JPH0771691B2

JPH0771691B2 - 三次元形状変化を有する押出材の製造方法

Info

Publication number: JPH0771691B2
Application number: JP12498186A
Authority: JP
Inventors: 栄治杉尾; 仁人中村; 正和谷川
Original assignee: 昭和アルミニウム株式会社
Priority date: 1986-05-29
Filing date: 1986-05-29
Publication date: 1995-08-02
Anticipated expiration: 2010-08-02
Also published as: JPS62282722A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は、三次元形状変化を有する押出材の製造方
法、更に詳しくは、構造材として使用されるような押出
材であって、長さ方向においてその断面形状（大きさを
含む）が規則的または不規則な周期において繰返し変化
したアルミニウムまたはアルミニウム合金等の主として
金属製の押出材に関する。

従来の技術と問題点アルミニウムその他の金属の中空押出材の製造は、第13
図に示す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）に対向して内面形状を定めるベ
アリング部（22a）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
状の押出材（24）を連続的に成形するのが一般的であ
る。

このような本来の押出し成形法は、雌型（21）と雄型
（22）の各ベアリング部（21a）（22a）で押出材（24）
の最終製品形状を所定ずけるものであり、このことは断
面形状の均整な定型材料を得るのに有利である反面、逆
に特定のダイスを用いるときは当然のことながら常に形
状の一定なものしか製造することができない。このた
め、例えばカーポート支柱、フェンス支柱、家具類の脚
等の用途において長さ方向に断面形状の変化した装飾性
に優れた管材をつくるような場合には、中空押出材に更
にスエージング加工、バルジ加工、ビーディング加工等
の二次加工を施して三次元形状変化を付与することが行
われていた。もとより斯る方法によるときは、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。

この発明は、上記のような従来技術の背景のもと、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押出材、即ち長さ方向に断面
形状の変化した押出材を高能率に製造しうる方法を提供
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
から押出された後にその前方位置の空間内で最終的に定
めるものとすることを基礎とし、押出速度を単位時間毎
に漸増及び漸減変化せしめることにより、結果的に押出
材の断面形状を長さ方向に規則的または不規則的に繰返
し変化せしめたものとする押出方法を提案するものであ
る。

即ち、この発明は、雌型内に、そのダイス孔のベアリン
グ部よりコンテナ方向へ退入した位置に先端部を位置せ
しめて雄型を配置した押出ダイスを用い、上記雌型内面
と雄型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毎に漸増および漸減せしめることに
より、押出材の長手方向に断面形状を異にした膨大部と
縮小部とを規則的または不規則的に繰返し形成せしめる
ことを特徴とする、三次元形状変化を有する押出材の製
造方法を要旨とするものである。

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。

この発明においては、押出しダイスとして第１図及び第
２図に示すようなポートホール型のものを用いることも
あるし、あるいは第９図に示すようなマンドレル式のも
のを用いることもある。

第１図および第２図に示すポートホール型ダイスにおい
て、（１）は雌型、（２）はそれに組合わされて中子部
分が雌型内に突出状態に設置される雄型である。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なされ、も
って、該先端面と雌型（１）の内面との間にダイス孔
（４）の軸線に対して略直角な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１つの実施態様によれば、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出
し、ベアリング部（３）から離れたのちの空間部内で縮
径挙動を示して最終形状に付形される。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が大きいものとなり、
結果的に押出材（Ｂ）の断面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
きいものとして成形される。

そこで、この発明においては、このような成形原理を利
用し、所定の単位時間毎に押出速度を連続的に漸次増大
し、そしてまた漸次減少せしめることにより、第５図に
示すように押出材（Ｂ）の長手方向に膨大部（13）と縮
小部（14）を繰返し連続的に形成せしめるものである。
この繰返しは、一定の長さ毎に、従ってまた一定の時間
毎に規則的なものとすることもあるし、押出材の用途に
よっては不規則なものとしても良い。

ところで、第１図および第２図に示されるようなポート
ホール型ダイス（Ａ）を用いる場合、雄型の開口部分
（2a）と、放射状リブ（2b）の存する部分とでは、メタ
ルフロー間隙（６）に到達する金属材料（Ａ）の流れ速
度が異なるものとなる。即ち、放射状リブ（2b）を経由
してその両側から流れてくる金属材料が合流して圧着す
る部分については、前記開口部分（2a）を経てストレー
トにメタルフロー間隙（６）から流出される部分よりメ
タルフロー速度が遅れるため、押出速度を速くすればす
るほど上記の流れ速度差が大となる。その結果、押出速
度をゆっくりと遅く設定した場合には、第６図に示され
るように、膨大部（13）でしかも断面形状が円形の部分
が形成されるのに対し、押出速度を速くするに従って、
第７図呼び第８図に示すように圧着部（７）が外方に張
り出し、それらの間の中間部分（８）が内方に湾曲状に
入り込んだ断面形状の縮小部（14）が成形される。

上記のような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
軸線に対して垂直ないし傾斜したメタルフロー間隙
（６）を形成していることである。このためには第４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）と雄型（２）の先端部
の直径（D2）との関係が D2＞D1 であることを要する。とくに、全長に亘って中空状の押
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（３）
は、メタルフローの円滑性を上げるために雄型（２）と
対向する側の端線部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。

この発明はまた前述のようにマンドレル方式によるダイ
ス（Ａ′）を用いて実施することも可能である。この例
を第９図に示す。同図において（11）は雌型、（12）は
マンドレルの先端チップ部分を示す。このダイスを用い
て押出材（Ｂ′）を押出成形する場合押出材（Ｂ′）
は、遅い速度での押出しにより形成される膨大部（13）
及び速い速度での押出しにより形成される縮小部（14）
がともに第11図及び第12図に示されるように円形ないし
はその他ダイスの押出口形状に対応した相似断面形状の
ものとして成形される。

発明の効果この発明による押出材の製造方法は上述のように、押出
成形の方法を採用するものでありながら、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と共に、押出速度を
脈動的に所定時間毎に漸増及び漸減変化せしめることに
より、押出材の長手方向にその断面形状を変化させる。
従って断面形状が長さ方向の各部において変化した三次
元形状変化を有する中空棒状材料を、押出成形法のみに
よって極めて高能率に製造できる。このため、従来の管
材を二次加工してつくる異形断面材に較べ、製造コスト
を顕著に低減しうる。

また、この発明の製造方法では、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、表面性状を極めて滑らかな状
態に成形し得る。従って、愈々表面の美麗な装飾性に優
れた押出材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押出形状を異にした
各種の押出材を、更にはダイス孔の形状とは異なった異
形断面形状の押出材をも成形することが可能となる。

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
ポートホール型のものを用いた。そして該ダイスの仕様
は、雌型（１）のベアリング部口径:D1＝36mm、雄型
（２）の先端部の直径:D2＝56mm、メタルフロー間隙
（６）の幅:t＝3.3mm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、押出
温度を500℃に設定した状態で、押出速度（製品スピー
ド）を５〜20m/minの範囲で0.1分間毎に漸増及び漸減変
化させる条件のもとで押出しを行った。

これにより、得られた中空押出材は、長さ100cm毎に断
面形状の大きい膨大部と、断面形状の相対的に小さい縮
小部とを交番的に有するものであり、膨大部の断面形状
はほぼ真円形状であるのに対し、縮小部のそれは第８図
に示されるような異形断面形状を呈するものであった。
また、その肉厚は膨大部において3.2mm、縮小部におい
て2.1mmであり、両部の平均径は真円換算において膨大
部は外径32m、縮小部は外径26mmのものであった。

実施例２押出しダイスとして第９図に示すようなマンドレル型の
ものを用いた。ここに、雌型（11）はベアリング部の口
径:D1＝84mm、マンドレル（12）の先端部の直径:D2＝13
0mm、メタルフロー間隙の幅:t＝6.0mmとした。

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余熱して装填し、押出
温度520℃にて、押出速度（製品スピード）を５〜20m/m
inの範囲で0.1分間毎に漸増及び漸減変化させる条件の
もとで押出しを実施した。

これにより得られた中空押出材は、第10図に見られるよ
うに長さ100cm毎にいずれも円形断面の径大部と縮小部
とが交番的にあらわれたものであった。また、その径大
部は、肉厚5.8mm、外径72mmであり、径小部は肉厚3.5m
m、外径60mmであった。

【図面の簡単な説明】

第１図はポートホール型ダイスを使用して行う場合のこ
の発明の実施態様を示す押出ダイス部分の断面図（第２
図Ｉ−Ｉ線に沿う断面）、第２図は同押出ダイスの正面
図（第１図II−II線に沿う矢視）、第３図は押出し途上
の状態でのダイス孔部でのメタルフローの状態を示す要
部断面図、第４図はダイスの設計仕様状態の説明図、第
５図は第１図のダイスをもって製造される押出材の一例
の一部破砕側面図、第６図、第７図及び第８図はそれぞ
れ第５図VI−VI線、VII−VII線及びVIII−VIII線の断面
図、第９図はポートホール型ダイスによる押出成形状態
を示す断面図、第10図は第９図のダイスをもって製造さ
れる押出材の一例の一部破砕側面図、第11図及び第12図
は第10図XI−XI線及びXII−XII線の断面図、第13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）（Ａ′）……押出ダイス、（１）（11）……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、
（13）……膨大部、（14）……縮小部、（Ｂ）（Ｂ′）
……押出材。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】雌型内に、そのダイス孔のベアリング部よ
りコンテナ方向へ退入した位置に先端部を位置せしめて
雄型を配置した押出ダイスを用い、上記雌型内面と雄型
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
定の単位時間毎に漸増および漸減せしめることにより、
押出材の長手方向に断面形状を異にした膨大部と縮小部
とを規則的または不規則的に繰返し形成せしめることを
特徴とする、三次元形状変化を有する押出材の製造方
法。
【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
項記載の三次元形状変化を有する押出材の製造方法。