JPS58179586A - アルミニウムビレットの表皮除去方法 - Google Patents

アルミニウムビレットの表皮除去方法

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JPS58179586A
JPS58179586A JP57059760A JP5976082A JPS58179586A JP S58179586 A JPS58179586 A JP S58179586A JP 57059760 A JP57059760 A JP 57059760A JP 5976082 A JP5976082 A JP 5976082A JP S58179586 A JPS58179586 A JP S58179586A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアルミニウムビレットの表皮除去方法及び装置
に関するものである。
周知の如くアルミニウムビレットはアルミニウム押出蓋
材の素材として、特に6063合金鋳造ビレットが住宅
又はビルディングのサツシ製造用に多用されている。こ
の際、殆んどのアル<ニウムビレットは表皮除去をせず
に押出されているが、苛酷な押出が要求される押出型材
の場合は、アルミニウム溶湯鋳造中にビレット表面に形
成される薄い酸化皮膜あるいは合金成分の偏析層が、押
出ダイスのベアリング面にて酸化皮膜の巻込み等の表面
欠陥を生じるという問題がある。最悪の場合には酸化皮
膜等が押出ダイスのベアリング面を疵つけ、これによシ
二次的な表面欠陥も生じる。そこで表皮除去の必要性が
生じる。
従来のビレット表皮除去方法は主として旋盤を用いる方
法が一般的である。ところが、現在のアルミ、ニウムビ
レット鋳造技術では、ビレットの径の寸法のばらつき、
ビレットの長手方向の曲シ及びビレット表面の凹凸が発
生することはある程度はやむを得ないとされている。こ
のように理想的な円柱形状でないアルミニウムビレット
を通常の旋盤で表面切削すると、例えば酸化皮膜の厚さ
以上を切削しないと、酸化皮膜残存部が生じる。そこで
、従来の一般的方法では酸化皮膜除去必要量以上の切込
量が必要となり、不必要な歩留低下は避けられなかった
。したがって、このような欠点を解消すべくワイヤブラ
シ、ナイロンブラシによる研摩、あるいはNaOH液に
よる化学研摩等が考案されているが、前者は必要な研摩
量に運さないし、後者は中和処理の必要性があり、又研
摩(1)処理上の問題等があるため旋盤による表皮除去
法に代わるまでには至っていない。一方、旋盤による方
法の改良提案もなされておシ、例えばバイト刃先カアル
ミニウムビレットの表面をならいながら、絶えず一定の
厚さを除去する方法がある。しかしながら、この方法で
はバイト刃先の研摩条件と加圧条件が豪雑になるという
欠点が伴う。
また、従来の諸法では、アルミニウムビレットの表面に
形成される、著しい高硬度を有する酸化アルミニウムが
バイト刃先、ブラシ等を摩耗させるので、刃先、ブラシ
勢の材質選択に工夫を要し、しかも切削又は研摩中に刃
先等が徐々に摩耗するので、1本のビレットについても
又数本のビレットを加工する場合KFi勿論、表皮除去
深さを一定に保つことは離しい。
一方、NaOHによる化学的研摩法は機械的研摩又は切
削方法に比較して、表皮が表面から一定の深さだけ除去
され九時点で研摩を中止することによ抄、表皮除去深さ
を著しい高精度で且つ一様に薄く制御できる利点がある
が、中和処理、水洗処理、その他廃液の処11&備が必
要となる点で実用化上の問題がある。
さらに、ビレット表皮除去技術を装置という面から見る
と、最も一般的旋盤を使用した装置では刃先の切削抵抗
に打ち勝つ回転力をビレットに付与しな叶ればならず、
またビレットの長手方向の曲シのために押出機側で必要
とする長さに切断され九定寸ビレットのみを処理対象と
していた。
本発明の目的は、以上の従来技術に鑑み、アルミニウム
ビレットの表皮除去方法において、該表皮除去条件を複
雑な手法で制御しなくとも表皮除去深さを著しい高精度
で制御し且つ著しく薄く、均一にできる新規な方法を提
供することを目的とする。
本発明は豪雑な機構を要せずにアル1ニウムビレツトの
表皮を安定して高精度で除去できる装置を提供すること
を目的とする。
本発明は、アルミニウムビレットの表皮の少なくとも酸
化皮膜形成部分をレーザービームの照射により除去する
ことを特像とするアルミニウムビレットの表皮除去方法
にある。
まえ、本発明は、アルミニウムビレットをその長軸の周
りに回転可能に保持するロールであって、その少なくと
も1個が駆動されるロールと、前記アルミニウムビレッ
トの長袖方向に変位可能に駆動手段It接続されたレー
ザービーム発生源と、前記ロールに保持されレーザービ
ームの照射を受ける位置に前記アルミニウムビレットを
搬入しそして咳位置から搬出する手段とを含んでなるア
ルミニウムビレットの表皮除去装置にもある。
一般に、レーザー加工は孔あけ、切断、溝切り及び溶1
1に算近活発に使用されるようになったが、レーザー加
工は従来アルミニウムの溶接又は切断の例には文献に記
載されているにとどまり、これに対し、薄い酸化アル(
=ラムにより亀実上被債されているアルミニウムの表面
を加工するためにレーザービームを使用したことが本発
明の大きなI#徴である。本発明者の知見によれば、数
ミクロンないし数10(クロンの厚さを有する酸化アル
ミニウムはレーザー照射後に完全に除去され、下地の金
属アルにラムが完全に露出していた。このようにレーザ
ービーム照射方法によれば、上記のように数建クロンな
いし数1O(クロンの厚さのアルミニウムビレットの表
皮を除去でき、従来のjII盤法では到底実現できない
ような極薄除去が可能となる。しかも、アルミニウムビ
レットの曲りあるいは径寸法その他のばらつきがあって
も、レーザービーム1体は本来径が小さく、tたレーザ
ービームの焦点距離が1011!買変動しても、表皮除
去厚さの変動は殆んどなく、押出素材として使用するに
は全くさしつかえのないl!菫である。
次に、レーザー発生機(源)はアルミニウムビレットと
非接触であり、とのために従来゛の接触方式、すなわち
刃物、ブラシ等を用いる方式の欠点は完全に消失する。
すなわち、アルミニウムビレットの長さ及び処理本数如
何Kかかわらず、操業中に表皮除去深さが減少すること
蝶なく、レーザー発生源とアルミニウムビレット表面部
との距離を正確に一定に保つ必要もなく、そのための制
御機構も省略でき、表皮除去エネルギ付与手段(刃物、
レーザー光源等)の性能劣化は全く問題にならない。し
たがって、本発明によると高歩留9が集塊される。
レーザービームによるアルミニウムビレットの表皮除去
は通常円形のアルミニウムビレットを回転させ、その全
面にレーザービームを照射する。
したがって全面の表皮を除去する点では従来法も本発明
も基本的には相違していない。また、レーザービームに
よる表皮除去目標厚さも従来のものとは相違なく、アル
ミニウムビレットの酸化皮膜を除去し、そしてその表面
に偏析層がありそしてそれを除去する必要ある場合はi
oo〜zootクロンの厚さで表皮を除去する。ここで
表皮除去厚さの制御方法は、レーザービームの径を太く
(細く)し且つ/又はレーザーの出力(レーザービーム
のエネルギ)を増加(減少)することにょシ尚該厚さを
多く(少なく)する方法による。
し〜ザーの種類としては通常レーザー加工に用いられる
固体レーザー(ルビー、YAG、等)及ヒ気体レーザー
(COs等)であれば特に制@はない。
なお連続及びパルスレーザ−の何れでもよいが、ハs、
x v −f −Jj好t Lい。次にレーザービーム
の径は0.1〜5簡の範囲、走査速度は1〜200蘭/
秒の範囲て表皮除去厚さ及び単位ビレット長処理時間に
よって定められる。
本発明方法で除去されるアルミニウムビレ、トの表皮部
は一部が蒸発し、殆んどは微粉末となり集塵装置が必要
となろう。
次に、図面により本発明方法・装置をさらに畦しく説明
する。
1141図及び第2図において、1は固定式レーザービ
ーム発生源、2はシャッター、4は集光レンズ、5は矢
印方向に回転しているアルきニウムビレットである。t
a1図においてレーザービームはアルばニウムビレット
5の表面の一点に集光されているが、アルミニウムビレ
ット5を矢印方向に回転させながら長手方向に移動させ
ると、全面が表皮除去処理される。なおこの場合、固定
式レーザー発生源がバ弄スレーザーであると、発光して
いる瞬間と発光していない瞬間があるが、アルミニウム
ビレット5の全表面で表皮が効率よく除去される。次に
、第2図では偏光鏡3を振動させることによって、レー
ザービームの実効直径を拡大している。この方法は、大
出力レーザーにて高能率表皮除去を行なう上で望ましい
なお、第1図及び第2図では図示されていないが、1本
のアルミニウムビレット5に対して複数個のレーザービ
ーム発生源1を配置してもよい。
またレンズ4は集光レンズでも拡大レンズでもよい。次
に、アルミニウムビレット5を長手方向に送る代シに、
レーザー発生源1′に移動させてもよい。さらに、特に
厚い除去が必要の場合は、ビレット表面にレーザー吸収
を高める皮膜を塗布してもよい。
以下、本発明の装置の具体例を第3図により説明する。
第3図において、アルミニウムビレット5はローラテー
ブル7により表皮除去の九めの定位t!itまで搬送さ
れ、次にエアシリンダー8に接続された上下動可能の昇
降テーブル9にょシ矢印方向に図示の位置まで引働けら
れる。而して、図示の位置でアルミニウムビレット5は
一対のロール】112により担持され、一方のロール1
1は自由ニ回転し、他の一方のロール12はモーター1
3によりベルト14を介して回転I/jA1j!Iされ
るようになっている。これらのロール11.12 の表
面には適当な擲が形成されてお夛、アルミニウムビレッ
ト5を摩擦回転せしめる。必要ならば1本以上の駆動又
は非駆動ロールを増設してもよい。レーザー発生源1は
、全体がモーター13又はそれに付設された減速機のシ
ャツ)15と作動的に連結され、ロール120回転に同
期して、図面で右方向に移動せしめられるようになって
おり、この結果アルミニウムビレット5の全外周がレー
ザー1:’ −416の照射を受ける。レーザー発生源
lはアル1ニウムビレツト5と非接触であるから、レー
ザー発生源lをアルミニウム材料の抵抗力に抗して駆動
する必要は全くない。
アルミニウムビレット5の表皮全体の除去が終了した時
は、昇降テーブル9を上昇させ、次にそのロール10を
回転させ、そして搬出チルプル17まで移動させる。
上記装置においては、アルミニウムビレット5が径のば
らつき又は曲り等が不可避のために、ビレットが偏心回
転することを許容でき、偏心回転に合わせてレーザービ
ーム発生源1とアルミニウムビレット5の赤面の間隔を
一定に保つ制御機構を具えなくとも、所定の薄い表皮部
を一様に除去できる点が大きな利点となる。すなわち、
レーザービーム発生源1は水平方向に、工場の床面(*
置の基底面)に対して単に平行に、移動しさえすれば良
い。また、旋盤でFi最小1.5 mの表皮除去が、酸
化皮膜又は偏析層の厚さ如何にかかわらず、必要であっ
九が、不発−では特別の制御機構なしで、最小で数iク
ロンの表皮除去が可能になった。
また、上記装置は特別の雰囲気下で運転するのではなく
、大気中にて運転することを前提としている。そこで、
アルミニウムは酸化され易い金属であるので、レーザー
ビームによりアルミニウムビレットの表面が溶融して、
酸化物が形成される懸念もあったが、以下説明する実施
例において、この酸化物形成は起こらないことを確認し
た。
実施例 6インチアル建ニウム(6063)  ビレットの一部
を切断して、表面から10ミクロン、20ミクロン及び
200 <クロンの表皮部をレーザービーム照射によυ
除去したところ、金属アルミニウムが露出していた。レ
ーザービーム照射条件は次のとうりであった。
(イ) レーザー装置 −YAGレーザ−(ロ) レー
ザー出力 −5OW (/→ 照射方法 −1〜2 KHzのパルスに)焦点
距離 −77±5箇 (ホ) レーザービーム径 −0,1〜Q、6諺
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図4本発明の詳細な説明図、館3図は本
発明の装置の一例を示すv!J面である。 l・・・レーザービーム発生源、2・・・シャッター、
5・・・アルミニウムビレット、7・・・ローラテーブ
ル、8・・・エアシリンダー、9・・・昇降テーブル、
11゜12・・・ロール、16・・・レーザービーム。 特許出願人 不二サッシ株式会社 特杵出顧代理人 弁理士 青水 朗 弁理士 WA  館 和才 弁理士 村 井 卓 雄 弁理士 山口昭之 $2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 アルミニウムビレットの表皮の少なくとも酸化皮
    膜形成部分をレーザービームの照射により除去すること
    を%徴とするアルミニウムビレットの表皮除去方法。 2、 アルミニウムビレットをその長軸の周りに回転可
    能に保持するロールであって、その少なくとも1個が駆
    動されるロールと、前記アルミニウムビレットの長軸方
    向に変位可能に駆動手段に接続されたレーザービーム発
    生源と、前記ロールに保持されレーザービームの照射を
    受ける位置に前記アルミニウムビレットを搬入しそして
    該位置から搬出する手段とを含んでなるアルミ;ウムビ
    レソトの嵌支除去装置。
JP57059760A 1982-04-12 1982-04-12 アルミニウムビレットの表皮除去方法 Granted JPS58179586A (ja)

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