JPH08318428A - ハニカム押出ダイ、およびその製造方法、並びにそれを用いたハニカムの製造方法 - Google Patents

ハニカム押出ダイ、およびその製造方法、並びにそれを用いたハニカムの製造方法

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JPH08318428A
JPH08318428A JP8118785A JP11878596A JPH08318428A JP H08318428 A JPH08318428 A JP H08318428A JP 8118785 A JP8118785 A JP 8118785A JP 11878596 A JP11878596 A JP 11878596A JP H08318428 A JPH08318428 A JP H08318428A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハニカムダイの製造方法において、ＥＤＭ加
工を安定化し、スロットの品質と精度を改良する。 【解決手段】 入口面10a から排出面10b に向かってダ
イボディ10中に延びる一連の供給孔12を有するダイボデ
ィ10を用意する。ワイヤＥＤＭ除去により排出面10b に
一連の排出スロット14を形成して、ダイボディ10から除
去された材料を誘電性流体洗浄する。ここで、このＥＤ
Ｍ除去および洗浄が、供給孔12といくつかの排出スロッ
ト14とが少なくとも交差するまで続けられる。供給孔12
と排出スロット14が交差する間に供給孔12内に誘電性流
体を導入する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は可塑化した粉末バッ
チをハニカム構造体に押し出すのに使用する押出ダイに
関するものである。より詳しくは、本発明は、そのよう
な押出ダイをより低コストかつより高品質で製造する方
法、およびそれにより製造されたダイ並びにそれを用い
たハニカムの押出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】触媒用基体、ハニカム加熱器等のような
用途に用いられるセラミック製および金属製のハニカム
構造体が、現在、押出方法により大量に製造されてい
る。これらの工程に用いられている押出ダイは典型的
に、押し出すべき可塑化バッチ材料を導入するための入
口面および押出物がハニカムの形態で排出される排出面
からなる平らなプレートとして形作られている。
【０００３】典型的なハニカム押出ダイの排出面には、
ハニカムのセル壁を形成する相互に連結した壁構造とし
てバッチ材料が出てくる狭い交差した一連の排出スロッ
トが形成されている。入口面には、この面から内側に向
かって延び、少なくともいくつかの排出スロットの基部
と連結している一連の供給孔が形成されている。これら
供給孔が、押し出すべきバッチ材料をスロットに供給す
る手段となる。バグリーの米国特許第3,790,654 号に
は、この種のハニカム押出ダイ並びにハニカム押出しの
ためのその使用が記載されている。これらの工程につい
てこの特許をここに引用する。
【０００４】自動車排ガス抗汚染触媒の支持体に使用さ
れているハニカムのような、薄壁セラミックハニカムの
大容量押出しには、ステンレススチールから製造された
押出ダイが現在使用されている。これらの薄壁セラミッ
クを製造するのに必要とされる細かい一連の排出スロッ
トを形成する工程としては、現在、移動式ワイヤ放電加
工（wire EDM）が好ましい。
【０００５】ワイヤＥＤＭ工程は、電気を用いて加工物
の材料を浸蝕する金属除去技術である。負の移動式ワイ
ヤ電極と正にバイアスがかけられた加工物との間の急速
ＤＣ電気的パルスが、脱イオン（ＤＩ）水誘電性洗浄媒
質を通って、加工物からスチール材料を正確に溶融させ
る。この材料は、ＤＩ水洗浄媒質の圧縮ジェット中で再
凝固し、この圧縮ジェットにより洗い流される。
【０００６】除去した材料の洗流しは、ＥＤＭ工程の安
定性と切断スロットの精度にとって重要である。ワイヤ
ＥＤＭ加工に用いられるワイヤ電極は、一般的に、黄
銅、銅またはモリブデンから作られている。この電極が
サーボシステムまたは他の装置により加工物中に進めら
れるときに、この装置の制御システムは、非常に正確な
スロットが形成できるように、電極と加工物との間の事
前設定間隙を維持する。このスロット内にデブリが存在
すると、スロットの精度を著しく妨害することがあり、
また、ワイヤが破損してスロットの平滑度および／また
は均一な幅をさらに劣化させてしまうことがある。
【０００７】ワイヤＥＤＭ加工による押出ダイの製造の
最中に出くわす困難なことには、これらダイのスロット
形成中にワイヤが過度のレベルで破損することがある。
観察したワイヤの破損の発生率は、他のワイヤＥＤＭ用
途におけるスロット形成に関する経験が示す率よりも、
著しく高い。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
主な目的は、より安定なＥＤＭ加工並びにスロットの品
質と精度が改良された押出ダイを製造する改良ダイ製造
方法を提供することにある。
【０００９】本発明のさらなる目的は、改良押出ダイお
よびそれらの使用方法を提供することにある。
【００１０】本発明の他の目的並びに利点は、以下の記
載から明らかとなる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明によると、スチー
ル製ハニカム押出ダイにスロットを形成している最中に
ＥＤＭワイヤの破損の発生率が著しく減少するワイヤＥ
ＤＭスロット形成を提供する。したがって、より滑らか
かつより均一な排出スロットを有するダイが得られ、押
出性能が改良され、使用中のダイの摩耗が減少するダイ
製造方法が可能となる。
【００１２】本発明は、最初に、スチールダイボディ中
に、入口面から排出面に向かって延びる一連の供給孔を
有するダイボディを用意する工程を含むハニカム押出ダ
イを製造する方法にある。次いで、このダイボディの排
出面に、一連の排出スロットを機械加工する。この機械
加工は、ダイに事前選択したスロット位置からスチール
をワイヤＥＤＭ除去することによるものである。
【００１３】ＥＤＭ加工の工程中に、誘電性流体を用い
て、ダイボディから、並びに移動式ワイヤにより形成さ
れたスロットから、機械加工により除去された材料を洗
い流す。この洗流しは少なくとも、供給孔と少なくとも
いくつかの排出スロットが交差するまで続けられる。
【００１４】ＥＤＭ工程を安定化し、スロット形成中の
ワイヤ破損の発生率を減少させるために、少なくとも供
給孔とスロットが交差するまで、すなわち、供給孔にス
ロットが到達するまでは、ダイボディ内の供給孔中に誘
電性流体を供給する。本発明の好ましい実施の形態にお
いては、この流体は、ダイボディの入口面に供給孔を開
けることにより供給され、機械加工される排出面とスロ
ットを洗浄するのに用いたものと同一の誘電性流体によ
り供給孔を洗浄する。
【００１５】別の実施の形態において、誘電性洗浄流体
は、供給孔とスロットが交差する前に、ダイボディの入
口面にこの流体を導入することにより、供給孔内に供給
しても差支えない。本発明のこの実施の形態に使用する
流体は、ダイボディおよびこのダイの排出面に形成され
るスロットを洗浄するスロット形成工程中に使用される
流体と同一であっても、異なっていても差支えない。
【００１６】本発明にはさらに、上述したＥＤＭ加工中
にダイボディを支持する装置も含まれる。この装置は、
最初に、出口面のＥＤＭスロット形成中に移動式ワイヤ
ＥＤＭ電極に接近した入口面の出口のない（blind ）供
給孔を含むダイボディを保持する保持固定具からなる。
さらに、この装置には、ダイの入口面に供給孔のガス抜
きを行なうガス抜き手段が設けられている。そのような
ガス抜き手段には、保持固定具内の開口部、さらに好ま
しくは、機械加工工程中にダイボディの入口面を保持固
定具から離して配置する孔開枠板またはスペーサからな
っていてもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、図面に示す実施の形態を参
照して本発明を詳細に説明する。
【００１８】図１は、本発明により製造し得る種類の押
出ダイの断面図である。ここで、より詳しく図１を参照
する。このダイは、入口面10a および出口面10b を有す
るダイボディ10からなる。入口面10a には、この入口面
10a から出口面または排出面10b に向かってボディ内に
延びる一連の供給孔12が設けられている。排出面には、
押し出されるハニカム製品を形成する一連の排出スロッ
ト14が形成されている。
【００１９】この種類のダイの従来の製造においては、
ワイヤＥＤＭ加工を用いて、選択した組成のダイボディ
の出口面10b に排出スロット14を形成しており、これら
のスロットは、供給孔の形成前に、所定の深さまで機械
加工されている。その後、供給孔から排出スロットまで
のバッチ流動用の必要な通路を提供するために、供給孔
12を機械的または化学的に孔開けして、以前に形成した
排出スロット14に交差させている。米国特許5,322,599
号および同第5,320,721 号には、この工程を実施するの
に有用な電気化学的孔開方法が記載されており、これら
の特許をここに引用する。
【００２０】この従来の手法の欠点の１つは、スロット
に供給孔が到達するときに、スロットと供給孔との界面
が歪み得ることにある。これは、供給孔とスロットとの
交差部における各々の供給孔の直径の変動、典型的にネ
ックダウンにより象徴される。
【００２１】本発明によると、スロットの機械加工と供
給孔の機械加工の順序を逆にして、供給孔とスロットと
の移行を確実に滑らかにする。最初に供給孔12がダイボ
ディ10内に設けられ、次いで、供給孔が設けられた後に
排出スロット14が排出面に機械加工される。これによ
り、スロットと供給孔の交差部で一様な直径の供給孔が
設けられる。
【００２２】事前に孔の開けられた供給孔にスロットを
相互連結させるために、本発明の工程により設けられる
べき排出スロットが、少なくともいくつかのスロットが
供給孔12と交差するような深さまで機械加工される。よ
く知られているように、供給孔と交差するスロットの数
および位置は、ダイの設計に依存する。米国特許第3,79
0,654 号により設けられるようなダイにおいては、全て
のスロットが典型的に供給孔と交差しており、一方、米
国特許第4,902,216 号に見られるようないわゆる「複合
スロット」ダイにおいては、選択された分画のスロット
のみが供給孔と交差している。
【００２３】図１に示すようなダイの製造方法を、図２
を参照して詳しく説明する。図２に示すように、ダイボ
ディ10が、固定具を通って延びて加工物を支持するボル
ト（図示せず）のような適切な取付手段により垂直に配
置された支持または保持固定具20上に搭載されている。
しかしながら、ダイボディ10と保持固定具20との間に
は、孔開枠板22が挟まれている。枠板22には、以下詳細
に記載するような洗浄流体を排出するための、ダイボデ
ィ10および保持固定具20の間に位置する１つ以上のベン
ト24が設けられている。
【００２４】ダイボディ10内に各々の排出スロット14
（図２の平面に示す）を機械加工するために、従来の種
類のワイヤＥＤＭ装置（図示せず）により供給される放
電ワイヤ26が、排出面10b を下方に横切ってダイボディ
10から材料を除去する。これと同時に、ワイヤ26により
ダイボディから除去される材料を洗い流すために、矢印
28により示すような誘電性洗浄流体が、スロットが形成
されるときに、排出面10b を下方に横切ってスロット14
を通って流れる。この流体をダイボディおよびスロット
表面の全体に効果的に向けるために、図２に示し、米国
特許第4,527,035号に記載されているように、内部通路3
2を有するトラフ部材30がダイボディ10に対して位置し
ている。この特許をここに引用する。
【００２５】最後に、図２に示すように、スロット14
が、供給孔12に到達する深さまで達する。ワイヤ電極が
最も破損しやすいのは、ＥＤＭ工程のこの時点である。
本発明に到る研究により、このワイヤの破損の最も適当
な原因は、孔開工程による残留物および／または供給孔
の端部で捕捉された空気であることが示唆される。
【００２６】再度図２を参照する。工程の安定性を改良
し、ワイヤの破損を最小にするために、ダイボディ10お
よび保持固定具20の間に枠板22を挟む。概して図３に示
すような形状を有するこの板は、ダイボディ10の入口面
10a を保持固定具20から離して配置させる。さらに、ベ
ント24のようなベントが設けられているので、枠板22
は、供給孔12から出て、枠板の内側に進入する洗浄流体
の出口用通路となる。このように、枠板を挟むことによ
り、ダイボディ10の入口面10a の供給孔12の基部におい
て開口部は開いたままになる。
【００２７】放電ワイヤ26が、ダイボディ10内の供給孔
12の終了地点と交差する深さに達するとすぐに、誘電性
洗浄流体28が供給孔12に進入し始める。次いで、この流
体が、供給孔の孔開けにより残留した空気および／また
はデブリを供給孔12の基部から枠板22により形成された
空間中に洗い流す。さらに、この流体は、その空間に進
入することにより、運ばれるデブリおよび／または空気
とともに、ベント24から迅速に排出される。この洗浄作
用が、ワイヤ26の破損により生じるスロット形成工程に
おける破壊する数を減少させるのに予期せず効果的であ
ることが判明した。
【００２８】上述したように、枠板22の適切な構成を図
３に示す。この基本形態において、枠板22は単に、所定
の厚さの金属スペーサまたは周囲枠部材からなる。枠板
の縁を通して選択した数のベント24を開けて、枠板によ
り囲まれた空間からの簡単な流体出口を設ける。枠板の
厚さおよびベントの数は、選択した一連のワイヤＥＤＭ
スロット形成条件により流体廃水を取り扱う通常の実験
により容易に調節できる。
【００２９】ＥＤＭ加工速度、供給孔の条件、および他
の要因に応じて、必ずしも、供給孔へのスロットの到達
地点において、洗浄流体の流速を高速に維持する必要は
ない。ある場合には、その代わりに、ＥＤＭスロット形
成操作を開始する前に、一連の供給孔を水または他の誘
電性洗浄流体で単に満たすことで十分である。このこと
は、例えば、ダイボディ10、または少なくともその入口
面10a の供給孔の終了部を誘電性洗浄流体に浸漬し、一
方浸漬したダイボディおよび流体を真空に引くことによ
り行なえる。真空は、供給孔12内に存在する空気を引き
出すのに役立ち、真空が開放されると、これらの供給孔
が洗浄流体で満たされる。このように供給孔が満たされ
ると、ＥＤＭワイヤの供給孔12への到達が、供給孔が空
気のみを保持するときの到達よりもワイヤを破損しづら
くなる。
【００３０】図１および２に示すようなダイは、どのよ
うな金属から形成してもよいが、好ましい金属はステン
レススチールである。これらの金属は、ＥＤＭスロット
形成技術により精密に機械加工でき、さらに、水、他の
誘電性洗浄流体、およびダイに通す押出しのために配合
されるいかなるバッチ材料内に存在する液体または溶解
した固体成分に対する耐蝕性が大きい。一般的に、ＥＤ
Ｍ工程に使用する誘電性洗浄流体は脱イオン水である
が、所望であれば、水の代わりに他の誘電性流体を用い
てもよい。
【００３１】上述した方法により作成したステンレスス
チール製のハニカム押出ダイにより、押出しによるセラ
ミックハニカムの製造にとって著しい利点がある構造的
特性が得られる。最も重要なことは、一連の排出スロッ
トと交差し、これらスロットにバッチ材料を供給するよ
うに配列した供給孔は、排出スロットとの交差地点にお
いて、実質的に不変であるか、または一定の直径であ
り、ダイを通るバッチ流動に対してダイの摩耗およびイ
ンピーダンスを減少させる。このように、可塑化したセ
ラミックバッチ材料をダイに通す押出しが容易になり、
得られた生のセラミックハニカムを従来のように乾燥さ
せ、より速い選択速度で高い寸法精度のハニカム製品に
焼成できる。
【００３２】下記の表１および２は、ステンレススチー
ル製のダイブランクから製造した多くの押出ダイのワイ
ヤＥＤＭ加工に関する工程統計量を列記している。表１
には、供給孔の充填またはガス抜きを行なわなかった場
合に実施したダイの製造結果が示されており、一方、表
２には、図２に示した工程を用いて同数のダイを加工し
た結果が示されている。
【００３３】各々の表には、各々のダイの認識番号、ダ
イの排出面に亘る第１軸と第２軸に沿った一連のスロッ
トの機械加工中に遭遇したＥＤＭワイヤの破損の数、お
よびこれら一連のスロットの機械加工中に破損したワイ
ヤの数の合計が記載されている。
【００３４】
【表１】
【００３５】表１に示したデータは明らかに、工程のス
ロット／供給孔到達相に注意せずに、事前にダイブラン
クにスロットを加工形成したときの移動式ワイヤの破損
が著しいことを示している。供給孔内のデブリおよび／
または空気は、これら破損のレベルの原因であるかもし
れない。
【００３６】
【表２】
【００３７】表２のデータが示すように、機械加工中に
ダイボディとダイ保持具との間に洗浄枠を設けて、ワイ
ヤの到達地点で誘電性洗浄流体により、供給孔とスロッ
トとの交差部を効果的に確実に洗浄することにより、こ
の工程中のワイヤの破損が著しく減少する。
【００３８】上述した方法により供給孔を充填または洗
浄した結果、ＥＤＭ工程の安定性が著しく改良され、し
たがって、機械加工したダイの品質が改良される。供給
孔をスロット中に切り込む代わりにダイ排出スロットを
供給孔に切り込むことにより生じた、スロットと供給孔
の交差部での実質的に不変の供給孔の直径に加えて、本
発明の方法により提供される押出ダイにおいて、スロッ
トの均一性および仕上りが改良されている。再度、この
ことにより、押出工程の安定性および押し出された基体
の品質が改良される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハニカム押出ダイの断面図
【図２】本発明による移動式ワイヤＥＤＭ加工によりダ
イボディを機械加工する装置の部分断面図
【図３】図２の装置に有用なガス抜き手段の概略図
【符号の説明】
10 ダイボディ 12 供給孔 14 排出スロット 20 ダイ保持固定具 22 枠板 24 ベント 26 ワイヤ 28 誘電性洗浄流体 30 トラフ部材

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ハニカム押出ダイを製造する方法であっ
    て、 入口面から排出面に向かってダイボディ中に延びる一連
    の供給孔を有する該ダイボディを用意し、 ワイヤＥＤＭ除去により前記排出面に一連の排出スロッ
    トを形成して、前記ダイボディから除去された材料を誘
    電性流体洗浄し、ここで、このＥＤＭ除去および洗浄
    が、前記供給孔といくつかの前記排出スロットとが少な
    くとも交差するまで続けられ、 前記供給孔と前記排出スロットが交差する間に該供給孔
    内に誘電性流体を導入する、各工程からなることを特徴
    とする方法。
  2. 【請求項２】 前記供給孔と前記排出スロットが交差す
    る間に前記ダイボディの前記入口面で前記供給孔がガス
    抜きされて前記誘電性流体により該供給孔が洗浄される
    ことを特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記誘電性流体が、前記供給孔と前記ス
    ロットが交差する前に、該供給孔に導入されることを特
    徴とする請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 ダイボディの入口面内に複数の出口のな
    い供給孔を含むダイボディからハニカム押出ダイのワイ
    ヤＥＤＭスロット形成を行なう装置であって、 ダイ保持固定具、 前記ダイボディの排出面内に前記供給孔と交差する排出
    スロットを機械加工する移動式ワイヤ電極、 誘電性洗浄流体により前記排出面および排出スロットを
    洗浄する手段、および前記出口のない供給孔をガス抜き
    する手段、からなることを特徴とする装置。
  5. 【請求項５】 前記出口のない供給孔をガス抜きする手
    段が、前記ダイ保持固定具から前記ダイボディを離して
    配置する手段からなることを特徴とする請求項４記載の
    装置。
  6. 【請求項６】 前記ダイ保持固定具から前記ダイボディ
    を離して配置する手段が、ベントの形成された枠板から
    なることを特徴とする請求項５記載の装置。
  7. 【請求項７】 請求項１記載の方法により作成されたハ
    ニカム押出ダイであって、 (i) 前記ダイがステンレススチールから形成され、 (ii) 前記ダイに一連の排出スロットと多重に交差す
    る一連の供給孔が形成され、 (iii) 前記供給孔が、前記排出スロットとの交差部に
    おいて実質的に不変の直径を有することを特徴とする押
    出ダイ。
  8. 【請求項８】 請求項７記載の押出ダイに可塑化したセ
    ラミックバッチ材料を通して押し出す工程からなるセラ
    ミックハニカムの製造方法。
JP11878596A 1995-05-15 1996-05-14 ハニカム押出ダイ、およびその製造方法、並びにそれを用いたハニカムの製造方法 Expired - Lifetime JP3844373B2 (ja)

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