うものとすることが望ましい。

ところで、小径孔（７）を有する押出材（Ｂ）の断面形
状は、第３図に示すように円形のものとする場合が多い
が、この発明の適用は斯る丸棒状の中空押出材に限られ
るものではなく、第５図に示すように方形断面の角形中
空押出材（B1）とすることも可能である。このような角
形の押出材（B1）を製造する場合、ダイスの設計上の前
記Ｌ≧4Dの関係は、ベアリング部によって画定されるダ
イス孔の開口部の幅方向、高さ方向、対角線方向のすべ
ての方向の寸法と、これらに対応する各方向での雄型の
先端面の寸法との関係において設定されるべきである。

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、内部に直径ないしは最小幅が5mm以下、特に従来法
では不可能であった1mm以下であるような小径孔をもっ
た押出材をも、連続的に一挙に製造することができる。
従って、たとえば押出成形管に引抜き加工を施して内部
に極小径孔を形成するような場合に較べ、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、押出材の内外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。

また、ベアリング部あるいは雄型の突出部に苛酷な金属
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るさい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内部の小径
孔の径ないし大きさを異にした各種の小径孔付き中空押
出材を製造することも可能となる。

実施例 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:D＝5.06mm、マ
ンドレル（２）の先端チップ部の直径（雄型の先端面の
直径）:L＝25mm、メタルフロー間隙（６）の幅:t＝2.0m
m、ベアリング部（３）の端縁部の曲率半径:r＝0.5mmに
設定した。

そして、A6063合金からなる直径180mm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:480℃ 圧力:2200トン 押出速度:3m/mit 上記により、押出材として断面がほぼ真円で、外径5.0m
mであり、内部の中心部に直径0.5mmの極小径孔を有する
押出材を得ることができた。しかもこの押出材の表面
は、内外面とも極めて平滑で、従来の一般的な押出法に
よって得られるものとは全く異質な光沢のある表面状態
を有するものであった。

【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
出し成形された押出材の横断面図、第４図はダイスの変
形例を示す断面図、第５図は押出材の断面の変形態様を
示す横断面図、第６図は従来の一般的な押出成形技術に
よる成形状態を示すダイス部の断面図である。 （Ａ）…押出ダイス、（１）…雌型、（２）（12）…雄
型、（３）…ベアリング部、（４）…ダイス孔、（６）
…メタルフロー間隙、（７）…小径孔、（10）…流体供
給孔、（Ｂ）…押出材。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】雌型（１）内に、そのダイス孔（４）のベ
   アリング部（３）よりコンテナ（５）方向へ退入した位
   置に先端面を位置せしめて雄型（２）を配置した押出ダ
   イス（Ａ）を用い、上記雌型（１）のダイス孔（４）の
   まわりの内面と雄型（２）の先端面との間に形成され
   た、ダイス孔（４）の軸線と略直交する環状のメタルフ
   ロー間隙（６）を通じて金属材料のメタルフローをダイ
   ス孔（４）の軸線に対して求心方向に指向させた態様に
   所定の押出速度で押出し操作を行うことにより、ダイス
   孔（４）から出るさいに押出材（Ｂ）に断面の縮小挙動
   を生じさせて、内部に単一かつ所定の小径孔（７）を残
   存せしめた最終断面形状に自己規定せしめることを特徴
   とする、小径孔を有する押出材の製造方法。
2. 【請求項２】小径孔（７）を有する丸棒状の押出材
   （Ｂ）の製造において、使用する前記押出しダイス
   （Ａ）は、前記メタルフロー間隙（６）の幅（ｔ）が雌
   型（１）のベアリング部（３）の口径（Ｄ）に対し、ｔ
   ≦D/2に、また雄型（２）の先端面の直径（Ｌ）が上記
   ベアリング部の口径（Ｄ）に対してＬ≧4Dに設定されて
   いる特許請求の範囲第１項記載の小径孔を有する押出材
   の製造方法。
3. 【請求項３】雄型（12）の先端面中央に流体供給孔（1
   0）を設け、該供給孔（10）から押出材（Ｂ）に向けて
   流体を供給しながら押出操作を行う特許請求の範囲第１
   項または第２項に記載の小径孔を有する押出材の製造方
   法。