WO1993000183A1 - Profile metallique deforme et extrude de grande longueur et methode de fabrication de ce profile - Google Patents

Description

明 細

TOT 長尺異形金属押岀型材及びその製造方法 技 術 分 野

本発明は航空機用の桁材、 構造用の型材、 自動車等の 高圧燃料供耠管等の金属バイフ。、 その他の一般機械構造 招、 或いは配管用の棒状又は管状部材に使用される長尺 異形金属押出型材及びその製造方法に関する。

背 景 技 術

長手方向にテ一パ面を有する航空機用の主桁等は、 同 ー靳面形状の型材を高価な N Cスパーミラー、 N Cァラ ノミラー、 N Cプロファイラ一等にて多大な工数をかけ て切削加工をして製作されていた„ また、 自動車等の高 圧燃料供給管用素材及び管材等には図 3及び図 4に示す ような金属の偏肉異形パイプが使用されてきている。 従 来このようなパイプは図 1 1及び図 1 2に示すように傭 肉パイフ°を錶造又は押出しにて素材 9 ' を成形したもの について、 図 1 3及び図 1 4に示すようにその厚肉部 9 " をフライス盤等を用いて切削加工していた。

しかしながら、 このような製造方法では加工には時間 と手数がかかる上に切削加工による大量の屑が発生する ので経済的に好ましくなく、 且つ得られた製品は切削加 ェによりメタルフロー （鎩流線〉 m ' が途中で切断され るため強度が低下する等の問題があつた。 本発明は上記した問題点を解法し、 押出し成形工程に おいて長手方向に異形の断面形状を得ることによりその 後の厚肉部等に対する切削等による除去加工を少なくと も最小にした長尺異形金属押出型材及びその製造方法を 提供することを目的とする。

発 明 の 開示

上記の目的を達成するための本発明の第 1の実施態様 は少なくとも長手方向の断面形状が部分的に異なる長尺 異形金属押出型材を要旨とし、 又第 2の実施態様は長尺 金属材を押出機により押出すに際し、 シリンダー装置等 によって作動する断面可変装置を少なくとも 1つ設けた ダイスを使用して、 押出し中にダイスの断面形状を適宜 に変更させ、 これにより長尺金属材の少なくとも長手方 向の断面形状を部分的に変更しながら押出しを行う長尺 異形金属押出型材の製造方法を要旨とするものである。 本発明は、 押出機による長尺金属材の押出しを行うに 際して、 押出し操作を継統し がら押出機に設置された ダイスの斷面形状を任意に変更することによって、 得ら れた長尺金属材の肉厚を長手方向又は長手方向と厚さ方 向に沿って部分的に変更させるものであり、 長尺金属材 の押出し成形と異形化とを一挙に行うことができるので、 部分的に肉厚の異なる長尺異形金属押出型材を製造する に際して、 その生産設備を箇略化することができるとと もに生産勒率と原料の歩留りを一段と向上させることが できる。 更に得られた押出型材は切削等の除去加工が少なくと も最小ですむと共にメタルフローが殆んど切断されない ため機械的強度、 特に疲労強度が著しく向上する。

本発明をパイプについて説明すると、 押出機は従来か らパイプ型材等の押出しに使用される必要によりマンド レル付きの模型又は竪型押出機が使用される。 押出し操 作は通常の熟間押出法による金属パイプ等の押出手順に 準じて行われ、 先ず押出機のコンテナー内に所望の金属 の加熱ビレツトを揷入する。 ビレツ卜は通常のビレツト でもよいし、 中空ビレットでもよい。 .

コンテナーに揷入されたビレツトは押出ラムによって 連続的に加圧することによってコンテナー先端に設置し たダイスに入りパイァに成形されるのである。 一次的に 得られるパイプの断面形状は最初に通過させるダイスの 孔径断面形状に依存する。 次いでパイプはダイス内を通 過中に少なくとも： Lつの断面可変装置を適宜作動させる ことによって長手方向の断面形状を所定の形状に変更さ せることができるのである。

本発明において使用に供せられる金属の種類は銅、 ァ ルミ二ゥム、 マグネシウム、 亜鉛、 錫、 鉛及びこれら金 属の合金のような熟間において適当な塑性流動性を示す 金属合金が適当である。 そして、 これら金属の押出温度 は従来行われている熟間押出温度範圑、 例えば銅及び銅 合金であれば 6 2 0〜9 5 G。Cの範囲. アルミニウム及 びアルミニウム合金ならば 3 7 0〜5 5 CTCの範囲、 マ グネシゥム及びマグネシウム合金ならば 3 2 0〜4 3 0 °Cの範囲、 亜鉛及び亜鉛合金ならば 2 5 0〜3 8 0 °Cの 範囲、錫及び錫合金ならば 5 0〜7 0 °Cの範豳、 鉛及び 鉛合金ならば 1 7 0〜2 3 0での範園の適当な温度を選 んで行えばよい。

又本発明において、 押出機のコンテナ一先端に設置し たダイスに設ける少なくとも 1つの断面可変装置は、 ダ ィス孔の長手方向の適宜の場所においてダイス孔面に軸 線と略直角の角度で突出し得る板状又は棒状の押圧部材 とこの押圧部材を作動する手段とから構成される。 そし てこのダイス断面可変装置は、 押出操作によって一次的 に得られる長尺金属材の肉厚を部分的に変形させるよう に作用するものであるから、 押圧部材の作動手段には押 S成形された長尺金属材の金属組織の一部を更に塑性変 形させるに足りる十分な押圧力を付与する必要があり、 例えば油圧シリンダー装置等の強力な押圧力を有する駆 動手段を使用するのが適当である。 又、 上記したように 長尺金属材の異形化には金属組織の塑性変形が伴うので 一次的に成形された長尺金属材は断面可変装置作動時に おいて +分な塑性流動がなされる程度に塑性変形能が維 持されていなくてはならず、 従って合金の種類や長尺異 形金属材の形状が複雑化した場合には、 断面可変装置を 含めてダイスに加熟装置を埋め込んで一次的に成形され た長尺金属材が塑性変形しやすいように留意することも 必要である。 押出しによって一次的に得られる長尺金属材の断面形 状は例えば桁材、 型材、 均肉バイフ。、 僵肉パイプ等目的 に応じて選択すればよく、 又断面可変装置の駆動は、 目 的とする長尺異形金属材の形状に合せて適宜行われる。 即ち長尺金属材における断面形状変更部分が広範囲に亘 るときは押出し操作を継続させながら、 断面可変装置の 押圧部材の突出を一定時間続ければよいし、 又断面変更 部分が押圧部材の幅に限られるような場合には、 押出し 操作を一旦停止して、 停止時に押圧部材の突出を行って 長尺金属材の断面形状の変更を行った後、 再び押出し操 作を続ける間欠的押出し操作を行いながら断面可変装置 を駆動させる方法が採られる。

更に押出部材の突出と押出し操作を同時に行えば、 突 出した厚肉部の長手方向の両側部分はテーパ状に形成さ れて、 連続的な滑かな形状となる。

図面の簡単な説明

図.1は本発明を実施するに際して使用される押出装置 の概略を示すものの側断面図である。

図 2は図 1の A— A断面図である。

図 3は本発明の方法によって得られた高圧燃料供給管 素材用の長尺異形銅パイァの一例を示すものの斜視図で ある。 ―

図4は本発明の方法によって得られた高圧燃料供給管 素材用の長尺異形銅パイプの他の一例を示す中央横断面 図である。 図 5は本発明で使 ^される押出装置の他の実施例の要 部拡大側断面図である。

1 6は図 5の装置により得られた押出型材の斜視図で め 。

図 7は更に他の押出型材の斜視図である。

8は更に他の押出型材の縦断面図である。

図 9は更に別の主桁材の側面図であって、 図 9 a、 図 9 b、 図 9 cは夫々図 9の B— B、 C - C . D— D断面 図である。

図 1◦は更に別の押出型材の側面図であつて、.図 1 G a、 図 l G b 、 ϋ ΐ 0 c . 図 1 0 dは夫々図 1 0の E— E、 F— F、 G— G、 H— H断面図である。

図 1 1は従来例の押出素材の斜視図である。

図 1 2は図： 1の中央横断面図である。

図 1 3は拔来例により得られた製品の斜視図である。 図 1 4は図 1 3の中央横断面図である。

発明を実施するための最良の形態

次に本発明を高圧燃料洪耠管素材用の銅製異形備肉パ ィプを製造する場合を例にとって具体的に説明する。 図 1は実施例に使用する押出装置の断面図及び図 2は図 1 の A— A断面図である。 図において 1はコンテナー、 2 はマンドレル、 3は加圧用ラム、 4は銅ビレットである。 5はコンテナー の先端開口部に設けられたダイス、 6 はダイス 5に設けられたダイス断面可変装置であり、 7 はダイス靳面可変装置における板状押圧部材、 8は押圧 部材作動用の油圧シリンダー装置である。 9は得られる 高圧燃料供給管素材用の銅製異形偏肉パイプである。 押出機は横形押出機が使用された。 約 9 0 crcに加熱 した銅ビレツト 4をコンテナー 1内に挿入し、 加圧用ラ ム 3を操作することによって、 平均押出速度 7 m / m i nで A r雰囲気中に押出しを行いダイス 5を通過さ せることによって一次形状として下方の肉厚が大きい偏 肉パイプを得た。 更に押出し速度を落しながら操作を継 続させ、 その間にダイス断面可変装置 6の油圧シリンダ — 8を作動させて押圧部材 7をダイス内の所定位置に突 出させることによって、 パイプ断面形状を変化させるこ とにより図 3に示すような高圧燃料供給管素材用の異形 銅パイプを得ることができた。

次に上記した実施例と同様の押出装置を用い、 押出し 操作を一旦停止させて、 断面可変装置 6の押圧部材 7の 突出を行って、 パイプの押圧部材の幅に相当する部分の みの断面変更を行った後、 押出し操作を継続する操作を 適宜のインタ一バルを以て繰り返し行う以外は上記した 実施例と同様の搡作を行うことによって、 図 4に側面断 面にて示すような上記した実施例とは異なる形状の高圧 燃料供耠管素材用の異形銅パイプを得ることができた。 以上 2つの実施例は高圧燃料供耠管素材用の異形銅パ ィプの製造を例に採って本発明の方法を例示したもので あるが、 本発明によるときはこの他種々の形状の長尺異 形金属押出中空材ゃ中実材の製造に適用し得る。 例えば図 5に示すようにダイス 5の相対する側に、 抨 出部材 7， 7 ' と油圧シリンダー装置 8 , 8 ' からなる ダイス断面可変装置 6 , 6 ' を設けて断面可変装置 6 , 6 ' と押出し操作を同時に行うことにより長手方向の断 面形状が連続的に滑かに変化する図 6のような中実状の 押出型材が得られ、 更に断面可変装置 6 . 6 ' を略直角 となるようダイス 5に配設し、 断面可変装置の作動時期 をずらすことにより肉厚の大きい部分の位相がずれてい る図 7のような形状の钾岀型材を得ることもでき、 更に 押出部材 7の形状を変えることにより図 8のような窪み 状の凹部 9 aを、 深さを変えながら連続的又は断続的に 有する押出型材を得ることもできる。

更に本発明を利用すれば、 航空機主冀用の主桁材とし てアルミニウム合金を使用し、 図 9のように長手方向に 先細りとなると共に、 厚さ方向にも断面が小さくなる押 出型材 9や、 図 1 0のように長手方向に先細りとなると 共に、 断面形状を円形から四角形状に序々に変形した押 出型材 9.を得ることも可能となる。

又得られたメタルフロー mを図 5について説明すれば、 きわめて滑かで切断のないものが得られ、 仮りに切削等 の除去加工を施したとしても本発明ではこの加工を最 ヽ に抑えることができ、 従って長手方向に略平行するメタ ルフロー m ' を切削等の除去手段により完全に切断する 従来例に比べて機械的強度、 特に疲労強度は一段と向上 する。 産業上の利用可能性

以上述べたように本発明によるときは長尺異形金属押 出型材の押出し製造に際して、 スパーミラー、 プロファ イラ一、 フライス盤等の切削加工を必要とすることなく、 押出し操作を行いながら長尺異形金属押出型材を一挙に 製造することができるので極めて効率的であるのみなら ず、 切削等による場合のように切削屑を排出することが ないので経済的にも優れ、 更に得られた押出型材もメタ ルフローが切断されていないためきわめて優れた機械的 強度、 特に疲労強度を有するものであると言える。

Claims

請 求 の 範 囲 o

1 . 少なくとも長手方向の断面形状が部分的に異なるこ とを特徴とする長尺異形金属押出型材。

2 . 少なくとも長手方向の断面形状が連続的又は断続的 に変化する請求項 1記載の長尺異形金属押出型材。

3 . 長尺金属材を押出機により押出すに際し、 シリンダ 一装置によって作動する断面可変装置を少なくとも 1 つ設けたダイスを使用して、 押出し中にダイスの断面 形状を適宜に変更させ、 これによつて長尺金属材の少 なくとも長手方向の断面形状を部分的に変更しながら 押 ¾しを行うことを特徴とする長尺異形金属押出型材 の製造方法。

4 . 押出しは熟間押出しによる請求項 3記載の長尺異形 金属押出型材の製造方法。

5 . ダイスの断面変更は押出しを連続的に行いながら、 繰り返し行う請求項 3記載の長尺異形金属押出型材の

6 . ダイスの断面変更は押出しを間欠的に行い、押出し 停止期間に行う請求項 3記載の長尺異形金属押出型材 の製造方法。