JPS62282722A

JPS62282722A - 三次元形状変化を有する押出材の製造方法

Info

Publication number: JPS62282722A
Application number: JP12498186A
Authority: JP
Inventors: Eiji Sugio; 杉尾　栄治; Masahito Nakamura; 仁人中村; Masakazu Tanigawa; 正和谷川
Original assignee: Showa Aluminum Corp
Current assignee: Altemira Co Ltd
Priority date: 1986-05-29
Filing date: 1986-05-29
Publication date: 1987-12-08
Anticipated expiration: 2010-08-02
Also published as: JPH0771691B2

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】３、発明の詳細な説明産業上の利用分野この発明は、三次元形状変化を有する押出材の製造方法
、更に詳しくは、構造材として使用されるような押出材
であって、長さ方向においてその断面形状（大きさを含
む）が規則的または不規則な周期において繰返し変化し
たアルミニウムまたはアルミニウム合金等の主として金
属製の押出材に関する。

従来の技術と問題点アルミニウムその他の金属の中空押出材の製造は、第１
３図に示すように押出材の外形を定める雌型（２１）と
、そのベアリング部（２１ａ　）に対向して内面形状を
定めるベアリング部（２２ａ）をもった中子あるいはマ
ンドレルからなる雄型（２２）とが組合わされたダイス
（２０）を用い、上記雌雄両型（２１）　　（２２）間
の押出方向に指向した環状の隙間（２３）でメタルフロ
ーを制御し、所定断面形状の押出材（２４）を連続的に
成形するのが一般的である。

このような本来の押出し成形法は、雌型（２１）と雄型
（２２）の各ベアリング部（２１ａ　）　　（２２ａ　
）で押出材（２４）の最終製品形状を決定ずけるもので
あり、このことは断面形状の均整な定型材料を得るのに
有利である反面、逆に特定のダイスを用いるときは当然
のことながら常に形状の一定なものしか製造することが
できない。このため、例えばカーポート支柱、フェンス
支柱、家具類の脚等の用途において長さ方向に断面形状
の変化した装飾性に優れた管材をつくるような場合には
、中空押出材に更にスェージング加工、バルジ加工、ビ
ーディング加工等の二次加工を施して三次元形状変化を
付与することが行われていた。もとより斯る方法による
ときは、２段階の加工工程を要してコスト高につく憾み
を払拭し得ないものであった。

この発明は、上記のような従来技術の背景のもと、基本
的には押出法を採用するものでありながら、押出材の断
面形状のコントロール技法を根本的に変革して、従来法
では不可能であったような押出材、即ち長さ方向に断面
形状の変化した押出材を高能率に製造しうる方法を提供
しようとするものである。

問題点を解決する為の手段この発明は、ダイスのメタルフロー間隙を、押出し方向
、即ちダイス孔の軸線方向に対して求心方向に指向させ
た環状通路として構成し、押出材の断面形状をダイスか
ら押出された後にその前方位置の空間内で最終的に定め
るものとすることを基礎とし、押出速度を単位時間毎に
漸増及び漸減変化せしめることにより、結果的に押出材
の断面形状を長さ方向に規則的または不規則的に繰返し
変化せしめたものとする押出方法を提案するものである
。

即ち、この発明は、雌型内に、そのダイス孔のベアリン
グ部よりコンテナ方向へ退入した位置に先端部を位置せ
しめて雄型を配置した押出ダイスを用い、上記雌型内面
と雄型先端面との間に形成される環状のメタルフロー間
隙を通じて金属材料のメタルフローをダイス孔の軸線に
対して求心方向に指向させた態様に押出し操作を行うこ
とにより、押出材の最終的な断面形状を前記ベアリング
部から離れたその前方位置において自己規定せしめるも
のとなすと共に、しかも前記押出操作に際し、押出し速
度を所定の単位時間毎に漸増および漸減せしめることに
より、押出材の長手方向に断面形状を異にした膨大部と
縮小部とを規則的または不規則的に繰返し形成せしめる
ことを特徴とする、三次元形状変化を有する押出材の製
造方法を要旨とするものである。

これを更に添附図面に基づいて詳しく説明すれば次のと
おりである。

この発明においては、押出しダイスとして第１図及び第
２図に示すようなポートホール型のものを用いることも
あるし、あるいは第９図に示すようなマンドレル式のも
のを用いることもある。

第１図および第２図に示すポートホール型ダイスにおい
て、（１）は雌型、（２）はそれに組合わされて中子部
分が雌型内に突出状態に設置される雄型である。雌型（
１）には従来のダイスと同じく、ダイス孔（４）に垂直
にベアリング部（３）が設けられている。ただ、雄型（
２）は従来の一般的なダイスと異なり、その先端部がベ
アリング部を有しないものとなされ、かつその先端面を
雌型（１）のベアリング部（３）よりコンテナ（５）の
方向へ退入した位置に位置せしめたものとなされ、もっ
て、該先端面と雌型（１）の内面との間にダイス孔（４
）の軸線に対して略直角な環状のメタルフロー間ｌＩｌ
！（６）を形成したものとなされているこの発明の１つ
の実施態様によれば、上記のようなダイス（Ａ）を用い
て金属材料（Ｍ　）、特に例えばアルミニウムまたはそ
の合金を熱間で押出し成形する。而してステムを前進さ
せビレットに所定の押圧力を加えると、金属材料（Ｍ）
はメタルフロー間隙（６）を通ってダイス孔（４）内に
向け、求心方向に所定の流れ速度で流出し、ベアリング
部（３）から離れたのちの空間部内で縮径挙動を示して
最終形状に付形される。この最終形状は、ダイス（Ａ）
の設計はもとより、押出速度、圧力、温度等の押出操作
条件によって左右され、なかでも特に押出速度によって
支配的な影響を受ける。ここに、押出速度を速くすれば
するほど、ダイス孔（４）のベアリング部（３）から出
たのちの押出材料の縮径挙動、即ちメタルフローの求心
方向への移動量が大きいものとなり、結果的に押出材（
Ｂ）の断面が縮小されたものとなる。逆に押出速度が遅
くなればなるほど、上記縮径挙動が小さいものとなるた
め、押出材（Ｂ）は相対的に断面の大きいものとして成
形される。

そこで、この発明においては、このような成形原理を利
用し、所定の単位時間毎に押出速度を連続的に漸次増大
し、そしてまた漸次減少せしめることにより、第５図に
示すように押出材（Ｂ）の長手方向に膨大部（１３）と
縮小部（１４）を繰返し連続的に形成せしめるものであ
る。この繰返しは、一定の長さ毎に、従ってまた一定の
時間毎に規則的なものとすることもあるし、押出材の用
途によっては不規則なものとしても良い。

ところで、第１図およびＴＸ２図に示されるようなポー
トホール型ダイス（Ａ）を用いる場合、雄型の開口部分
（２ａ）と、放射状リブ（２ｂ）の存する部分とでは、
メタルフロー間隙（６）に到達する金属材料（Ａ）の流
れ速度が異なるものとなる。即ち、放射状リブ（２ｂ）
を経由してその両側から流れてくる金属材料が合流して
圧着する部分については、前記開口部分（２ａ）を経て
ストレートにメタルフロー間隙（６）から流出される部
分よりメタルフロー速度が遅れるため、押出速度を速く
すればするほど上記の流れ速度差が大となる。その結果
、押出速度をゆっくりと遅く設定した場合には、第６図
に示されるように、膨大部（１３）でしかも断面形状が
円形の部分が形成されるのに対し、押出速度を速くする
に従って、第７図呼び第８図に示すように圧着部（７）
が外方に張り出し、それらの間の中間部分（８）が内方
に湾曲状に入り込んだ断面形状の縮小部（１４）が成形
される。

上記のような押出し成形を可能とするためのダイス（Ａ
）の設計は、必要的な事項として、前記のように雌型（
１）のベアリング部（３）より雄型（２）の作用先端面
が退入位置に配置され、両者間にダイス孔（４）の軸線
に対して垂直ないし傾斜したメタルフロー間隙（６）を
形成していることである。このためには第５図に示すよ
うに少なくともメタルフロー間隙（６）の幅（１）と、
ベアリング部（３）の口径（ＤＩ）との関係が、Ｄ≧２ｔであり、かつまた上記口径（Ｄ［）と雄型（２）の先端
部の直径（Ｄ２）との関係がＤ２　＞Ｄｌであることを要する。とくに、全長に亘って中空状の押
出材（Ｂ）を得る目的のもとにおいては、実験の結果か
ら解明され得たところによれば、Ｄ２−Ｄｉ、１ｔ〜４ｔに設定することが好ましい。また、ベアリング部（３）
は、メタルフローの円滑性を上げるために雄型（２）と
対向する側の端線部に丸味をつけたものとすることが望
ましく、更には、初期の押出しを円滑に行なわせるため
に、雄型の先端部中央に裾部のなだらかに傾斜したピラ
ミッド型ないしは山形の凸部（９）を形成することが望
ましい。

この発明はまた前述のようにマンドレル方式によるダイ
ス（Ａ−）を用いて実施することも可能である。この例
を第９図に示す。同図において（１１）は雌型、（１２
）はマンドレルの先端チップ部分を示す。このダイスを
用いて押出材（Ｂ−）を押出成形する場合押出材（Ｂ゛
）は、遅い速度での押出しにより形成される膨大部（１
３）及び速い速度での押出しにより形成される縮小部（
１４）がともに第１１図及び第１２図に示されるように
円形ないしはその他ダイスの押出口形状に対応した相似
断面形状のものとして成形される。

発明の効果この発明による押出材の製造方法は上述のように、押出
成形の方法を採用するものでありながら、押出材の形状
を、ダイス孔のベアリング部で規定するのではなしに、
ベアリング部を離れたのちの空間内でメタルフロー速度
との関係によって自己規定せしめると共に、押出速度を
脈動的に所定時間毎に漸増及び漸減変化せしめることに
より、押出材の長手方向にその断面形状を変化させる。

従って断面形状が長さ方向の各部において変化した三次
元形状変化を有する中空棒状材料を、押出成形法のみに
よって極めて高能率に製造できる。このため、従来の管
材を三次加工してつくる異形断面材に較べ、製造コスト
を顕著に低減しうる。

また、この発明の製造方法では、押出材の表面にベアリ
ング部との摺接に基づく筋や傷、あるいはムシレ等が残
存形成されることがなく、表面性状を極めて滑らかな状
態に成形し得る。

従って、愈々表面の美麗な装飾性に優れた押出材を得る
ことができる。

また、ベアリング部に苛酷な金属材料との摺接摩擦力を
負荷することがないので、その早期摩擦を防ぎ、ダイス
の寿命を増大しうる。

更に、前述のようにメタルフローによって押出材の断面
形状をダイス孔から出たのちに自己規定せしめる成形法
によるものであるため、押出条件、殊に押出速度の変化
によって単一のダイスを用いながら押出形状を異にした
各種の押出材を、更にはダイス孔の形状とは異なった異
形断面形状の押出材をも成形することが可能となる。

実施例実施例１押出しダイスとして第１図及び第２図に示されるような
ボートホール型のものを用いた。そして該ダイスの仕様
は、雌型（１）のベアリング部ロ径：Ｄ１−３６ｓ＋ｓ
雄型（２）の先端部の直径：　Ｄ２−５６ｉｍ、メタル
フロー間隙（６）の幅：ｔ−３，３Ｍに設定した。

そして、Ａ６０６３合金からなる直径１８０Ｍのアルミ
ニウム合金ビレットを押出機のコンテナに予熱して装填
し、押出温度を５００℃に設定した状態で、押出速度（
製品スピード）を５〜２０　ｍ／ｗｉｎの範囲で０．１
分間毎に漸増及び漸減変化させる条件のもとて押出しを
行った。

これにより、得られた中空押出材は、長さ１００ｃｍ毎
に断面形状の大きい膨大部と、断面形状の相対的に小さ
い縮小部とを交番的に有するものであり、膨大部の断面
形状はほぼ真円形状であるのに対し、縮小部のそれは第
８図に示されるような異形断面形状を呈するものであっ
た。

また、その肉厚は膨大部において３．２＃、縮小部にお
いて２．１ｍであり、両部の平均径は真円換算において
膨大部は外径３２ｍ、縮小部は外径２６ｍｍのものであ
った。

実施例２押出しダイスとして第９図に示すようなマンドレル型の
ものを用いた。ここに、雌型（１１）はベアリング部の
口径：Ｄｌ−８４ｍｍ、マンドレル（１２）の先端部の
直径：Ｄ２＝１３０ｍｍ。

メタル７０−間隙の幅：ｔ−６，０ｍｍとした。

そして、Ａ６０６３合金からなる直径３０５麿のアルミ
ニウム合金ビレットを押出機のコンテナに余熱して装填
し、押出温度５２０℃にて、押出速度（製品スピード）
を５〜２０７７Ｌ／ｍｉｎの範囲で０．　１分間毎に漸
増及び漸減変化させる条件のもとて押出しを実施した。

これにより得られた中空押出材は、第１０図に見られる
ように長さ１００ｃＩＮ毎にいずれも円形断面の径大部
と縮小部とが交番的にあられれたものであった。また、
その径大部は、肉厚５゜８ｍｍ５外径１２ｍｍであり、
径小部は肉厚３．５調、外径６０ｍｍであった。

【図面の簡単な説明】

第１図はボートホール型ダイスを使用して行う場合のこ
の発明の実施態様を示す押出ダイス部分の断面図（第２
図１−１線に沿う断面）、第２図は同押出ダイスの正面
図（第１図■−■線に沿う矢視）、第３図は押出し途上
の状態でのダイス孔部でのメタルフローの状態を示す要
部断面図、第４図はダイスの設計仕様状態の説明図、第
５図は第１図のダイスをもって製造される押出材の一例
の一部破砕側面図、第６図、第７図及び第８図はそれぞ
れ第５図Ｖｌ−Ｖｌ線、■−■線及び■−■線の断面図
、第９図はポートホール型ダイスによる押出成形状態を
示す断面図、第１０図は第９図のダイスをもって製造さ
れる押出材の一例の一部破砕側面図、第１１図及び第１
２図は第１０図ＸＩ　−ＸＩ線及びＸＩ−ＸＩ線の断面
図、第１３図は従来の一般的な押出成形技術による成形
状態を示すダイス部の断面図である。（Ａ）（Ａ−）・・・押出ダイス、（１）　　（１１）
・・・雌型、（２）　　（１２）・・・雄型、（３）・
・・ベアリング部、（４）・・・ダイス孔、（６）・・
・メタルフロー間隙、（１３）・・・膨大部、（１４）
・・・縮小部、（Ｂ）（Ｂ−）・・・押出材。以上第１図第４図第５図第６図　第７図　第８図区＋ＩＨ第９図手続補正書１．事件の表示昭和６１年　特許願　第１２４９８１号２、発明の名称三次元形状変化を有する押出材の製造方法３、補正をす
る者事件との関係　　特許出願人住所　　　堺市海山町６丁２２４番地名　称　　　　昭和アルミニウム株式会社代表者　石　
井　　　親４、代理人住所　　　大阪市南区鰻谷中之町７２番４５、補正命令
の日付　　（自発補正）６、補正により増加する発明の数８、補正の内容（１）　明細書の特許請求の範囲を別紙のとおり補正す
る。（２）　明細書第１１頁下から第２行の「三次加工」を
「二次加工」と訂正する。以上特許請求の範囲（１）　雌型内に、そのダイス孔のベアリング部よりコ
ンテナ方向へ退入した位置に先端部を位置せしめて雄型
を配置した押出ダイスを用い、上記雌型内面と雄型先端
面との間に形成される環状のメタルフロー間隙を通じて
金属材料のメタルフローをダイス孔の軸線に対して求心
方向に指向させた態様に押出し操作を行うことにより、
押出材の最終的な断面形状を前記ベアリング部から離れ
たその前方位置において自己規定せしめるものとなすと
共に、しかも前記押出操作に際し、押出し速度を所定の
単位時間毎に漸増および漸減せしめることにより、押出
材の長手方向に断面形状を異にした膨大部と縮小部とを
規則的または不規則的に繰返し形成せしめることを特徴
とする、三次元形状変化を有する押出材の製造方法。（２）　押出用の金属材料として、アルミニウムまたは
アルミニウム合金が用いられる特許請求の範囲第１項記
載の三次元形状変化を有する押出材の製造方法。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）雌型内に、そのダイス孔のベアリング部よりコン
テナ方向へ退入した位置に先端部を位置せしめて雄型を
配置した押出ダイスを用い、上記雌型内面と雄型先端面
との間に形成される環状のメタルフロー間隙を通じて金
属材料のメタルフローをダイス孔の軸線に対して求心方
向に指向させた態様に押出し操作を行うことにより、押
出材の最終的な断面形状を前記ベアリング部から離れた
その前方位置において自己規定せしめるものとなすと共
に、しかも前記押出操作に際し、押出し速度を所定の単
位時間毎に漸増および漸減せしめることにより、押出材
の長手方向に断面形状を異にした膨大部と縮小部とを規
則的または不規則的に繰返し形成せしめることを特徴と
する、三次元形状変化を有する押出材の製造方法。
（２）押出用の金属材料として、アルミニウムまたはア
ルミニウム合金が用いられる特許請求の範囲第１項記載
のテーパー管の製造方法。