JPS6362287B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は黄銅管の高温静水圧押出し方法に係
り、特に押出し後少ない抽伸工程で表面性状の良
好な最終製品を得ることができるようにした方法
に関する。 近年黄銅管の製造手段として、ビレツトを熱間
で押出し、その後押出し材を引抜く方法が確立さ
れつつある。この場合、その最終製品の機械的性
質、表面性状は、熱間押出し後の冷間加工、焼鈍
によつて調整されるが、特にその表面性状につい
ては各加工段階での結晶粒径に依存するものであ
る。 例えば、従来法でアルミ黄銅を熱間押出し（ビ
レツト加熱温度900℃、押出比20）した場合、押
出し材の結晶粒径は0.08〜0.15mmであつて、これ
を減面率40〜50％で１回抽伸すると、表面には多
数の凹凸が生じる。また２回抽伸後800℃で焼鈍
すれば、その結晶粒径は0.035〜0.05mmになる。
そして、これをさらに減面率40％程度で抽伸する
と、表面に光択のある良好な製品が得られる。こ
のように熱間押出し材の結晶粒径とその後の加工
履歴は、最終製品の表面性状に非常に大きな影響
を与えることが知られる。 高温静水圧押出しを利用して銅合金管を押出す
場合では、従来法よりも大きな押出比で能率よく
押出しできるのが１つの特徴であるが、その生産
能率を向上するためには、押出したままあるいは
押出し後１伸乃至２伸の少ない抽伸パス数で最終
製品に仕上げることが要求される。しかるに、上
記の如く、押出し材の結晶粒が粗である場合に
は、１伸、２伸程度の抽伸パス数では表面の凹凸
が著しく大きくなり、実質的に最終製品に仕上げ
ることはできない。 本発明は上記技術的課題に鑑み、黄銅管を高温
静水圧押出しした後、１伸あるいは２伸の少ない
抽伸工程で確実に表面性状のよい最終製品が得ら
れる押出条件を確立する目的をもつて為されたも
のであり、その特徴とするところは、500℃乃至
800℃に加熱されたビレツトを高温静水圧押出し
によつてダイスより押出した後、該押出し材を、
ダイス出口に設けた冷却域において、冷却速度
350℃／sec以上でかつ冷却域通過後の温度が500
℃以下となる条件の下に冷却して、押出材の結晶
粒径を0.05mm以下にする点にある。 本発明者は黄銅管について種々の条件で高温静
水圧押出しを行ない検討した結果、上記の目的を
達成するための必要な押出条件として、押出し材
の結晶粒径が0.05mm以下であればよいこと、また
アルミブラスの場合にそれを満足させるために
は、第６図に示す如く、押出し材をダイス出口で
冷却しその冷却域を通過したところで温度が500
℃以下になつていること、さらに押出し材の表面
に欠陥が生じないようにするには830℃以下のビ
レツト加熱温度が必要であり、好ましくは800℃
以下であること、等が見出された。 以下これらの押出条件について詳述して行く。
そこで今、本発明の実施に供するための装置一例
を第６図について簡単に説明しておく。第６図は
高温静水圧押出プレスにおける押出側付近の装置
概要を現わし、図中１はコンテナ、２はダイスで
あり、コンテナ１内にチヤージされたビレツト３
はステム４から圧力媒体５を介してダイス２より
順次押出されて行く。一方ダイス背面側には、ガ
イドチユーブ６が延設されてあると共に、その出
口に接続して適宜長さの水冷冷却域７が設けられ
てあり、ダイス２からの押出し材８は順次この冷
却域７中を通過するように構成されてある。 しかして、まず冷間加工率、表面肌あれとの関
係から押出素管（押出し材）に求められる結晶粒
径について検討考察する。第１図は種々の結晶粒
径をもつアルミブラス製押出素管を直径25〜72mm
の範囲で１〜４パス抽伸し、その場合の各表面状
況を判別した結果を示すものである。この結果よ
り、結晶粒径が0.07〜0.10mmの範囲にある押出素
管を使用する場合では、３パス以上の抽伸が必要
であるが、結晶粒径が0.05mm以下の場合では、１
〜２パスで良好な表面性状のものが得られること
が判る。 第２図は、抽伸前後の管材の組織を示す顕微鏡
写真であり、抽伸前の素管として、ANPビレツ
トを800℃に昇温し、押出し比33、ステム速度50
mm／ｓで押出された押出素管を用いる。第２図ａ
１は前記ビレツトを押出し後、冷却速度が大で
500℃以下に冷却した場合の押出素管の総断面の
組織を示す顕微鏡写真で、この場合、結晶粒度は
0.02〜0.025mmであつた。第２図ａ２は、組織が
第２図ａ１である前記押出素管を、減面率39.2％
で第１抽伸のみを行なつた場合の抽伸管の総断面
の組織を示す顕微鏡写真、第２図ａ３は、組織が
第２図ａ２である前記抽伸管の表面の組織を示す
顕微鏡写真であり、その表面肌は良好であつた。
第２図ｂ１は、前記ビレツトを押出し後、冷却速
度が小で500℃以下に冷却した場合の押出素管の
総断面の組織を示す顕微鏡写真で、この場合、結
晶粒度は約0.04mmであつた。第２図ｂ２は、組織
が第２図ｂ１である前記押出素管を減面率39.8％
で第１抽伸を行ない、更に、減面率27.6％で第２
抽伸を行なつた場合の抽伸管の総断面の組織を示
す顕微鏡写真、第２図ｂ３は、組織が第２図ｂ２
である前記抽伸管の表面の組織を示す顕微鏡写真
であり、その表面にはわずかに凹部が生じてい
る。第２図ｃ１は、前記ビレツトを押出し後、冷
却速度が極小で500℃以下に冷却した場合の押出
素管の総断面の組織を示す顕微鏡写真で、この場
合、結晶粒度は、0.07〜0.09mmであつた。第２図
ｃ２は、組織が第２図ｃ１である前記押出素管を
減面率39.8％で第１抽伸を行ない、更に、減面率
27.6％で第２抽伸を行なつた場合の抽伸管の総断
面の組織を示す顕微鏡写真、第２図ｃ３は、組織
が第２図ｃ２である前記抽伸管の表面組織を示す
顕微鏡写真であり、その表面には大きな凹凸が生
じ、光沢もよくない。 このように押出素管から１乃至２パスで表面状
態のよい製品に仕上げるためには、その押出し後
の状態で結晶粒径が0.05〜0.06mm以下となること
が必要である。そして抽伸パス数が多く加工率の
大きい場合にあつては、その加工率の大小に応じ
て粒径が粗くなつてもよいことが判る。 次に上記のような特定範囲の結晶粒径を得るた
めの冷却条件について検討考察する。第３図は静
水圧押出し時の押出し材が前記冷却域を通過した
後の表面温度を測定した結果を示すものである。
同図において、条件は冷却域において冷却水を
流通させずに押出した場合であつて、押出し材の
表面温度は950℃程度に達しているが、その後時
間と共に温度は低下する。この場合、押出し材の
結晶粒径は70〜100μである。一方、条件は冷
却域長さ0.8ｍで、冷却域通過後の表面温度が610
℃、条件は冷却域長さ1.4ｍで、冷却域通過後
の表面温度470℃、また条件は冷却域長さ2.0ｍ
で、冷却域通過後の表面温度380℃とした場合で
あつて、これらの場合各々押出し材に得られる結
晶粒径は、55〜60μ、40〜50μ、40〜50μで
ある。この結果から、抽伸後の表面性状を良好に
するために押出し材に要求される結晶粒径が、前
述の如く50μ以下であるとすれば、およびの
冷却条件がこれに適合することが判る。 表１は結晶粒径30μのアルミ黄銅を各種温度、
時間の組合せで加熱した場合の粒成長の有無を調
査した結果で、同表より600℃では5sec以内、550
℃では20sec以内、500℃では300secでも影響がな
いことが明らかとされる。すなわち、押出し材を
テーブル上で空冷するさいには、冷却域を通過し
た押出し材の温度が500℃以下となるように冷却
しておくのが必要である。

【表】 ○ 影響無 × 影響有
押出し材に結晶粒径50μ以下のものを得るため
の条件として、その冷却域通過後の温度を500℃
以下にしなければならないことは上述の通りであ
るが、もう一つの冷却条件として冷却域における
冷却速度の大小が問題となることが知られる。こ
の場合、その冷却速度が早い方がよいことは云う
迄もない。そこで、表２に示す如く、押出比45、
70として、その平均冷却速度と結晶粒径の関係を
調査した。

【表】

【表】 定した。
＊2 同様にして905℃と推定した。
この結果から、冷却速度が350℃／sec以上であ
れば、いずれの場合もその結晶粒径は40〜50μの
範囲にコントロールされることが判る。すなわ
ち、所期目的とする50μ以下の結晶粒径を得るた
めの冷却条件として、冷却域における冷却速度が
350℃／sec以上であることが必要である。なお冷
却速度が早くとも、製品温度（押出し材の冷却域
通過温度）が500℃を超える場合（615℃）にあつ
ては、その結晶粒径は55〜60μとなつてランアウ
トテーブル上で粗粒化することが判る。 以上の如く、押出し材に所期目的とする50μ以
下の結晶粒径を有するものを得るためには、その
押出し後の冷却条件を適当にコントロールするこ
とが重要であるが、今一つの重要な要因として押
出ビレツトの加熱温度をコントロールしなければ
ならないことがある。これはビレツトの加熱温度
が押出し後の結晶粒径を第一義的に支配するもの
となるためである。 第４図は1.4ｍの冷却域を通過せしめる場合に
おいて、ビレツト加熱温度とその押出し材の結晶
粒径との関係を調査したものである。同図から
800℃以下のビレツト温度の場合には50μ以下の
粒径のものが得られるが、800℃を超える加熱温
度の場合では50μより大きい粒径のものが混在す
るようになることが判る。すなわち、所期目的と
する50μ以下の結晶粒径を有する押出し材を得る
ためには、そのビレツト加熱温度を800℃以下す
ることが必要である。なお、800℃以上の加熱温
度の場合にあつても、第４図の条件よりも多量の
冷却水を用いて冷却すれば、50μ以下の結晶粒径
を有するものが得られるものと考えられる。 ところで、ビレツト加熱温度を決定する上で検
討しなければならないもう一つの条件として、押
出し材の表面欠陥の問題がある。第５図はビレツ
ト加熱温度と表面欠陥の有無の関係を調査した結
果を示し、830℃付近を境界として割れ欠陥が急
激に増加し、押出し材の表面性状が悪くなること
が認められる。そして、このようなものでは抽伸
材に表面欠陥をもたらすものとなる。 従つて、ビレツト加熱温度は表面欠陥を防止す
る見地からは830℃以下にすることが必要である
が、これは前記結晶粒径をコントロールするため
の加熱温度条件を満足するときには自ずと満され
ることになる。 このように押出し材の結晶粒径は、押出比、ビ
レツト温度、冷却条件の押出し加工条件によつて
変動するものであるが、工業的にはダイス出口側
での強制冷却条件、即ち冷却域長、冷却水量等を
調整して、その結晶粒径を最適のものにコントロ
ールするのが実用的である。 なお、ビレツト加熱温度の下限については、次
のような理由から500℃に制限される。これはビ
レツト加熱温度が低過ぎると、押出比が大きくな
らず工業的な利用価値が無くなるためである。黄
銅の場合、500℃付近を境界としてその変形抵抗
が急激に低下し、大きな押出比での押出しが可能
になる。例えば、Al2％を含む黄銅の場合、400
℃の加熱温度で押出比は約12〜13（圧力10000Kg／
cm²）であるに対し、500℃の加熱温度で押出比は
約20（圧力10000Kg／cm²）、600℃の加熱温度で押出
比は約40、さらに700℃の加熱温度で押出比は約
100にまで高めることが可能である。一方工業的
にこの種押出し方法を実施する場合、その押出比
が大きい方が望ましいことは云う迄もないが、従
来工業的に利用されている押出比は15〜20であ
る。従つて、この値を満足するためにも、ビレツ
ト加熱温度は少なくとも500℃以上であることが
必要である。 なおビレツト加熱温度は低くして押出し材の温
度を500℃以下にコントロールするようにするこ
とも考えられるが、上記押出比の見地並びに押出
し加工時の昇温現象を考慮すると妥当でない。す
なわち、押出し材にはビレツト温度に加工時の発
熱分が加算されるためである。発熱量はその圧力
に依存するが、例えば圧力を10000Kg／cm²とする
と、その発熱分は180〜200℃に達し、仮にビレツ
ト温度が500℃であつても、押出し後の製品温度
は680〜700℃に昇温される。 本発明は以上に説明した通りであつて、黄銅管
の高温静水圧押出しにさいし、そのビレツト加熱
温度を500℃乃至800℃に調整すると共に、押出し
後ダイス出口側に設けられた冷却域において、冷
却速度350℃／sec以上でかつ冷却域通過後の温度
が500℃以下となる条件の下に冷却して、押出材
への結晶粒径を0.05mm以下にするようにしたもの
であるから、この押出素管を用いて次の抽伸工程
に供すれば、１伸乃至２伸程度の少ない抽伸パス
数で表面性状の良好な最終製品を得ることがで
き、生産能率の向上に資する効果極めて大なるも
のとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は押出素管の結晶粒径に対する加工率の
影響と表面性状の関係を示す図である。第２図ａ
１〜ａ３，ｂ１〜ｂ３，ｃ１〜ｃ３は、抽伸前後
の管材の組織の顕微鏡写真Ｘ１００を示す。第３
図は押出し材が冷却域を通過した後における表面
温度の降下状態を示す図である。第４図はビレツ
ト加熱温度と押出し後の結晶粒径の関係を示す図
である。第５図はビレツト加熱温度と表面欠陥の
有無との関係を示す図である。第６図は高温静水
圧押出プレスの押出側付近の装置概要を示す断面
図である。 １…コンテナ、２…ダイス、３…ビレツト、４
…ステム、５…圧力媒体、６…ガイドチユーブ、
７…冷却域、８…押出し材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 500℃乃至800℃に加熱されたビレツトを高温
   静水圧押出しによつてダイスより押出した後、該
   押出し材を、ダイス出口に設けた冷却域におい
   て、冷却速度350℃／sec以上でかつ冷却通過後の
   温度が500℃以下となる条件の下に冷却して、押
   出材の結晶粒径を0.05mm以下にすることを特徴と
   する黄銅管の高温静水圧押出し方法。