JPH08509660A - 押出しプレスのために規定された金属鋳塊に温度プロフィルを賦与する方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、押出しプレスのために待機している鋳塊に適当な温度影響を及ぼすことによって、押出しプレス工程を最適化する温度プロフィルを該鋳塊に賦与することを目的としている。この目的を達成するために、押出しプレスすべき金属鋳塊（１０ａ）が、当該金属に適したプレス温度に加熱され（炉２）、該プレス温度を保温した状態で貯えられ（保熱室３）、プレス周期に時間的に同調させて、複数の制御ゾーンに分割された急冷作用が前記金属鋳塊に施され、しかも前記金属の熱伝導率、残余鋳塊と鋳塊コンティナとプレス工具（プランジャ及びプレスダイ）とへ向かって流れる放熱量及び、発生する塑性変形熱に起因した鋳塊温度の昇温、場合によっては（直接押出し式の場合）鋳塊コンティナ内における鋳塊の摩擦に基づく鋳塊温度の昇温、を考慮して、最適のプレス温度で等温押出しプレスを可能にする温度分布を軸方向及び半径方向で鋳塊に生ぜしめるように、冷却媒体量及び／又は冷却媒体温度並びに／又は冷却時間に影響を及ぼすことによって冷却作用ゾーン（１８）が制御される。

Description

【発明の詳細な説明】 押出しプレスのために規定された金属鋳塊に温度プロフィルを賦与する方法と装 置 ［技術分野］ 本発明は、金属押出しプレスで金属鋳塊を押出すために金属鋳塊に温度プロフ ィルを賦与する方法と装置に関するものである。 ［背景技術］ 金属を押出しプレスする場合、プレス温度に加熱された鋳塊は鋳塊コンティナ からプレスダイを通してプレスされ、この場合鋳塊コンティナへ装填するために 鋳塊は、該コンティナの内径よりも幾分小さな外径を有していなければならない 。鋳塊がコンティナの内径を満たすように先ず鋳塊を据込んだのち、該鋳塊はプ レスダイを通ってストランドに押出しプレスされる。変形作業に基づいて解放さ れる熱は、未プレス成形の残余鋳塊、プレスダイ並びにダイホルダー及びコンテ ィナに対して放熱する。更にまた、直接押出し式プレスの場合には、発生するト ライボロジカルな条件に関連してコンティナの内周壁面に沿って鋳塊の摺動作用 又は皮剥き作用が生じ、該作用は鋳塊の表面近傍域に熱を発生し、この発熱した 熱の一部分は、押出し途上の鋳塊内にやはり残留することになる。従って押出し 経過中に鋳塊及び変形域は漸増的に昇温し、その結果、プレス生産品の組織は半 径方向でも、またプレス全長にわたっても種々異なった機械的特性を有すること になる。この現象を除くために従来、鋳塊全長にわたってプレス速度を変化する ことによって、或いは、プレスダイ側鋳塊端部がプランジャ側鋳塊端部よりも高 温帯熱するようにプレス工程の開始前に鋳塊に軸方向の温度勾配を賦与すること によって、等温プレス工程を得るように努力が払われている。 プレス周期毎に反覆再現可能な温度勾配を発生させるためには、ドイツ連邦共 和国特許出願公告第１０１４６７８号明細書に基づいて公知になっているように 、誘導式衝撃加熱方式が採用されているが、この場合、鋳塊は先ず第１の炉又は 第１の炉部分において均等な下部温度に加熱され、次いで第２の炉又は第２の炉 部分において局部的に異なった温度に更に誘導加熱され、こうして鋳塊は一方の 端部では、より高い温度に帯熱されることになる。前記温度勾配を一層良好に反 覆再現できるようにするために、別々に調節・制御可能な複数個の、大抵は４個 又はそれ以上の誘導コイルを有する誘導加熱装置が採用される。該誘導加熱装置 は、構造が複雑であるためにコスト高になり、このことは、押出しプレス設備の 経営者の側から見れば多額の付加的な投資となる。 しかしながら、部分的に異なった誘導加熱によって 軸方向の温度勾配を賦与することだけでは、等温プレス条件下でプレス速度も最 適化し得るようにするのには不充分である。このためには、軸方向の温度勾配を 賦与する以外に、殊に直接押出しプレス法を適用する場合には又、内部から外部 へ向かって温度の低下する半径方向の温度勾配を反覆再現可能に賦与することも 必要であり、これは誘導加熱によっては決して達成するできるものではない。 ［発明の開示］ 本発明の課題は、押出しプレスを施すために待機している鋳塊に適当な温度影 響を及ぼすことによって、あらゆる影響量を考慮した上で押出しプレス工程を最 適化できる、つまり最大プレス速度で等温押出しプレスを可能にするような温度 プロフィルを前記鋳塊に賦与することである。 前記温度影響を及ぼすための本発明の構成手段では、押出しプレスを施そうと する金属鋳塊を、当該金属に適したプレス温度に加熱し該プレス温度を保ったま ま貯え、プレス周期に時間的に同調させて、複数の制御ゾーンに分割された急冷 作用を前記金属鋳塊に施し、しかも前記金属の熱伝導率、残余鋳塊と鋳塊コンテ ィナとプレス工具つまりプランジャ及びプレスダイとへ向かって流れる放熱量及 び、発生する塑性変形熱に起因した鋳塊温度の昇温、場合によっては（つまり直 接押出しプレス時に）鋳塊コンテナ内における鋳塊の摩 擦に基づく鋳塊温度の昇温、を考慮して、最適のプレス温度で等温押出しプレス を可能にする温度分布を鋳塊の軸方向及び半径方向で前記鋳塊に生ぜしめるよう に、冷却媒体量及び／又は冷却媒体温度並びに／又は冷却時間に影響を及ぼすこ とによって冷却作用ゾーンを制御する点にある。 本発明の有利な構成手段によれば、制御される複数の冷却作用ゾーンに対して 金属鋳塊を相対運動させることにより冷却時間を部分的に決定することによって 簡単に形成される軸方向の温度勾配、つまりプレスダイに対面した方の鋳塊端部 から、プレスダイから離反した方の鋳塊端部へ軸方向の温度勾配を賦与すること によって、同時に半径方向でも必要な温度勾配を賦与することが可能になる。こ の場合本発明の別の構成手段によれば、複数の冷却作用ゾーンに対する金属鋳塊 の相対運動を、調速可能な速度で行なうことが可能であり、また複数の冷却作用 ゾーンにおける冷却強度をゾーン毎に、冷却媒体量及び／又は冷却媒体圧及び／ 又は冷却媒体温度を介して制御可能である。 なお従来技術に関して念のために付記しておくが、空気巻込み（空気封入）を 避けるために、押出される鋳塊に温度勾配が賦与されるのであって、従って、プ レス力負荷開始と同時に先ず、プレスダイに対面した、より高温帯熱の鋳塊端部 が据込まれ、かつ該鋳塊端部を起点として鋳塊は前進しつつ据込まれていき、そ れ に伴って空気が鋳塊コンティナから排出される訳である。仏国特許第１０４９６ ７５号明細書によれば温度勾配を賦与するために、押出しプレスすべき均等に予 熱された鋳塊は、鋳塊コンティナ内で前記据込み前に、プレスダイから離反した 方の端部の端面側から冷却されるようになっている。 本発明の方法を実施するための装置は、押出しプレスすべき鋳塊を均等に加熱 しかつ鋳塊押出しのために適したプレス温度に等しいか又は該プレス温度よりも やや高い温度で前記鋳塊を貯えるための電気加熱式又はガス加熱式の炉と、別々 に制御可能な冷却強度の複数の冷却作用ゾーンに分割されていて、均等に予熱さ れた金属鋳塊に制御により部分急冷を施すための急冷室と、前記炉から急冷室を 経て金属押出しプレスの鋳塊装填機へ金属鋳塊を移送するための搬送手段とから 成っている。この場合、急冷作用を部分的に制御し得るようにするために急冷室 と、急冷すべき各金属鋳塊とを、軸方向に互いに相対運動させる手段を設けてお くのが有利である。 装置の構造を有利に構成するために、垂直軸線を有する急冷室は、該急冷室の 垂直軸線上に整合する２つの鋳塊転回機から成る金属鋳塊用搬送手段の上方に配 置されており、かつ、前記急冷室の下方では該急冷室に対して同軸に、金属鋳塊 を前記急冷室に対して相対運動させるプランジャが昇降可能に配置されている。 プランジャを昇降運動させるための駆動装置が制御可能、ひいては該プランジャ の昇降速度が制御可能であるのが有利である。 加熱された鋳塊を貯えかつ時間的にプレス周期に合せて該鋳塊を呼出すために 、前記炉の出口端部には、温度補正・保熱室が設けられている。 ［図面の簡単な説明］ 図１は押出しプレス設備の平面図である。 図２は一部断面して示した図１の押出しプレス設備部分の拡大側面図である。 図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面線に沿った拡大水平断面図である。 図４は図２のＩＶ−ＩＶ断面線に沿った拡大水平断面図である。 図５は冷却の丁度終了した時点に鋳塊内に生じた温度分布を示す線図である。 ［発明を実施するための最良の形態］ 次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説する。 図１に示した押出しプレス設備は、押出しプレス１と誘導炉２と保熱室３と第 １の鋳塊転回機４と急冷室４と第２の鋳塊転回機６と昇降ビーム型搬送機７と鋳 塊装填機８と、前記押出しプレス１に後置されていて押出しプレス済みストラン ドを更に処理するための慣用の後続装置を備えた進出部９とから成っている。 図２の詳細図から判るように、水平に配置されたコ イル１２を装備した誘導炉２が複数の鋳塊１０ａを収容するために設けられてい る。図示を省いたプランジャによって鋳塊１０ａは誘導炉２内を前進させられる 。前記誘導炉２において押出しプレス加工に適した温度に加熱されて次のプレス に予定されている鋳塊１０ｂは、誘導炉２に後置された保熱室３内で保熱されて 待機させられる。保熱室３は、該保熱室３における滞在時間中に前記鋳塊１０ｂ の温度を維持し得るようにするためにコイル１３を装備しており、しかもその滞 在時間は鋳塊１０ｂの温度を補正するためにも利用される。 次のプレス周期に時間的に同調するように鋳塊１０ｂは保熱室３から押出され て第１の鋳塊転回機４上に到達し、該鋳塊転回機によって鋳塊は急冷室５の真下 の垂直位置へ、かつ該急冷室５と同軸に位置するように転回される。この位置で 鋳塊の下には、鋳塊及び急冷室５に対して同軸にプランジャ１１が配置されてい る。ラックとして構成された該プランジャ１１はケーシング１４内でガイドされ ている。可変調速モータ１６によって駆動されるピニオン１５を介してプランジ ャ１１は、鋳塊１０ｂを鋳塊転回機４から離間させて急冷室５より上方の位置ま でリフトさせた上限位置へ垂直方向に可動であり、この上限位置において鋳塊は ケージ１７によって保持される。 急冷室５内には、複数個（本実施例では５個）のノ ズルリング１８が上下に重ねて設けられて冷却作用ゾーンを夫々形成しており、 この冷却作用ゾーンのために個々のノズルリング１８には別々に冷却媒体が供給 されるので、冷却媒体量、冷却媒体圧、冷却媒体温度及び冷却時間は各ノズルリ ング１８毎に、要するに各冷却作用ゾーン毎に独自に調節可能である。急冷室５ とケージ１７とを通って延在する複数のストリップ１９は、鋳塊１０ｂが急冷室 ５及びケージ１７内を移動している間、該鋳塊をガイドするために設けられてい る。蒸発する冷却媒体は吸込み送風機２０によって、急冷室５とケージ１７とを 内包するケーシング２１から吸出される。１個の鋳塊がケージ１７内の上限位置 に到達すると直ちに、ノズルリング１８には冷却媒体が供給され、かつ該鋳塊は 、急冷室５内に完全に位置するまで調整速度でプランジャ１１によって降下され 、かつ冷却媒体は遮断される。例えば鋳塊を直接押出し法で押出しプレスする場 合には、冷却作用は、急冷室５から鋳塊が退出した際に図５の線図から判るよう な温度分布が生じるように制御される。その場合、鋳塊の上端部は、冷却媒体に よって負荷されないままの状態であるに対して、鋳塊下端部は、２０ｓｅｃの急 冷時間全体にわたって、量、圧力及び温度を調節された冷却媒体によって負荷さ れた状態にある。この温度分布は、鋳塊を最適のプレス速度で等温押出しプレス できるように設定されている。 第１の鋳塊転回機４によって急冷室５の下位へ移動させられた鋳塊１０ｂがプ ランジャ１１によって急冷室５及びケージ１７の領域内へリフトされると直ちに 、前記鋳塊転回機４はその初期位置へ戻し旋回されて、次の鋳塊１０ｂを受取る ために待機する。それに続いて、しかも急冷室５内に位置している鋳塊がプラン ジャ１１によって再び降下される以前に、第２の鋳塊転回機６が急冷室５の下へ 旋回されるので、第２の鋳塊転回機６は、急冷室５から出てくる鋳塊を引取るこ とができる。第２の鋳塊転回機６は次いで鋳塊を昇降ビーム型搬送機７上におろ し、該昇降ビーム型搬送機は次いで当該鋳塊を押出しプレス１内へ装填する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シュタインメッツ， アルフレート ドイツ連邦共和国 Ｄ―47877 ヴィリッ ヒ ヴィーゼルヴェーク ５ (72)発明者 ヴェナス， イヴァー フランス国 Ｆ―28000 シャルトレ リ ュ サン―モーリス ３ レジダンス ル クロ サン ジュリアン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．金属押出しプレスで金属鋳塊を押出すために金属鋳塊に温度プロフィルを賦 与する方法において、金属鋳塊（１０）を、当該金属に適したプレス温度に加熱 し該プレス温度を保温した状態で貯え、プレス周期に時間的に調和させて、複数 の制御ゾーンに分割された急冷作用を前記金属鋳塊に施し、しかも前記金属の熱 伝導率、残余鋳塊と鋳塊コンティナとプレス工具つまりプランジャ及びプレスダ イとへ向かって流れる放熱量及び、発生する塑性変形熱に起因した鋳塊温度の昇 温、場合によっては（つまり直接押出しプレス時に）鋳塊コンティナ内における 鋳塊の摩擦に基づく鋳塊温度の昇温、を考慮して、最適のプレス温度で等温押出 しプレスを可能にする温度分布を軸方向及び半径方向で前記鋳塊に生ぜしめるよ うに、冷却媒体量及び／又は冷却媒体温度並びに／又は冷却時間に影響を及ぼす ことによって冷却作用ゾーン（１８）を制御することを特徴とする、押出しプレ スのために規定された金属鋳塊に温度プロフィルを賦与する方法。 ２．制御される複数の冷却作用ゾーン（１８）に対して金属鋳塊（１０）を相対 運動させることによって冷却時間を部分的に決定することができる、請求項１記 載の方法。 ３．複数の冷却作用ゾーン（１８）に対する金属鋳塊（１０）の相対運動を、調 速可能な速度で行なう、請求項２記載の方法。 ４．複数の冷却作用ゾーン（１８）における冷却強度を、冷却媒体量及び／又は 冷却媒体圧及び／又は冷却媒体温度を介して制御可能である、請求項１から３ま でのいずれか１項記載の方法。 ５．電気加熱式又はガス加熱式の炉（２）と、別々に冷却強度を制御可能な複数 の冷却作用ゾーン（１８）に分割されていて均等に予熱された金属鋳塊（１０） に部分的な制御により急冷を施すための急冷室（５）と、前記炉（２）から急冷 室（５）を経て金属押出しプレス（１）の鋳塊装填機（８）へ金属鋳塊（１０） を搬送するための搬送手段（４，１１，６，７）とから成っていることを特徴と する、金属押出しプレスで金属鋳塊を押出すために金属鋳塊に温度プロフィルを 賦与する装置。 ６．急冷作用を部分的に制御し得るようにするために急冷室（５）と、急冷すべ き各金属鋳塊（１０）とを、軸方向に互いに相対運動させる手段が設けられてい る、請求項５記載の装置。 ７．急冷室（５）が、２つの鋳塊転回機（４，６）から成る金属鋳塊（１０）用 搬送手段の上方で垂直軸線をもって配置されており、かつ、前記急冷室（５）の 下方では該急冷室に対して同軸に、金属鋳塊（１ ０）を前記急冷室（５）に対して相対運動させるプランジャ（１１）が昇降可能 に配置されている、請求項５又は６記載の装置。 ８．プランジャ（１１）を昇降運動させるための駆動装置（１６）が制御可能、 ひいては該プランジャの昇降速度が制御可能である、請求項７記載の装置。