JPH09300014A

JPH09300014A - 押出し成形用テーパ付きダイス及びアルミニウム押出し形材

Info

Publication number: JPH09300014A
Application number: JP14659896A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Komatsu; 健小松; Nobuyasu Hagisawa; 亘保萩沢; Hideki Yoshimura; 英樹吉村; Seiji Sekiguchi; 清治関口
Original assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Current assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Priority date: 1996-05-16
Filing date: 1996-05-16
Publication date: 1997-11-25
Anticipated expiration: 2016-05-16
Also published as: JP3755190B2

Abstract

(57)【要約】【目的】１プッシュ中における押し始めと押し終りと
で肉厚差のない押出し成形品を得る。【構成】ベアリング面１３が形成されたダイ１をダイ
ホルダー２で取り囲んだダイス工具系において、ダイの
外周面は、コンテナシール力Ｓからダイス中心方向に向
かった分力Ｆ_r が得られるように１５〜３０度のテーパ
Ｔがダイ１の外周面に付けられている。ダイホルダー２
に対するダイ１の相対的な移動を容易にするため、適宜
の箇所にクリアランスＧ，Ｇ₁ ，Ｇ₂ を付け、或いは平
滑化，潤滑剤塗布等によりテーパ面の摩擦抵抗を下げる
こともできる。【効果】ダイス中心方向に向かう分力，ダイ温度及び
押出し加工力の影響によるベアリング面の位置変位の合
成結果が押出し中に変動することを防止し、押し始めと
押し終りとで肉厚差がない押出し成形品が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、肉厚変動が少ないアル
ミニウム形材を得るのに適した押出し成形用テーパ付き
ダイス及び該成形用ダイスを使用して得られたアルミニ
ウム押出し形材に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属材料を直接押出し法で押し出すと
き、得られた押出し材は、押出しの進行に応じて肉厚が
変動する。通常、押出し材の肉厚変動は、図１に示すよ
うに押し始めに厚く、押し終りに薄くなっている。そし
て、押し始めと押し終りの肉厚差Δｔも、押出し開始時
で大きく、押出しビレット本数の増加に伴って小さくな
る。このように押出しビレット本数の増加に伴って肉厚
差Δｔが小さくなることは、押出しを繰り返すとき押出
し装置の温度が安定化し、押出しが定常状態で継続され
ることに由来する。しかし、押出しを多数回繰返しても
肉厚差Δｔが小さくはなってもゼロになることはなく、
依然として押し始めと押し終りとで肉厚の異なる押出し
成形品が製造される。その結果、寸法公差を外れたもの
では、所定肉厚を超える押し始め部分や所定肉厚に達し
ない押し終り部分が押出し成形品から切断され、押出し
製品の製造歩留まりを低下させる。また、品質や生産性
も阻害される。従来の押出し方法では、肉厚変動を避け
るため、ダイベアリング開口幅の変化がダイスの熱歪み
に起因するものとの前提で、ビレット，押出し装置を含
むダイス工具系の温度を安定化させる手段が採用されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ダイス工具系
の温度を安定化させても、肉厚差Δｔはゼロにならな
い。このことは、図１において押出し回数を大きくして
も依然として肉厚差Δｔがあることからも窺われる。押
出し形材に肉厚変動を生じさせる原因は、（１）ダイス
温度，（２）押出し加工力Ｗ_f 及び（３）コンテナシー
ル力Ｓ等のプロセスパラメータによってベアリング開口
幅が変化することにある。プロセスパラメータに変化が
なければ、ベアリング開口幅が一定の下で押出しが行わ
れ、ベアリング通過直後の押出し材に肉厚変動が生じな
い。しかし、実際にはプロセスパラメータが押出し中に
変化するため、得られる押出し形材の肉厚が変動する。
この点、ダイス工具系の温度を安定化させる従来の方法
は、ダイス温度に由来する熱歪みのみを対象としたもの
であり、プロセスパラメータを安定化させる上では不十
分である。特に、（３）のコンテナシール力Ｓに関して
は、コンテナシール力Ｓの成分であるコンテナ内におけ
るメタルの剪断摩擦力がコンテナ内面に対するメタル
の接触面積に依存するため、１プッシュ中の変化を抑制
することはできない。

【０００４】これらの要因から、現状の押出し装置で
は、各プロセスパラメータの安定化により押出し形材の
肉厚変動を抑制することには限界がある。しかし、より
高品質の製品が要求されている昨今では、実質的に肉厚
差がなく、形状が一定した押出し形材が望まれている。
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたもの
であり、コンテナを介してダイス工具系に伝えられるコ
ンテナシール力の押出し方向荷重を押出し方向荷重成分
力と押出し方向垂直面内ダイス中心方向荷重成分力に分
解できる構造を採用することにより、各プッシュにおけ
る押し始めと押し終りとの肉厚差を実質的に無くすと共
に、異なるプッシュ間においてもプッシュ間における肉
厚差を極力小さくした押出し形材を得ることを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の押出し成形用テ
ーパ付きダイスは、その目的を達成するため、ベアリン
グ面が形成されたダイと、ダイを取り囲むダイホルダー
との間に、コンテナシール力からダイス中心方向に向か
った分力を発生させるテーパが１５〜３０度の角度で形
成されていることを特徴とする。テーパは、ダイの外周
面が押出し方向に関して縮径するように付けてもよい。
この場合、コンテナシール力が直接に又はバッフルを介
してダイに伝わるようにコンテナをダイ又はバッフルに
当接させる。或いは、ダイの外周面が押出し方向に関し
て拡径するようにテーパを付けることもできる。この場
合、コンテナシール力がダイホルダーに伝わるように、
コンテナをダイホルダーに当接させる。

【０００６】テーパは、押出し方向垂直面内でダイス中
心方向に向かった分力がベアリング開口幅の調整に必要
な大きさとなるように、押出し方向に関して適宜の角度
で傾斜させる。テーパが付けられたダイス各部品は、相
互にスライドできるように、平滑化又は潤滑剤塗布によ
って摩擦抵抗を低下させることが好ましい。ダイス各部
品のスライドは、クリアランスを付けることにより、そ
の変位が大きくなる。クリアランスは、押出し方向に関
してダイ外周面が縮径するテーパをつけた場合、ダイと
バックアップダイとの間又はバックアップダイとボルス
ターとの間で、押出し方向に直交する面内に設けられ
る。または、バッフルとダイホルダーの間にクリアラン
スを設け、クリアランスを２箇所にしても良い。押出し
方向に関してダイ外周面が拡径するテーパをつけた場
合、ダイホルダーとバックアップダイとの間又はダイホ
ルダーとボルスターとの間に、押出し方向に直交する面
内にクリアランスを設ける。或いは、テーパ付きリング
をダイとダイホルダーとの間に差し込む構造では、テー
パ付きリングの先端位置でダイとダイホルダーとの間に
クリアランスを設けることもできる。

【０００７】押出し形材の肉厚は、前述したように１プ
ッシュ中では押し始めが厚く、押し終りが薄くなる傾向
にある。この肉厚変動は、ビレットを押出しているとき
の圧力変化や熱変化に起因する。本発明では、ダイス工
具系を構成するダイ，バッフル，ダイホルダー，バック
アップダイ等の部品にテーパを付けることにより、ダイ
ス工具系に作用する押出し方向のコンテナシール力から
押出し方向垂直面内でダイスの中心方向に向かう荷重成
分力を生じさせる。この荷重成分力は、コンテナ内壁に
生じるアルミニウム合金の剪断摩擦力に依存しているた
め、押し始めでは大きく、押し終りでは小さくなるよう
に、ベアリング開口幅の開閉に作用する。その結果、ベ
アリング開口幅は、押し始めで狭められ、押し終りに向
かって大きくなる。

【０００８】なお、ダイス工具系を構成する部品にテー
パを付けること自体は、特開昭５８−１６７２６号公
報，特開昭６３−１４９０１１号公報，特開平６−１１
４４３５号公報等で開示されている。しかし、何れのテ
ーパ付きダイスも、ベアリング開口幅を調整する作用を
もたない。たとえば、特開昭５８−１６７２６号公報の
ダイスでは、押出し材表面に抜き作用を及ぼすためにテ
ーパを付けている。特開昭６３−１４９０１１号公報で
は、抜け防止のためにニブと中間バメケースとをテーパ
嵌合させている。また、特開平６−１１４４３５号公報
では、合金リングの抜けを防止するため、ダイス母体に
合金リングをテーパ嵌合させている。このように、押出
し方向の力からダイスの中心方向に向かう分力を生じさ
せるためにテーパを付けることは、本発明者等が特願平
７−５８０３５号で提案した。本発明は、テーパ角やク
リアランスが及ぼす影響を調査・研究し、分力発生機構
を更に改良したものである。

【０００９】本発明に従ったダイス工具系は、図２に示
すように、ダイ１をダイホルダー２で支持し、バッフル
３とバックアップダイ４との間に配置している。ダイ１
の後方にセットされるバッフル３は、省略することも可
能である（このときは、バッフルに相当する形状をもつ
ダイが使用される）が、主として中実材を押出す際に使
用され、ダイ１の外周面が押出し方向に関して縮径して
いるテーパＴをもっているため、コンテナ５に当接して
配置される。バックアップダイ４は、ボルスター６を介
してプラテン７に対向する。コンテナ５とプラテン７と
の間は、シールシリンダ８で接続されている。また、コ
ンテナシール力Ｓを高めるため、バッフル３に対向する
コンテナ５の接触部分を幅狭にしている。バッフル３の
ないダイス工具系では、図９（ａ）に示すようにコンテ
ナ５がダイ１に直接当接する。

【００１０】被押出し材であるビレット９は、押出し形
材１４の先端にプラー１０が装着され、後端にダミーブ
ロック１１を介してステム１２が押し当てられる状態で
ダイス内の加工空間に充填されている。ステム１２によ
って押出し力Ｆをビレット９に加えると、ビレット９
は、ダイ１のベアリング面１３を通過し、所定形状の押
出し形材１４となって押し出される。このとき、ベアリ
ング面１３に流れるメタルは、バッフル３でフローが制
御される。図２の符番２０は、バッフル３のないダイス
工具系を使用した場合のベアリング面１３の位置であ
り、ダイ１のベアリング面２０から所定形状の押出し形
材１４が送り出される。ベアリング面１３は、図３に示
すように通常スリット状の開孔としてダイ１に形成さ
れ、或いは割り型ダイスの間に形成されており、上流側
にメタルの流れを調整する掘込み１５が設けられてい
る。押出し方向に平行なベアリング面１３の幅が、図３
（ｃ）に示すようにベアリング開口幅Ｗとなる。

【００１１】図２において、コンテナシール力Ｓは、シ
ールシリンダ８による締付け力とコンテナ５の内壁に
生じるアルミニウム合金の剪断摩擦力の和で表され
る。シールシリンダ８でコンテナ５とプラテン７を挟む
ように締め付けると、シールシリンダ８による締付け力
が押出し方向と平行に作用する。そして、ステム１２
及びダミーブロック１１を介してビレット９を押出し力
Ｆで押すと、ビレット９とコンテナ５との境界面で押出
し方向と平行に、アルミニウム合金の剪断摩擦力がコ
ンテナ５の内壁に働く。締付け力及び剪断摩擦力で
合成されたコンテナシール力Ｓは、バッフル３とコンテ
ナ５との合せ面からアルミニウム合金が滲み出すことを
防止すると共に、バッフル３を介してダイ１に作用す
る。

【００１２】本発明においては、ダイ１とダイホルダー
２との間にテーパＴを設けているため、このテーパ面で
コンテナシール力Ｓが押出し方向荷重成分力Ｆ_a と押出
し方向垂直面内ダイス中心方向荷重成分力Ｆ_r に分解さ
れる。荷重成分力Ｆ_r は、押し始めで大きく、したがっ
てベアリング開口幅Ｗを狭めるように作用する。ビレッ
ト９を押し出す際には、ステム１２から押出し力Ｆを作
用させる。押出し力Ｆは、プラテン７で受け止められ、
コンテナ５の内壁に生じるアルミニウム合金の剪断摩擦
力以外に、アルミニウム合金の材質，押出し形材の形
状，押出し条件等で定まる押出し加工力Ｗ_f にも分力さ
れる。

【００１３】

【作用】このようなダイス工具系を使用した押出しにお
いて、ダイス温度（熱歪み），押出し加工力Ｗ_f ，コン
テナシール力Ｓ等のプロセスパラメータは、次のように
ベアリング開口幅Ｗに影響を及ぼす。（１）ダイ温度（熱歪み）ベアリング部の温度Ｔ₁ は、押し始めから押し終りにか
けて上昇する。温度上昇の程度は、ダイの他の部分より
大きい。すなわち、ダイは、外周部の温度Ｔ₂ が低いた
め、ダイの熱膨張による変位がベアリング開口部に集中
し、ベアリング開口幅Ｗを狭めるように変位が生じる。
変位の程度は、図４（１）に示すように押し始めから押
し終りにかけた温度上昇に応じてΔｄの負の方向に大き
くなり、結果としてベアリング開口幅Ｗを減少させる。
したがって、１プッシュ中における温度変化（熱歪み）
は、押出し形材１４の肉厚を小さくする要因として作用
する。

【００１４】（２）押出し加工力Ｗ_f 押出し加工力Ｗ_f は、主として押出し方向に平行な圧力
荷重として働き、ダイ面に垂直に作用する。この力は、
ダイを支持・固定すると共に、メタルを流動させてベア
リング開口幅Ｗを広げる方向に、すなわちΔｄを正の方
向に作用する。一般に、ビレット９の変形抵抗は、メタ
ル温度が押し始めで低く、押し終りで高いことから、押
し終りよりも押し始めの方が高い。そのため、押出し加
工力Ｗ_f は、図４（２）に示すように押し始めの方が押
し終りよりも大きい。したがって、押出し加工力Ｗ_f
は、押し始めから押し終りにかけてベアリング開口幅
Ｗ、換言すれば押出し形材の肉厚を小さくする方向に作
用する。

【００１５】（３）コンテナシール力Ｓコンテナシール力Ｓの成分は、シールシリンダ８による
締付け力とコンテナ５の内壁に生じるアルミニウム合
金の剪断摩擦力である。一般に、シールシリンダ８に
よる締付け力は、押出し中に一定である。他方、剪断
摩擦力は、押出しの進行に伴って減少する。その結
果、コンテナシール力Ｓは、コンテナ５の内壁に生じる
アルミニウム合金の剪断摩擦力の減少分に応じ、押し
始めから押し終りにかけて減少する。そのため、図４
（３）に示すように、押出し方向に垂直な面内において
ダイス中心方向に向かった荷重成分力Ｆ_r が押し始めか
ら押し終りにかけて減少し、結果としてベアリング開口
幅Ｗを狭める力が押し始めから押し終りにかけて小さく
なる。したがって、ベアリング開口幅Ｗは、押し始めか
ら押し終りにかけて大きくなり、押出し形材１４の肉厚
が増加する傾向を示す。

【００１６】このように、１プッシュ中において、ダイ
ス温度（１）及び押出し加工力Ｗ_f（２）は、押し始め
から押し終りにかけて押出し形材の肉厚を小さくする要
因として作用する。他方、コンテナシール力Ｓ（３）
は、逆に肉厚を大きくする要因として作用する。本発明
は、このような各プロセスパラメータの作用を考慮し、
プロセスパラメータは変化するものとの前提で、変化す
る個々のプロセスパラメータのベアリング開口変位に対
する影響を合成することにより、押出し成形品の肉厚変
動を抑制するものである。この点、個々のプロセスパラ
メータの変動幅を小さくし、肉厚変動を抑制しようとす
るものとは、基本的な技術思想が異なる。

【００１７】すなわち、本発明においては、ダイス工具
系にテーパＴをつけることにより、図４（ａ）に示すよ
うに、押出し方向に垂直面内でダイス中心に向かう分力
Ｆ_rを押出し方向に平行なコンテナシール力Ｓから発生
させる。ダイス中心に向かう分力Ｆ_r は、ベアリング面
１３の位置を変位させ、ベアリング開口幅Ｗを狭めるよ
うに作用する。また、図６等に示すようにダイ１の移動
を可能にするクリアランスＧを付けたものでは、分力Ｆ
_r に応じたダイ１自体の変位によってベアリング開口幅
Ｗが更に大きく変化する。その結果、ダイス温度
（１），押出し加工力Ｗ_f （２），コンテナシール力
（３）等のベアリング開口幅Ｗを変動させる要因の影響
によりベアリング開口変位が合成され、ベアリング面１
３の位置が図４（４）に示すように押し始めから押し終
りにかけて±０の位置に維持され、結果として押出し形
材１４に肉厚変動が生じにくくなる。

【００１８】ダイス工具系のテーパＴは、必要なダイス
中心に向かう分力Ｆ_r が得られる限り、押出し方向前方
に向かって縮径又は拡径する何れのテーパでも良い。テ
ーパＴの角度θは、ダイスのサイズや材質，押出し条件
等に応じ適宜定められる。本発明者等に実験によると
き、１５〜３０度のテーパ角度θが必要なベアリング変
位量を得る上で有効である。１５度未満のテーパ角度θ
では、ベアリングの変位量が小さく効果的でない。すな
わち、位置変位Δｄがゼロに近付かない。しかし、テー
パ角度θが３０度を超えると、位置変位Δｄはゼロに近
くなるが、従来と同じサイズの製品を得るためにダイス
の径が大きくなりすぎ生産的でない。また、ダイス内の
各部の設計上の自由度が小さくなり、ダイスの設計が難
しくなる。

【００１９】ダイス中心方向に向かう分力Ｆ_r は、テー
パＴを介して接触するダイス部品の何れか一方を摺動可
能とすることにより大きくなる。そのため、押出し方向
に垂直な接触面に、クリアランスＧを付けることが好ま
しい。クリアランスＧにより工具部品が押出し方向に平
行移動し、押出し方向垂直面内でダイス中心方向に向か
う更に大きな分力Ｆ_r をテーパ面に発生させる。したが
って、移動可能な工具がより大きく変位及び／又は弾性
変形し、ベアリング開口幅Ｗを効果的に狭め、ダイ温度
による変位及び押出し加工力Ｗ_f による変位と合成さ
れ、得られる押出し形材の肉厚を一定化するようにコン
トロールされる。

【００２０】移動可能な工具をクリアランスＧ一杯に押
し込んだとき、テーパ面では最大の変形が生じている。
この状態は、押し始めのときに相当する。すなわち、コ
ンテナ５の内壁に生じるアルミニウム合金の剪断摩擦力
が最大であり、したがってコンテナシール力Ｓが最大
となり、ダイス中心方向に向かう分力Ｆ_r が最大にな
る。そのため、ベアリング開口幅Ｗを最も小さくするよ
うに働く。このとき、どの程度のクリアランスＧにする
かは、押出し形材１４の形状に依存する押出し加工力Ｗ
_f の大きさ及びダイ温度による変位等に応じて最適値に
定められる。実験結果では、ダイ１とバックアップダイ
４との間のクリアランスＧ₁ （図２）は、０．２〜２．
０ｍｍが好適であることが判った。クリアランスＧ₁ が
０．２ｍｍ未満であると、位置変位に対する効果が小さ
くなる。しかし、２．０ｍｍを超えるクリアランスＧ₁
では、位置変位に対する効果は十分であるが、ダイ１に
大きな応力が加わり、ダイ１が破損する虞れがある。

【００２１】ダイホルダー２とバッフル３との間には、
必要に応じてクリアランスＧ₂ を設ける。クリアランス
Ｇ₂ は、ダイ１の押圧を確実にする。このような作用
は、クリアランスＧ₂ を１．０ｍｍ以下にすることによ
り達成される。クリアランスＧ₂ が１．０ｍｍを超える
と、バッフル３自体が変形することがあり、却って操業
上でトラブルが発生する。クリアランスＧ₁ 及びＧ₂
は、製品の形状に応じて適正な数値に設定される。クリ
アランスＧを設けたダイス工具系では、テーパ面に沿っ
て工具部品が滑り易くなるように、相対的に摺動する工
具部品の表面に潤滑性を付与することが好ましい。潤滑
性が付与された工具部品は、押し始めに押出し方向に押
し込まれ易く、クリアランスＧによる効果を最大に発揮
する。また、押出しの進行に伴ってコンテナ５の内壁に
生じるアルミニウム合金の剪断摩擦力が小さくなるた
め、ダイ１の弾性変形が小さくなり、その剪断摩擦力
に応じて復元し易い。その結果、押出し形材１４に肉厚
変動が生じにくくなる。

【００２２】このように、肉厚変動を抑制する作用を連
続的にスムーズに働かせるため、潤滑性を高めることに
よりテーパ面の摩擦力を小さくする。工具部品に潤滑性
を付与する手段としては、テーパ面の表面粗さを小さく
する方法，潤滑剤を塗布する方法等が採用される。テー
パを付けた工具の接触面や移動する工具は、表面粗さが
小さいほど滑りが円滑になる。本発明者等の実験結果に
よるとき、Ｒ_max １５μｍ以下の表面粗さが好適である
ことが判った。表面粗さがＲ_max １５μｍを超える粗い
表面では、ダイ１が押されてクリアランスを縮める方向
に円滑に移動しずらい。また、移動しても加圧力が減少
した場合、ダイ１が元の位置に戻らないことがあり、復
元性がなくなる。すなわち、ダイスにクッション性がな
くなり、製品形状が安定化しない。表面粗さＲ_max １５
μｍ以下の表面は、キメの細かい機械切削の外、機械切
削面を研磨することによっても調製できる。潤滑剤とし
ては、たとえばＢＮ系の高温に耐える耐熱潤滑剤が好ま
しい。

【００２３】滑り面は、クリアランスＧの位置に応じて
変えることができ、図１０（ｂ）及び図１１（ｂ）に示
すように、テーパ面以外でダイホルダー２及びバックア
ップダイ４の接触面に設けることも可能である。他方、
従来のダイス工具系では、図５（ａ）に示すようにダイ
ス中心方向に向かう分力Ｆ_r がない。そのため、ダイス
温度（熱歪み）及び押出し加工力Ｗ_f は、それぞれ図５
（１）〜（２）に示すように変化し、ベアリング面を変
位させる。他方、コンテナシール力Ｓは、図５（３）に
示すようにベアリング面に作用しない。そのため、これ
らの要因により合成されるベアリング部の変位Δｄは、
図５（４）に示すように変動し、押出し成形品の肉厚を
変動させる結果となる。ダイス中心方向に向かう分力Ｆ
_r を発生させるテーパＴは、種々の形態で形成すること
ができる。

【００２４】図６は、ダイ１にテーパＴを付け、これに
対向するダイホルダー２の一部に傾斜面を形成した場合
である。矢印で示す押出し方向に関してダイ１が縮径す
る場合（ａ，ｂ）、コンテナシール力Ｓは、バッフル３
を介してダイ１に加えられる。ダイ１をテーパ面に沿っ
てスライドさせるクリアランスＧは、バックアップダイ
４とボルスター６との間（ａ）又はダイ１とバックアッ
プダイ４との間（ｂ）の何れに形成しても良い。また、
押出し方向に関してダイ１を拡径したもの（ｃ）では、
コンテナシール力Ｓがダイホルダー２に加えられる。な
お、図６では、バッフル３にもテーパＴを付けている。
図７は、テーパＴをバックアップダイ４に付けた場合で
ある。この場合も、押出し方向に関し縮径するテーパ
（ａ）ではコンテナシール力Ｓをバッフル３に加え、押
出し方向に関し拡径するテーパ（ｂ）ではコンテナシー
ル力Ｓをダイホルダー２に加える。また、バッフル３に
もテーパを付けている。

【００２５】ダイホルダー２としては、図８に示すよう
にダイ１だけを取り囲む長さをもつものを使用すること
もできる。この場合には、ダイホルダー２が押出し方向
にスライドできるように、ダイホルダー２とバックアッ
プダイ４との間にクリアランスＧを設ける。なお、バッ
フル３にもテーパを付けている。バッフル３のないダイ
ス工具系では、図９に示すようにコンテナ５をダイ１に
（ａ）又はダイホルダー２に（ｂ）直接当接させる。ま
た、バッフル３がダイ１と一体的に動くようにすること
も可能である。図１０は、クサビ１７でダイ１とバッフ
ル３とを噛み合わせたものであり、この場合にもバッフ
ル３にコンテナ５を接触させる方式（ａ）及びダイホル
ダー２にコンテナ５を当接させる方式（ｂ）がある。図
１１は、インロー１８でダイ１とバッフル３とを噛み合
わせたものであり、この場合にもバッフル３にコンテナ
５を当接させる方式（ａ）及びダイホルダー２にコンテ
ナ５を当接させる方式（ｂ）がある。図１０及び図１１
のダイス工具系は、中空材を押し出すときに使用され、
バッフル３の横の位置に当るバッフル空間部２１にマン
ドレルがセットされる。

【００２６】

【実施例】

実施例１：押出し加工用のダイスとして、ダイ１，ダイ
ホルダー２，バッフル３及びバックアップダイ４を図２
に示すように組み合わせた構造のダイス工具系を使用し
た。ダイ１とダイホルダー２との合せ面には、押出し方
向に関して縮径する角度θ＝１８度のテーパＴを形成し
た。そして、テーパ面を介してダイ１及びダイホルダ−
２が相対的に滑り易くなるように、ＢＮ系の潤滑剤をス
プレー塗布した。また、ダイ１とバックアップダイ４と
の間のクリアランスＧ₁ を０．５ｍｍに、バッフル３と
ダイ１との間のクリアランスＧ₂ を０．５ｍｍに設計し
た。そして、テーパ面を機械加工仕上げでＲ_max 約５０
０μｍ及びＲ_max 約１２μｍの２種類の面粗度を準備し
た。アルミニウム合金６０６３から直径１７３ｍｍのビ
レットを製造し、均質化処理後、押出しに先立って４６
０℃に予熱した。そして、押し出し速度４５ｍ／分で図
１２に示す断面形状の押出し形材を製造した。各プッシ
ュごとに、押出し成形品の押し始め部と押し終り部で押
出し形材断面中央部の肉厚を測定し、プッシュ回数に応
じた肉厚の差、すなわち肉厚変動値を調査した。

【００２７】調査結果の表１にみられるように、プッシ
ュ回数が多くなるに従って押出し成形品の肉厚が減少す
る傾向がみられる。テーパを付けた場合でも、テーパの
面粗度がＲ_max で約５００μｍと大きい場合、肉厚変動
値は通常のダイスよりも大きかった。これは、面粗度が
大きすぎ、ダイスが圧力に応じて自由に動けないことに
起因するものと推察される。他方、面粗度がＲ_max で１
２μｍと小さい場合には、肉厚変動値が小さくなってい
る。このことから、テーパ面粗度は、Ｒ_max で１５μｍ
よりも小さいとテーパの効果が有効に作用するものと考
えられる。これに対し、テーパＴを付けていない従来の
押出し加工用ダイスを使用した場合、表１に示すように
各プッシュごとに押し始め部と押し終り部との肉厚差が
大きく、肉厚精度に劣る押出し成形品となった。

【００２８】

【００２９】実施例２：実施例１においてテーパの面粗
度をＲ_max １２μｍとし、テーパ角を１０度，２５度に
変化させた。なお、テーパ角が１８度の場合は、実施例
１に示している。この条件下でビレット４本目の押出し
初め（押出し長さ７．５ｍの位置）と押出し終り（４
４．２ｍの位置）における肉厚を測定し、その変動を図
１３に示した。図１３から明らかなように、テーパ角１
８度及び２５度のテーパダイスを使用した押出しでは肉
厚変動差が０．０１ｍｍであり、テーパ角が１５度より
大きいと肉厚変動差がほぼ無くなっていることが判る。
しかし、３０度を超えると、ダイスの設計上から生産的
でなくなる。１５度未満のテーパ角でも、通常のダイス
に比較して肉厚変動差が少なくなっているが、押し終り
に向けて肉厚が減少しているので好ましくない。

【００３０】実施例３：実施例１においてテーパの面粗
度をＲ_max で１２μｍ，テーパ角を１８度とし、クリア
ランスＧ₁ 及びＧ₂ を変化させ、クリアランスＧ₁ 及び
Ｇ₂ の影響を調査した。表２の調査結果にみられるよう
に、ダイ１とバックアップダイ４との間にクリアランス
Ｇ₁ を付けることにより、肉厚変動値が０．０１ｍｍと
小さな値になっていた。他方、バッフル３とダイホルダ
２との間のクリアランスＧ₂ はなくても良いが、付ける
場合には１．０ｍｍ以下が好ましい。すなわち、ダイ１
とバックアップダイ４との間のクリアランスＧ₁ は、２
ｍｍまで許容されるが、クリアランスの合計Ｇ₁ ＋Ｇ₂
が大きくなると、肉厚を小さくする効果が効き過ぎて、
押し終りに肉厚が小さくなる傾向が強く、結果として肉
厚変動値が大きくなった。いずれにおいても、肉厚変動
値が設計上許容される程度に基づいて操業のやり易さ及
び肉厚変動値との兼ね合いでクリアランスが設定され
る。また、クリアランスＧ₁ 及びＧ₂ をどのように組み
合わせるかによって、肉厚変動を少なくして押出し作業
を容易にすることが可能となる。

【００３１】

【００３２】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の押出し
成形用ダイスは、ダイに１５〜３０度のテーパを付ける
ことにより、シールシリンダーによって加えられる締付
け力及びコンテナ内壁に生じるアルミニウム合金の剪断
摩擦力に起因するコンテナシール力から、押出し方向に
垂直な面内でダイス中心方向に向かう荷重成分力が得ら
れる構造になっている。この荷重成分力により、ダイ温
度（熱歪み），押出し加工力及びコンテナシール力のプ
ロセスパラメータによるベアリング面の変位を全体とし
て合成し、変位をゼロにコントロールすることにより、
押出し中に個々のプロセスパラメータが変動することに
起因したベアリング開口部の変位，ひいては１プッシュ
ごとの押出し成形品における押し始め部と押し終り部と
の肉厚変動が抑制される。その結果、押し始め部と押し
終り部とで実質的に肉厚差のない高品質の押出し成形品
が製造される。

【図面の簡単な説明】

【図１】プッシュ回数に応じた押出し形材の肉厚変動
を表すグラフ

【図２】本発明に従ってテーパを付けたダイス工具系
の一部断面図

【図３】本発明に従ったダイス工具系の一部斜視図
（ａ），断面図（ｂ）及びベアリング部の拡大断面図
（ｃ）

【図４】本発明に従ったダイ構造を使用した場合に押
出し成形品に肉厚変動が生じないことを示す説明図であ
り、ダイス工具系の各部に働く力（ａ），ダイ温度の変
化とそれに伴ったベアリング部の変位（１），押出し加
工力の変化とそれに伴ったベアリング部の変位（２），
ダイス中心方向に向かう分力の変化とそれに伴ったベア
リング部の変位（３）及び（１）〜（３）の変位が合成
されたベアリング部の変位（４）を示すグラフ

【図５】従来のダイ構造を使用した場合に押出し成形
品に肉厚変動が生じることを示す説明図であり、ダイス
工具系の各部に働く力（ａ），ダイ温度の変化とそれに
伴ったベアリング部の変位（１），押出し加工力の変化
とそれに伴ったベアリング部の変位（２），コンテナシ
ール力とベアリング部の変位（３）及び（１）〜（３）
の変位が合成されたベアリング部の変位（４）を示すグ
ラフ

【図６】ダイの外周面にテーパを付けたもので、バッ
クアップダイとボルスターの間にクリアランスをつけた
構造（ａ），ダイとバックアップダイとの間にクリアラ
ンスを付けた構造（ｂ）及びダイホルダーとボルスター
との間にクリアランスを付けた構造（ｃ）

【図７】ダイ及びバックアップダイにテーパを付けた
もので、バックアップダイとボルスターとの間にクリア
ランスを付けた構造（ａ）及びダイホルダーとボルスタ
ーとの間にクリアランスを付けた構造（ｂ）

【図８】押出し方向前方にダイが拡径するテーパをダ
イ及びダイホルダーに付けたもので、バッフルにテーパ
を付けた構造

【図９】バッフルのないダイス工具系を示し、コンテ
ナをダイに直接当接させた構造（ａ）及びダイホルダー
に当接させた構造（ｂ）

【図１０】ダイとバッフルとをクサビで連結したダイ
ス工具系であり、コンテナをバッフルに当接させた構造
（ａ）及びダイホルダに当接させた構造（ｂ）

【図１１】ダイとバッフルとをインローで一体化した
ダイス工具系であり、コンテナをバッフルに当接させた
構造（ａ）及びダイホルダに当接させた構造（ｂ）

【図１２】本発明実施例で製造した押出し成形品の断
面形状

【図１３】ダイにつけたテーパが押出し成形品の押し
始め部と押し終り部との肉厚に及ぼす影響を示したグラ
フ

【符号の説明】

１：ダイ２：ダイホルダー３：バッフル
４：バックアップダイ５：コンテナ６：ボルスター７：プラテン
８：シールシリンダ９：ビレット１０：プラー１１：ダミーブロッ
ク１２：ステム１３：ベアリング面１４：押出し形材１５：掘
込み１７：クサビ１８：インロー２０：バッフルがない場合のベアリ
ング面２１：バッフル空間部Ｔ：テーパＧ，Ｇ₁ ，Ｇ₂ ：クリアランス θ：
テーパの角度Ｗ：ベアリング開口幅Ｓ：コンテナシール力Ｆ：押出し力：シール
シリンダによる締付け力：コンテナ内壁に生じるアルミニウム合金の剪断摩擦
力Ｆ_a ：押出し方向荷重成分力Ｗ_f ：押出し加
工力Ｆ_r ：押出し方向垂直面内ダイス中心方向荷重
成分力

フロントページの続き (72)発明者吉村英樹千葉県船橋市習志野４丁目12番２号日本軽金属株式会社船橋工場内 (72)発明者関口清治千葉県船橋市習志野４丁目12番２号日本軽金属株式会社船橋工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ベアリング面が形成されたダイと、ダイ
を取り囲むダイホルダーとの間に、コンテナシール力か
らダイス中心方向に向かった分力を発生させるテーパが
１５〜３０度の角度で形成されている押出し成形用テー
パ付きダイス。
【請求項２】請求項１記載のダイは、外周面が押出し
方向に関して縮径するテーパをもち、コンテナシール力
が直接又はバッフルを介してダイに加えられる押出し成
形用テーパ付きダイス。
【請求項３】請求項１記載のダイは、外周面が押出し
方向に関して拡径するテーパをもち、コンテナシール力
がダイホルダーに加えられる押出し成形用テーパ付きダ
イス。
【請求項４】請求項１〜３の何れかに記載のテーパが
付けられた面の摩擦抵抗を平滑化又は潤滑剤塗布によっ
て低下させ、且つ前記テーパ面の表面粗さをＲ_max １５
μｍ以下に規制した押出し成形用テーパ付きダイス。
【請求項５】押出し方向に関してダイ外周面が縮径す
るテーパをつけた請求項１，２又は４記載のダイスにお
いて、ダイとバックアップダイとの間又はバックアップ
ダイとボルスターとの間に、押出し方向に直交する面内
に０．２〜２．０ｍｍのクリアランスを設けた押出し成
形用テーパ付きダイス。
【請求項６】１．０ｍｍ以下のクリアランスをバッフ
ルとダイホルダーとの間に設けた請求項５記載の押出し
成形用テーパ付きダイス。
【請求項７】押出し方向に関してダイ外周面が拡径す
るテーパをつけた請求項１，３又は４記載のダイスにお
いて、ダイホルダーとバックアップダイとの間又はダイ
ホルダーとボルスターとの間に、押出し方向に直交する
面内に０．２〜２．０ｍｍのクリアランスを設けた押出
し成形用テーパ付きダイス。
【請求項８】請求項１〜７の何れかに記載の押出し成
形用ダイスを使用して得られ、押し始めと押し終りとの
肉厚が一定化されたアルミニウム押出し形材。