JPS5934447B2 - ２段押出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は断面積Ａｏの素材から断面積ＡＲ，の製品を押
出し加工により製造する際に、押出断面積比（以下押出
比という）Ａｏ／ＡＲを、２段階（ＡＯ／ＡＭ）Ｘ（Ａ
Ｍ／ＡＨ）に分割し、第１段階の押出比ＡＯ／ＡＭは、
機械力を直接素材に加えるコンフォームなどの連続押出
様により実現し、第２段階の押出比ＡＭ／ＡＲ，は、素
材を流体圧により押出す静圧押出機により附与する組合
わせ２段階押出法を採用し、且両方式を密接一体化する
ことによって、原理の異なる両押出方式の長所は十分に
発揮させると共に、短所は相互に補完させて相乗効果に
より品質のすぐれた製品を一工程で押出すことを目的と
した２段押出装置に関するものである。

本発明は従来性われている金属又はプラスティックスな
どの押出し加工のすべてに応用することが可能であるが
、下記の場合にはその利用効果が特に大きい。

従来金属極細線の製造に際しては多大の困難があった。

例えば直径０．１ ｍｍ以下の極細線を在来の伸線技術
により製造する際には、断線の可能性が高く高度の伸線
技術が要求される。

たとえば１ｍ７／Ｌ径から０．０５ｍｍ径までの伸線に
さえ４０回以上の繰返し伸線を要し、多数の機械を使用
しなければならないので生産性が悪いのみならず人件費
もかさむ。

かつ材質によっては中間焼鈍を数回要するなど益々コス
トが高くなっていた。

然るに本発明によれば、前記設例のものはｌ工程で製造
可能であり、焼鈍の必要なく、断線のおそれもないなど
前記問題点を悉く解決できる。

また金属の加工において複雑な断面形状の形材、棒材、
線材の製造製品の断面局長をＳ、断面積をＡとすれば、
周長比Ｓ／Ａの大きいほど引抜き、押出しなどの加工は
困難である。

何故ならばダイスと材料間の摩擦抵抗が大きく、それに
ともない生じる材料内部の剪断歪も太きいため、両者の
影響が加重し加エエネルキーが増大することが原因とな
り、加工を困難とするのである。

本発明では、複雑な形状の成形は第２段階の静圧押出し
で実施するので、断面形状のいかんにかかわらず、ダイ
スと材料間の摩擦は微小であるため、複雑な断面形状の
製品を押出して製造することが可能である。

更に本発明では第２段押出しを静圧押出しにより行うの
で、３方向主応力が圧縮応力であり、しかも附加的剪断
歪を極小に保つ条件が満され、割れの発生の可能性が低
いのである。

従来知られている通常の押出し方法（ラムなどで材料素
材に押出力を直接加える）では、工具と材料との摩擦の
影響に打勝つために大きな押出力を要し、大きな押出し
比で成形することは押出力が過大となり実現に困難があ
る。

またコンフォーム法など、最近開発途上にある素材を摩
擦力により連続補給する押出し方式では、一般に押出比
は比較的小であり、また表面の品質が不十分であるから
その向上が技術課題となっている。

一方静圧押出し法の場合は、押出し油の圧力を十分高く
すれば大きな押出し比の実現は可能であり、押出し材の
表面性状の改善も可能であるが、高圧容器であるコンテ
−の直径を犬にするには技術上の制約が多々あるのみな
らず、押出し中に高圧油の中へ素材を送入する実用技術
は未だ確立されていない。

したがって単重の大きい製品の静圧押出しは実現してい
ない。

本発明の方式では、第１段と第２段とに押出し比を分配
して、それぞれの欠点を避けているために、上記の問題
点がすべて解決される。

然るに本発明は機械力による押出機と静圧による押出機
とを直接連接連結したので次のような幾多の効果がある
。

本発明では静圧押出しは仕上げ加工用として使用するの
で、すでに第１段押出しで材料断面積が縮小している上
に、第１段押出しで送込まれた材料を、コンテナー内で
滞留させることなくただちに連続的に押出す。

したがって静圧押出し用コンテナーは内径・長さともに
きわめて小形にし得る。

また静圧押出しにより全押出比を加える場合に較べて、
押出し比が小なるため、必要な押出圧力ははるかに低圧
でよいことになる。

また静圧押出し圧力（コンテナー内油圧）は広範囲の実
験結果により下記の式で高精度で求められる（神戸製鋼
技報ＶｏＩ２２、扁３） アルミ合金Ｐｅ＝（３，９４Ｈｖ＋９２０ ）ＡｎＲ％
銅合金 Ｐｃｍ（７５Ｈｖ＋１０００ ）ｌｎＲ％鉄
鋼合金 Ｐｃｍ（５６，５Ｈｖ＋２１０）ＡｎＲ’ｉた
だし Ｐｅ二押出し油圧 鷺？ Ｈｖ＝ウイツカース硬度 Ｒ二押量し比（押出し前断面積／押 出し後断面積） 各種の材料の押出し圧力Ｐｅを第１図〜第３図に示す。

上記の値は常温の押出圧力であって、高温では材料の変
形抵抗の低下に応じてより低圧で押出し可能である。

いずれの場合も、押出圧力は押出し比Ｒの影響を受け、
上式に示すようにｌｎＲに比例する。

Ｒ＝１００の場合 ７ｎＲ＝４．６ Ｒ＝５ の場合 １ｎＲ＝ １．６ Ｒ＝２ の場合 ＡｎＲ＝ ０．６ Ｐたとえば、全
押出比Ｒ＝ＡＯ／ＡＩ、＝１００を静圧押出のみで１回
に与える場合に較べて、第１段の機械力による押出しで
、押出し比Ｒｒ −Ａｏ／ＡＭ＝２０を、第２段の静圧
押出しで押出し比Ｒ２二ＡＭ／Ａｎ、＝５をそれぞれ与
えて、合成効果としてＲ＝Ｒ＋ＸＲ２＝（Ａｏ／ＡＭ）
Ｘ（ＡＭ／Ａｒｔ）＝Ａｏ／ＡＲを与える場合には、第
２段の静圧押出しで加えるべき押出圧力は、次のように
ほぼ３５饅に低下する。

ｌｎ５／ｄｎ １００＝ １．６／４．６ ＝０．３５
現在知られている静圧押出し装置において、コンテナー
の強度により許容最高圧が制限され、押出し比に限度が
あることが実用上の大きな問題点であるから、本発明に
より静圧押出しに要求される押出し圧力の大巾低下が実
現することの利益は甚だ大きい。

次に静圧押出し用コンテナーの寸法縮少について説明す
る。

全押出比 Ｒ＝ＡＱ／Ａｉ＝ｌＯＯ第１段押出し
比Ｒｌ ＝ＡＯ／ＡＭ＝ ２０第２段押出し比Ｒ２＝Ａ
Ｍ／ＡＲ＝５ 上記条件の場合を例にとれば、コンテナーに収納すべき
材料の断面積は、本発明の方式ではＡＭ、全押出比を静
圧押出しのみで与える場合にはＡＯである。

コンテナーの断面積は近似的には材料断面積に比例する
と考えられ、コンテナーの内径は下記のように約％に大
巾縮少される。

ｊ−／（弓＝０．２２ 超高圧コンテナーは、直径の犬なものほど設計、製作が
困難なことは周知の事実であるから、本発明実施の場合
のコンテナー寸法縮少の利益はきわめて太きい。

また本発明における第１段の機械力による押出し装置は
、第２段の静圧押出しへの中間素材を供給する役割を分
担するものであるため前記のように、第１段押出比Ｒ１
＝Ａｏ／ＡＭは全押出比Ｒ−Ａｏ／ＡＲよりも小である
。

したがって、全押出比を機械力により与える場合に較べ
て、押出荷重を低減することが可能であって、負荷装置
の小形化を計ることができる。

一般に押出力は次式であたえられる ｒｔ＝（Ａｏ ＡＭ）／ＡＯ＝ｌ ｌ／ＲＩＰ＝ＡＱ
Ｐ。

ｐ＝押出力 Ｐ、＝素材単位断面積当り押出圧力σｙ二
材料の降伏応力 ｒｌ−断面積減少率り一素材・コンテ
ナー接触長 Ｄ−コンテナー内径 Ｐｅ−ダイス出口側圧力（この場合は静圧押出し油圧） ａ＝Ｐｅの影響係数（０＜ａ＜１である）素材とコンテ
ナーとの接触長の影響は、本発明・の方式と在来方式と
の比較のためには必要がないので省略し、上式を書代え
ると、 なり、押出し比に応じて、押出圧力は下表及び第４図の
ように変化する Ｒ、 Ｐ。

５ Ｐ、 ＝２．８５ｃｒｙ＋ａＰｅ １０ Ｐ、＝３．８２ｃｒｙ＋ａＰｅ ２０ Ｐ、＝４．９０σｙ＋ａＰｅ ４０ Ｐ１＝６．３１σｙ＋ａＰｅ １００ Ｐ、 ＝８．９６ｃｒｙ＋ａＰｅしたがって
、押出比Ｒ二１００をＲ，＝２０で置換えることが可能
であれば、押出圧力は上式の差から （Ｐｌ）Ｒ：１ｏｏ−（Ｐｌ）Ｒ−２０−（８９６−４
９０）σｙ二４．０６σｙの大巾低下が実現する。

在来法による単純押出しの場合には、ダイス出口で材料
は空中に押出されＰｅ二〇であるが、本発明の方進では
静圧押出圧力Ｐｅのコンテナー内へ押出されるから、在
来方法に較べて本発明の場合の押出圧力の真の低下は ４．０６ ａ ｙ−ａ Ｐ ｅ となるが、ａ＜１であるので、静圧押出しの油圧中に押
出すとしても押出力は低減する場合の方が多い。

一方静圧押出しの利点は、複雑な断面形状材の押出し可
能、表面性状の優秀、残留応力の小、などであり、この
長所を実現するためには大押出比は必ずしも必要としな
い。

しかし素材の連続送込みが現在では不可能なため、製品
の単重を要求値以上にするため大径の素材からの大押出
比をやむを得ず採用し、これが実用技術としての多くの
困難を招来している。

本発明では、静圧押出しの長所を実現するための必要最
小限度の静圧押出比を採用したことにより、静圧押出し
の抑圧が低圧であるため静圧押出コンテナー内への材料
の押込みは容易になり且安定して行われ、また第１段の
押出しダイスと材料とは高い圧力で押着けられているの
で、当該部における油のシールも完全に保たれる。

特に第１段押出しにコンフォームなどの連続押出し装置
を用いて本発明を実施した場合には、無限長の静圧押出
し材を製造できる。

また静圧押出（第２段押出し）コンテナーには潤滑油兼
押出し油を送入するが、本発明においては油を循環させ
、また送入管路の途中に加熱及び冷却装置を設は且コン
テナー内油淵を計測して、油の温度を希望値に維持し得
る機能を具えている。

したがって、第１段の機械力による押出材の温度のいか
んにかかわらず、第２段の静圧押出しにおいて、冷却あ
るいは加熱して、製品の品質の要求に応じて、冷間、温
間、熱間押出しを実施することが可能である。

即ち本発明によれば、コンフォームなどの摩擦押出機の
ンユーコンテナー内の素材に押出ラム又はホイールコン
テナーによって高圧を与えて、素材を第１段の押出ダイ
スより押し出し、当該押出ダイスの外側へ連設した高圧
媒液入りコンテナー内へ連続的に押し出す。

ついで前記高圧媒液中へ押出成形された中間製品を前記
高圧媒液（例えば高圧油）の加圧力によって更に第２段
の押出ダイスより連続的に押出すことにより、断面形状
の複雑な製品であっても、また大きな押出比をもつもの
であっても、前記−回の押出加工によって素材から完成
品を得ることができる。

また本発明の高圧媒液は循環させてあり、その間に目的
の温度に加温又は冷却できるから、前記静圧押出加工に
際し素材又は製品の求めに応じ冷却押出し、温間押出し
又は熱間押出しの倒れでも選択できる利点がある。

また前記のような理由により高圧媒液のコンテナーを著
しく小型化し、かつ比較的低圧作動が可能であるから、
静圧押出しの利点を十分利用して比較的廉価に押出加工
ができると共に、表面の状態が良好でかつ内部歪を有し
ない良品質の製品を連続的に得ることができる。

また従来素材に直接機械力を加えて押出し加工する場合
には、押出比に著しい制約があるのみならず、表面劣化
の防止などを必須要件としたけれども、本発明によれば
静圧押出しを連続的に行う為に表面状態は良好になるな
どの利点がある。

従って機械力利用の押出し加工又は静圧押出し加工の夫
々の単独加工では到底得られなかった効果を比較的容易
に実現できるのである。

次に本発明を第５図の実施装置について説明する。

第５図の実施装置はシューコンテナー１にホイールコン
テナー２を組み合せて、両コンテナーの空隙部へ素材３
を供給し、シューコンテナー１の一側（第５図中左側）
に固定した押出しダイス４から素材を連続押出成形しよ
うとするものである。

前記押出しダイス４の外側には高圧媒液５のコンテナー
６の一側（第５図中右側）が当接連設しである。

前記コンテナー６に高圧媒液の供給口１と高圧媒液の排
出口８を設けると共に、コンテナー６の左側端部に押出
しダイス９を固定しである。

前記高圧媒液５の供給口Ｉと排出口８とは高圧媒液の循
環用の配管１０によって連結され、前記配管１０に高圧
ポンプ１１が介装され、高圧ポンプ１１の前後に第１．
第２の加熱装置１２゜１３および第１．第２の冷却装置
１４，１５が介装しである。

上記実施装置において、ホイールコンテナー１を第５図
中矢示１６の方向へ回転すると、ホイールコンテナー１
と素材３との摩擦によって素材３を押出しダイス４から
押出成形する。

このようにして押出された中間素材１７は高圧媒液内を
通過し、高圧媒液５の高圧力を受けて押出しダイス９か
ら押出成形され、外界に取出される。

前記実施装置によれば、素材は連続的に供給できるので
、製品も連続的に成形され、必要長の長尺製品を無端で
連続生産できる。

前記実施例においては、摩擦押出装置としてコンフォー
ム押出機について説明したが、これに限定されることな
く、他の摩擦押出装置を連結しても同様の作用効果を期
待することができる。

即ち本発明によれば、摩擦押出機のダイスに静圧押出機
用高圧コンテナーの材料送入側を連結したので、摩擦押
出装置の問題点とされている製品の表面性を改善し得る
と共に、静圧押出機の要件とされている使用圧力の超高
圧化を可及的に軽減し、超高圧によるコンテナー構成上
の問題点および材料供給上の問題点を悉く改善し、表面
性のよい製品を連続的に製造し得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はアルミニューム合金の静水圧押出時の押出圧と
押出比のグラフ、第２図は銅合金の静水圧押出時の押出
圧と押出比のグラフ、第３図は各種鋼の静水圧押出し時
の押出圧と押出比のグラフ、第４図は直角ダイスを用い
た定常押出しにおける押出し圧力と断面減少比のグラフ
、第５図は本発明の実施装置の一部断面図、第６図は同
じく第５図中矢示１６の一部端面図である。 １・・・・・・シューコンテナー、２・・・・・・ホイ
ールコンテナー、３・・・・・・素材、４・・・・・・
ダイス、５・・−・・−高圧媒液、９・・・・・・押出
しダイス、１１・・・・・・高圧ポンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 摩擦押出機のダイスに静圧押出機用高圧コンテナー
   の材料送入側を連結したことを特徴とする２段押出装置
   。 ２ 摩擦押出機はシューコンテナーとホイールコンテナ
   ーとよりなるコンフォーム押出機とした特許請求の範囲
   第１項記載の２段押出装置。 ３ 摩擦押出機のダイスに高圧ポンプおよび高圧媒液の
   温度調整装置を介装した高圧媒液の循環回路を備えた静
   圧押出機用高圧コンテナーの材料送入側を連結したこと
   を特徴とする２段押出装置。