WO2004103596A1 - 中空軽金属部材の押出し加工方法、中空押出し加工用ダイス、及び中空軽金属押出し部材 - Google Patents

中空軽金属部材の押出し加工方法、中空押出し加工用ダイス、及び中空軽金属押出し部材 Download PDF

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die
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Sumihiko Maeno
Akira Sakae
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Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho
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    • B21C25/00—Profiling tools for metal extruding
    • B21C25/02—Dies

Definitions

  • the male die 4a has a plurality of entry ports 6 (four in the figure, one of which is omitted in the figure) formed in the circumference thereof, and a central part thereof. From the male bearing 7a (mandrel) toward the downstream side in the extrusion direction (female die 4b side). Part protrudes.
  • the female die 4b is provided with a substantially cross-shaped welding chamber 8 corresponding to each entry port 6 of the male die 4a, and a female die 4b is provided at a central position of the welding chamber 8.
  • a female bearing 7b which is a hole penetrating in the axial direction, is provided.
  • the light metal material 1 pressed from the direction of the arrow A is pushed into the four entry ports 6 of the female die 4b and is diverted to each entry port 6. That is, the light metal material 1 is divided into four parts 1a, lb, 1c, and Id. After passing through the entry one port 6, the branch portions l a to l d merge in the welding chamber 8 of the next female die 4b, where they are welded to each other and integrated again.
  • the integrated light metal material 1 comprises an outer peripheral surface of a male bearing 7a having a rectangular cross section, and a female bearing 7b having a rectangular cross section into which the male bearing 7a is fitted with a gap.
  • the hollow member (rectangular tube) 5 having a rectangular hollow cross section corresponding to the shape of the gap is formed. Therefore, the formed hollow member 5 has welded portions 5a at the four ridges.
  • the hollow member 5 which is a product obtained by this method is extruded through a “diversion” and “merging / welding” processes which are not available in a method using a normal solid die.
  • the welded portion 5a corresponding to the number and position of the entry 1 port 6 of the aerodynamic pull die 4 always exists.
  • the metallurgical adhesion between the welded portion and the bare portion (non-welded portion) largely governs mechanical properties such as tensile strength, proof stress, and elongation of the hollow member, particularly strength. If the adhesion of the welded part is insufficient, it will cause cracking and deformation during the subsequent secondary processing and during use of the product, and the quality may not be guaranteed sufficiently.
  • Extrusion processing using a bridge die, among other hollow dies has the advantage that the die life is longer than other hollow dies, but has the disadvantage that it is difficult to secure the strength of the welded portion.
  • JIS3000 and JIS600 there are few problems that do not require relatively high strength, such as JIS3000 and JIS600, but high strength such as JIS700
  • JIS700 In the case of required products, it is very difficult to ensure sufficient strength in the weld due to their metallurgical properties.
  • JIS 500 series extrusion using hollow dies is said to be impossible in the industry, and even development has been abandoned.
  • the present invention solves at once a basic problem in the strength of the welded portion in the extrusion process using a hollow die such as a bridge die, and provides a hollow light metal member having excellent mechanical properties.
  • the aim is to realize and establish a new extrusion process technology that can produce products that meet the required strength level, etc. at a low cost and at the same time stably produce products. It is a thing. Disclosure of the invention
  • the present invention employs the following configuration.
  • strain amount here means the average value of the equivalent strain distribution amount generated in the light metal material from the section of the welding chamber to the section of the product at the die exit. By maintaining such a strain amount of 1.8 or more, it becomes possible to increase the tensile strength of the welded part of the product to a strength almost close to the tensile strength of the bare part.
  • this method can be applied to various light metal materials, it is particularly effective when the metal constituting the hollow light metal member is an aluminum alloy.
  • the present invention provides a method for extruding a hollow light metal member, wherein the light metal material is extruded into a desired cross-sectional shape after the light metal material is separated, merged and welded, using a hollow extrusion die.
  • the present invention also provides a hollow extruded die used for extrusion of a hollow light metal member which is extruded into a desired cross-sectional shape after the light metal material is subjected to diversion, confluence, and welding. It is designed so that extrusion can be performed while maintaining the applied strain at 1.8 or more.
  • a bridge die, a porthole die, or a spider die is preferable.
  • the present invention is a hollow light metal member obtained by extruding a light metal material into a desired cross-sectional shape after performing splitting, merging and welding, wherein the light metal material after the confluence-welding is subjected to distortion. It is obtained by extruding while maintaining the amount at 1.8 or more, and the strength of the welded portion is 90% or more of the strength of the bare portion.
  • FIG. 1 (a) is a perspective view showing an example of a hollow die used for hollow extrusion molding
  • FIG. 1 (b) is a sectional front view of the die.
  • FIGS. 3 (a) and 3 (b) are partial cross-sectional front views for explaining dimensions of various hollow dies.
  • FIG. 5 is an explanatory sectional view showing the outline of the hollow extrusion device.
  • FIG. 6 is a partially sectional perspective view showing an example of a hollow die used in the hollow extrusion device.
  • the present inventors have conducted experiments and studies focusing on factors that influence the strength of the welded portion with the aim of solving the above-mentioned problems, and it is generally assumed that this is quantitatively controlled. Instead of determining the temperature of the product, the amount of strain experienced by the light metal material at a specific location in the hollow die was determined. Furthermore, as a result of research, it was also experimentally confirmed that when the amount of distortion exceeds a certain threshold value, the strength of the welded part is improved to a strength close to the strength of the bare part (part not involved in welding). I was able to find out.
  • the relationship between the amount of distortion and the shape and structure of the hollow die is quantified, and the results are reflected in the die design to obtain a high quality hollow member with high welding strength. It was found that it is possible to manufacture hollow members that meet various required strength levels, as well as to be able to do so.
  • the present inventors first determined what kind of deformation was caused in the process in which the material billet pressurized and supplied into the container was extruded as a product through the hollow die. I decided to consider the change in the cross-sectional area.
  • FIGS. 1 (a) and 1 (b) show examples of a bridge type die 4, and FIGS. 2 (a) to 2 (d) show a metal (a billet forming part) at each part of the die. 2) is a model showing the existence region of the material), that is, the cross-sectional shape.
  • the surrounding outer wall and other members constituting the die 4 are omitted for convenience.
  • the die 4 has a male die 4a and a female die 4b that are fitted to each other.
  • the male die 4a integrally has a cross-shaped bridge body 41 and legs 42b projecting downward from four ends of the bridge body 41, and extends downward from the center of the bridge body 41.
  • Male bearing 7a protrudes.
  • the female die 4b has, on its upper surface, a concave portion 43 into which each leg 42 of the male die 4a is fitted, and a hole passing through the female die 4a in the axial direction at the center of the bottom surface of the concave portion 43.
  • the female bearing 7b is provided. The relative relationship between the two bearings 7a and 7b is the same as that shown in FIGS. 5 and 6.
  • the light metal material 1 formed as a billet in the same manner as the device shown in FIG. 5 enters the container from the direction of arrow A, and finally is extruded as a product in the direction B.
  • the cross-sectional shape of the light metal material 1 changes remarkably, but Fig. 2 shows the change of the cross-sectional shape in the sector-shaped area S with a central angle of 45 ° shown in Fig. It is shown. '
  • Fig. 2 (a), (b), (c), and (d) show the heights of lines 1-1, 2-2, 3-3, and ⁇ -4 shown in Fig. 1 (b), respectively.
  • 2 shows the cross-sectional shape of the light metal material 1 at the position of the right.
  • the light metal material 1 has a part that flows on the center side in the die 4 and a part that is left outside and stays without flowing, as shown in FIG. 2 (a) (b) In (c) and (d), the flowing portion 1a of the light metal material 1 is a fine mesh portion, and the non-fluid portion 1b is a coarse mesh portion. Shown.
  • the flowing portion 1a of the light metal material 1 occupies the entire cross-sectional area, but the position of the 2-2 line, ie, At the position where the bridge body 41 is present and above the legs 42, the light metal material 1 is diverted to four places as shown in FIG. 2 (b) due to the presence of the bridge body 41.
  • the sectional area is reduced correspondingly to the opening area between the bridge bodies 41.
  • the metal cross-sectional area is reduced by the area of the gap formed between the bearings 7a and 7b as shown in Fig. 2 (d). Due to the restriction, the cross-sectional area shown in Fig. 2 (c) is significantly reduced.
  • strain amount means the average value of the equivalent strain distribution amount from the cross section of the welding chamber to the cross section of the die exit part as described above.
  • FIG. 3 (a) shows the dimensions of a bridge die or a spider die having a bridge body 41
  • FIG. 3 (b) shows the dimensions of a porthole die having an entry port 6;
  • X is the position of the entry port surface
  • Y is the position of the upper surface of the welding chamber (top of the junction)
  • Z is the position of the die opening surface.
  • the present inventors considered the relationship between the welding strength and the amount of strain and the controlling factors thereof, and, based on the considerations and considerations, aimed at confirming whether or not this could be effectively applied in actual technology.
  • Extrusion experiments were performed using various types of hollow dies having various shapes using aluminum alloys as test materials, and the amount of strain and the tensile strength of the resulting hollow members were measured.
  • Table 1 below shows the experimental conditions
  • Table 2 shows the experimental results.
  • Test material thickness of aluminum die
  • FIG. 4 is a graph in which the relationship between the amount of strain and the welding strength is similarly arranged by increasing the N number by adding the results of additional experiments to these results.
  • the solid line parallel to the X axis where the tensile strength ratio between the welded part and the bare part is 100% indicates the tensile strength of the bare part (non-welded part)
  • the dotted line curve indicates the tensile strength of the welded part. Each represents the strength.
  • the correlation between the amount of strain and the welding strength is determined in advance, the strain amount corresponding to the target welding strength is determined based on the correlation, and this strain amount is used as the target strain amount.
  • a hollow extrusion die is designed so that the amount of strain given to the light metal material is maintained at or above the target amount of distortion from the stage after the joining and welding to the stage after extrusion molding. By performing the extrusion molding by using this, it becomes possible to stably obtain a hollow light metal extruded member having a sufficient welding strength.
  • the excellent effects of the present invention were demonstrated for aluminum alloys.
  • the present invention is applicable to the extrusion of other light metals (including alloys) such as tin, antimony, titanium, magnesium, and beryllium. The same effect can be obtained even if this is done.

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Abstract

ブリッジダイスなどの中空ダイスを用い、優れた機械的性質を備えた中空軽金属部材（製品）を常に安定して製造しうると同時に要求される強度のレベルなどにマッチした製品を低いコストで効率的に造り込むことが可能な新たな押出し加工技術の実現と確立を課題とする。その解決手段として、軽金属素材を中空押出しダイスを用いて分流及び合流・溶着を行った後に、ダイス穴を通して所望の断面形状に押出し加工する際、その合流・溶着後の軽金属素材に付与される歪み量を１．８以上に維持して当該押出し加工を行うようにする。

Description

中空軽金属部材の押出し加工方法、 中空押出し加工用ダイス、 及び中空軽金 属押出し部材
技術分野
本発明は、 アルミニウム等の軽金属からなる中空部材 （製品） を押出し加工 によって製造する技術に関するものであり.、 特に、 中実の軽金属素材から各種 の断面形状を有する中空の部材を得明る押出し加工技術に関するものである。 田
背景技術
従来、 アルミニウム合金に代表される軽金属からなる中空部材を熱間押出し 加工を利用して製造する方法としては、 第 5図に示すようなものが知られてい る。 この方法は、 中実のビレットとして成形された軽金属素材 1を加熱状態で 押出し装置のコンテナ 2内に導入し、 前記軽金属素材 1の後方から （図の矢印 Aの方向から） ステム 3により圧力をかけ、 前記コンテナ 2と連なるダイスホ ルダ 9内に設けられた中空力ップルダイス 4を通して所定断面形状を有するダ イス穴から前方に （図の矢印 Bの方向に） 押出すことにより、 製品である中空 部材 5 (本図例では矩形管） を得るものである。
この方法において、 前記中空カップルダイス 4としては、 ブリッジダイス、 ポートホールダイス、 スパイダーダイス等のホロ一ダイスが用いられる。 第 6 図は、 前記ホロ一ダイスの例としてポートホールダイスを示したものである。 この中空カップルダイス 4は、 ビレツト側に位置する雄ダイス 4 aと中空部 材 5側に位置する雌ダイス 4 bとを備え、 両ダイス 4 a , 4 bがー体的に嵌合 された状態で使用される。
前記雄ダイス 4 aは、 その円周部に穿設された複数のエントリ一ポ一ト 6 ( 図では 4個のタイプであるが、 1個は省略して図示） を有し、 その中央部から は押出し方向下流側 （雌ダイス 4 b側） に向けて雄ベアリング 7 a (マンドレ ル部） が突出している。 前記雌ダイス 4 bには、 前記雄ダイス 4 aの各ェント リ一ポー卜 6に対応する略十字状の溶着室 8が凹設されており、 この溶着室 8 の中央位置に雌ダイス 4 bを軸方向に貫通する孔である雌べァリング 7 bが設 けられている。 この雌ベアリング 7 bは、 前記雄ダイス 4 aの雄ベアリング 7 aが特定形状 （図の例では薄肉角筒形状） の隙間をおいて嵌入することが可能 な形状とされており、 この状態で前記隙間の形状に対応した断面を有する中空 部材 5を押出し成形することが可能となっている。
この中空カップルダイス 4を用いた押出し加工のメカニズムを前記第 6図に 基づいて簡単に説明する。 まず、 矢印 Aの方向から押された軽金属素材 1は、 雌ダイス 4 bの 4つのェントリーポ一ト 6に押し込まれて各ェントリ一ポート 6に分流する。 すなわち、 前記軽金属素材 1は 4つの部分 1 a， l b , 1 c , I dに分けられる。 各分流部分 l a〜l dは、 前記エントリ一ポート 6の通過 後に次の雌ダイス 4 bの溶着室 8で合流し、 ここで互いに溶着されて再び一体 となる。 さらに、 一体化された軽金属素材 1は、 矩形状断面を有する雄べァリ ング 7 aの外周面と、 この雄ベアリング 7 aが隙間を持って嵌入される矩形状 断面を有する雌ベアリング 7 bの内周面との隙間から矢印 B方向に押出され、 これにより、 前記隙間の形状に対応した矩形状の中空断面を有する中空部材 （ 矩形管） 5が成形される。 従って、 成形された中空部材 5はその 4本の稜線の 部分に溶着部 5 aを有することになる。
すなわち、 この方法により得られる製品である中空部材 5は、 通常のソリツ ドダイスを用いる方法にはない 「分流」 及び 「合流 ·溶着」 過程を経て押出さ れるため、 当該中空部材 5には前記中空力ップルダイス 4のエントリ一ポート 6の数と位置に対応した溶着部 5 aが必ず存在することになる。 そして、 この 溶着部とベア部 （非溶着部） との冶金的な密着性が、 中空部材の引張強度、 耐 力、 伸びといった機械的特性、 とりわけ強度、 を大きく支配することになる。 この溶着部の密着性が不足すると、 その後の 2次加工の際や製品の使用時にお ける割れや変形を招き、 その品質を十分に保証できないおそれも出てくるので ある。 また、 中空ダイスの中でも特にプリッジダイスを用いる押出し加工において は、 そのダイス寿命が他の中空ダイスに比べて長い利点がある反面、 溶着部の 強度を確保する操業が困難であるという欠点がある。 例えばアルミニウム合金 の場合、 J I S 3 0 0 0系や J I S 6 0 0 0系のように比較的高い強度が要求 されない一部のものはさほど問題がないが、 J I S 7 0 0 0系など高強度が要 求される製品の場合には、 その冶金的特性のために溶着部において十分な強度 を確保することが非常に困難である。 さらに J I S 5 0 0 0系に至っては、 中 空ダイスを用いた押出しは本業界では不可能とさえいわれ、 その開発すら断念 されている状況である。
また、 かかる従来の状況に相俟って、 あらかじめ溶着部の強度を評価する適 切な手法もなく、 現実には拡管試験などの製造後の検査によってはじめて確認 することが行われており、 このため強度不足の製品もしばしば発生し、 製品歩 留が低いという問題を抱えている。 このような強度不足を発見した場合は、 経 験的な知識や試行錯誤的にダイス形状や押出し条件の変更によって対処してい るものの、 かかる対策では再現性や汎用性に欠き、 経験のない新たな製品形状 や要求特性に十分且つ迅速に対応できないと共にダイスの製作が無駄になり、 極めて非効率と言わざるを得なかった。
本発明はこうした従来の状況に鑑み、 ブリッジダイスなどの中空ダイスを用 いた押出し加工における前記溶着部の強度における基本的な問題を一挙に解消 し、 優れた機械的性質を備えた中空軽金属部材 （製品） を安定して製造しうる と同時に、 要求される強度のレベルなどにマッチした製品を低いコストで効率 的に造り込むことが可能な新たな押出し加工技術の実現と確立を目的としてな されたものである。 発明の開示
前記目的を達成するため、 本発明は次のような構成を採用した。
すなわち本発明は、 軽金属素材を中空押出しダイスを用いて押出し加工する 方法であって、 前記軽金属素材を一旦分流させ、 その後に合流させて相互に溶 着する工程と、 その合流後の軽金属素材を前記中空押出しダイスのダイス穴を 通して所望の断面形状に押出し加工する工程とを含み、 この押出し加工するェ 程では、 前記合流 ·溶着後の軽金属素材に付与される歪み量を 1 . 8以上に維 持するようにして当該押出し加工を行うものである。
なお、 ここでいう 「歪み量」 とは、 溶着室断面からダイス出口部製品断面に 至るまでの間に軽金属素材に生ずる相当歪み分布量の平均値を意味する。 このような歪み量を 1 . 8以上に維持することにより、 製品における溶着部 の引張強度をベア部の引張強度にほぼ近い強度まで高めることが可能になる。 この方法は、 種々の軽金属素材に適用することが可能であるが、 前記中空軽 金属部材を構成する金属がアルミニウム合金である場合に特に有効である。 また本発明は、 中空押出しダイスを用い、 軽金属素材を分流及び合流 ·溶着 させた後に所望の断面形状に押出し加工する中空軽金属部材の押出し加工方法 であって、 前記合流 ·溶着後の軽金属素材に付与される歪み量と押出し加工後 の製品における溶着部の溶着強度との相関関係を求め、 この相関関係に基づい て前記溶着強度の目標値に対応する歪み量を目標歪み量として設定し、 前記合 流 ·溶着後の軽金属素材に付与される歪み量を前記目標歪み量以上に維持する ようにして当該軽金属素材の押出し加工を行うものである。
また本発明は、 軽金属素材を分流及び合流 ·溶着を行った後に、 所望の断面 形状に押出し加工する中空軽金属部材の押出し加工に用いられる中空押出しダ イスにおいて、 前記合流 ·溶着後の軽金属素材に付与される歪み量を 1 . 8以 上に維持して押出しを行うことができるように設計されてなるものである。 この中空押出しダイスとしては、 ブリッジダイス、 ポートホールダイス、 ま たはスパイダ一ダイスが好適である。
また本発明は、 軽金属素材を分流及び合流 ·溶着を行った後に所望の断面形 状に押出し加工することによって得られる中空軽金属部材であって、 前記合流 -溶着後の軽金属素材に付与される歪み量を 1 . 8以上に維持して押出しを行 うことによって得られたものであり、 その溶着部の強度がベア部の強度の 9 0 %以上であるものである。 図面の簡単な説明
第 1図 （a ) は、 中空押出し成形に用いられる中空ダイスの例を示す斜視図 、 （b ) は同ダイスの断面正面図である。
第 2図は、 前記中空ダイスにおける各部位での成形材料の断面積変化の様子 を示した断面平面図である。
第 3図 （a ) ( b ) は各種中空ダイスの寸法を説明するための一部断面正面 図である。
第 4図は、 中空ダイスを用いた押出し加工実験結果に基づく歪み量と溶着強 度と関係を示したグラフである。
第 5図は中空押出し装置の概要を示した断面説明図である。
第 6図は前記中空押出し装置に用いられる中空ダイスの一例を示す一部断面 斜視図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明についてその原理 ·作用並びにその好ましい実施の形態を詳細 に説明する。
本発明者等は前記課題解決を目指して、 溶着部の強度を左右する因子に着目 して実験 ·検討を続けたところ、 これを定量的に支配しているのは一般的に想 定されている製品温度などではなく、 中空ダイス内の特定部位において軽金属 素材が受ける歪み量であることを究明するに至った。 さらに、 研究を進めた結 果、 この歪み量がある一定の閾値以上になると、 溶着部の強度がベア部 （溶着 に関与していない部分） の強度に近い強度まで改善されることも実験により突 き止めることができた。 そして、 こうした事実をもとに歪み量と中空ダイスの 形状、 構造との関係を定量化して、 この結果をダイスの設計に反映させること により、 溶着強度の高い優れた品質の中空部材を得ることができることは勿論 のこと、 様々な要求強度レベルに見合った中空部材を自在に製造できることが 判明した。 この歪み量の溶着強度への影響を明確にするに当って、 本発明者等は先ず、 コンテナ内に加圧供給された素材ビレツトが中空ダイスを通して製品として押 出される過程でどのような変形を受けるのか、 その断面積の変化を考えてみる ことにした。
第 1図 （a) (b) は、 ブリッジタイプのダイス 4の例を示したものであり 、 第 2図 （a) 〜 （d) は前記ダイスの各部位におけるメタル （ビレットを形 成する成形材料) の存在領域すなわち断面形状をモデル的に示したものである 。 なお、 これらの図ではダイス 4を構成する周囲の外壁部や他の部材などは便 宜上省略している。
前記ダイス 4は、 互いに嵌合される雄ダイス 4 a及び雌ダイス 4 bを備えて いる。 雄ダイス 4 aは、 十字状のブリッジ本体 41と、 このブリツジ本体 41 の 4つの端部から下方に突出する脚部 42 bとを一体に有し、 前記プリッジ本 体 41の中央部から下方に雄ベアリング 7 aが突出している。 雌ダイス 4bは 、 その上面に前記雄ダイス 4 aの各脚部 42が嵌入される凹部 43を有し、 こ の凹部 43の底面中央の位置に当該雌ダイス 4 aを軸方向に貫通する孔である 雌ベアリング 7 bが設けられている。 両ベアリング 7 a, 7 bの相対関係は前 記図 5及び図 6に示したものと同様である。
このダイス 4において、 前記第 5図に示した装置と同様にビレツトとして成 形された軽金属素材 1が矢印 A方向からコンテナ内に入り、 最終的に B方向に 製品となって押出されるまでの間に、 当該軽金属素材 1の断面形状は著しく変 化することになるが、 第 2図は、 その断面形状の推移を第 1図 （a) に示す中 心角 45° の扇形領域 Sに着目して示したものである。 '
具体的に、 第 2図 （a) (b) (c) (d) はそれぞれ第 1図 （b) に示す ①ー①線、 ②ー②線、 ③ー③線、 ④ー④線の高さ位置における軽金属素材 1の 断面形状を示している。 なお、 軽金属素材 1には、 前記ダイス 4内の中央側で 流動する部分と、 その外側で取り残されて流動せずに滞留する部分とが生ずる ことになるが、 第 2図 （a) (b) (c) (d) では、 軽金属素材 1の流動部 分 1 aが細かい網目部分として、 非流動部分 1 bが粗い網目部分としてそれぞ れ示されている。
先ず、 前記①―①線の位置、 すなわち、 ダイス 4よりも上流側のコンテナ内 の位置では、 軽金属素材 1の流動部分 1 aが全断面領域を占めるが、 ②ー②線 の位置、 すなわち、 ブリッジ本体 4 1が存在する位置であつて脚部 4 2よりも 上側の位置では、 軽金属素材 1が当該ブリッジ本体 4 1の存在によって第 2図 ( b ) に示すように 4箇所に分流し、 その分断面積はブリッジ本体 4 1間の開 口面積に相当して減少することになる。
その後、 分流部分はプリッジ本体 4 1を過ぎて脚部 4 2が存する③ー③線の 位置に達すると前記プリッジ本体 4 1の下方でかつ各脚部 4 2の内側の位置に 形成された溶着室 8内で再び合流し、 互いに溶着する。 従って、 ここでのメタ ル （成形材料） の断面形状は第 2図 （c ) に示すようになる。
そして、 両ベアリング 7 a , 7 bが存する④ー④線の位置では、 第 2図 （d ) に示すようにメタル断面積は両ベアリング 7 a , 7 bの間に形成される隙間 の面積に制約され、 第 2図 （c ) に示される断面積からは著しく減少すること になる。
本発明者等は、 前記のような断面形状の推移を検討した結果、 前記各部位の うち、 第 2図 （c ) に示されるような合流後の溶着室 8の部位から同図 （d ) に示すような成形後の部位に至るまでの間にメタルに付与される歪み量が溶着 強度に大きな影響を与えているのではないかとのとの知見に至った。 なお、 こ こで言う歪み量とは、 上述のように、 溶着室断面からダイス出口部製品断面に 至るまでの相当歪分布量の平均値を意味するものである。
この歪み量は、 上記のことから溶着室 8における素材流動部分 1 aの断面積 (A e ) と製品の断面積 （A t p ) に大きく支配されるととともに、 第 3図 （ a ) ( b ) に示す溶着室高さ寸法 HMやダイス厚み HDによっても変化する。 なお、 第 3図 （a ) はブリッジ本体 4 1を有するブリッジダイスまたはスパイ ダーダイスの場合の寸法、 同図 （b ) はエントリ一ポート 6を有するポートホ ールダイスの場合の寸法を示しており、 これらの図において Xはエントリ一ポ —ト面の位置、 Yは溶着室上面 （合流部上面） の位置、 Zはダイス開口面の位 置をそれぞれ表している。
本発明者等は、 このようなダイス設計因子と前記歪み量との関係を定量化す れば、 これに基づいたダイスの設計を行うことができ、 溶着強度の問題を根本 的に解決し得るとの明確な指針を得た。 その設計因子と歪み量との具体的な定 量化 （定式化、 関数化） 手法についてはここで詳細に触れないが、 ダイス形状 が決まれば有限要素法や差分法など周知の数値解析手法を利用して歪み量を算 出することが可能であるから、 当該ダイス設計因子と歪み量との相関関係は比 較的容易に求めることができるものである。
本発明者等は、 こうした溶着強度と歪み量並びにその支配因子との関係に対 する検討、 考察を踏まえ、 これが実際の技術において効果的に適用できるか否 かを確認すべく、 7 0 0 0系などのアルミニウム合金を供試材として各種の異 なった形状を有する中空ダイスを使用して押出し加工実験を行い、 そのときの 歪み量と得られ中空部材の引っ張り強度を測定した。 下記の表 1はその実験条 件を、 また表 2はその実験結果を示すものである。
なお、 本実験の押出し加工は、 押出し温度が 4 5 0〜5 5 0 °C、 押し出し力 が 1 5 0 0〜3 5 0 0 t、 押し出し比が 1 0〜1 4 0の範囲に収まるようなプ ロセス条件で行った。 また、 表 1の 「E P」 はエントリ一ポートの略である。 表 1
供試材 (アルミ ダイスの厚み
No. ダイスの種類 溶 7目 -至! ¾ 製品断面積 EP面積 合金種類） HD(mm HM(mm) Atp(m nrf) Am(m m)
1 JIS7N01 ブリッジ 145 35 1053 18188
2 JIS7N01 エントリ一 160 30 4005 27760
3 JIS7075 ポートホール 185 35 4475 37468
4 JIS7003 スパイダー 50 10 1906 15768
5 JIS7N01 ブリッジ 30 20 255 9488
6 JIS7003 スパイダー 30 8 255 9488
7 JIS7N01 ポートホール 30 20 255 5251
8 JIS7075 ブリッジ 30 8 255 5251
9 JIS7N01 ブリッジ 100 25 1562 33970
10 JIS7075 ポートホール 100 20 1 102 29517
1 1 JIS7N01 ブリッジ 60 10 725 10378 表 2
Figure imgf000011_0001
表 2の実験結果から、 歪み量を 1 . 8以上としたものは、 それ未満とした供 試材と比べ、 いずれも引張強度比が 9 0 %以上となっており、 溶着部の強度が ベア部のそれとあまり差がないことがわかる。 従って、 歪み量の閾値を 1 . 8 として同歪み量がこの値以上に維持して押出し加工を行うことにより、 溶着部 の強度が高い、 優れた中空部材を安定して製造できるものである。
さらに、 第 4図は、 これらの結果に、 別に追加実験を行った結果も加えて N数を増やして、 歪み量と溶着強度と関係を同様に整理したグラフである。 図において、 溶着部とベア部の引張強度比が 1 0 0 %のところに位置した X 軸と平行な実線はベア部 （非溶着部） の引張強度を示し、 点線の曲線は溶着部 の引張強度をそれぞれ表している。
この図によって分かるように、 歪み量と溶着強度には明確な正の相関がみら れ、 やはり歪み量が 1 . 8以上で 9 0 %以上の強度比となっており、 溶着部に おいても優れた強度が得られていることが判明する。 しかも、 特に歪み量を 2 .4以上の範囲とすれば強度比で 9 5 %以上の非常に高い強度の溶着部が得ら れ、 ベア材の強度とほとんど遜色のない一層優れた品質の中空部材が提供され ことがわかる。 すなわち、 これらの実験結果によれば、 前記引張強度比が 9 0 %以上の中空軽金属部材を得るためには前記歪み量を 1 . 8以上に維持して押 出し加工を行うことが必須であり、 特に前記歪み量を 2 .4以上に維持して押 出し加工をすれば、 より強度特性に優れた中空軽金属部材が られることにな る。
このように、 歪み量と溶着強度との相関関係を相関関係を求めておき、 その 相関関係に基づいて目標となる溶着強度に対応する歪み量を決定し、 この歪み 量を目標歪み量として、 前記合流 ·溶着後の段階から押出し成形後の段階に至 るまでの間に軽金属素材に与えられる歪み量を前記目標歪み量以上に維持する ように中空押出し加工用ダイスを設計し、 同ダイスを用いて当該押出し成形を 行うことにより、 十分な溶着強度をもつ中空軽金属押出し部材を安定して得る ことが可能になる。
なお、 上述した実施例では、 アルミニウム合金について本発明の優れた効果 を実証したが、 本発明は他の軽金属 （合金を含む） 、 例えば錫、 アンチモン、 チタン、 マグネシウム、 ベリリウムなどの押出し加工に適用しても同様の効果 を得ることが可能である。
0

Claims

請求の範囲
1 . 軽金属素材を中空押出しダイスを用いて押出し加工する方法であって、 前記軽金属素材を一旦分流させた後に合流させて相互に溶着する工程と、 その合流後の軽金属素材を前記中空押出しダイスのダイス穴を通して所望の 断面形状に押出し加工する工程とを含み、
この押出し加工する工程では、 前記合流 ·溶着後の軽金属素材に付与される 歪み量を 1 . 8以上に維持するようにして当該押出し加工を行うことを特徴と する中空軽金属部材の押出し加工方法。
2 . 請求の範囲第 1項記載の中空軽金属部材の押出し加工方法において、 前記前記中空軽金属部材を構成する金属がアルミニウム合金であることを特 徴とする中空軽金属部材の押出し加工方法。 '
3 . 中空押出しダイスを用い、 軽金属素材を分流及び合流 ·溶着させた後に 所望の断面形状に押出し加工する中空軽金属部材の押出し加工方法であって、 前記合流 ·溶着後の軽金属素材に付与される歪み量と押出し加工後の製品にお ける溶着部の溶着強度との相関関係を求め、 この相関関係に基づい:て前記溶着 強度の目標値に対応する歪み量を目標歪み量として設定し、 前記合流 ·溶着後 の軽金属素材に付与される歪み量を前記目標歪み量以上に維持するようにして 当該軽金属素材の押出し加工を行うことを特徴とする中空軽金属部材の押出し 加工方法。
4. 軽金属素材を分流及び合流 ·溶着を行った後に、 所望の断面形状に押出 し加工する中空軽金属部材の押出し加工に用いられる中空押出しダイスにおい て、 前記合流 ·溶着後の軽金属素材に付与される歪み量を 1 . 8以上に維持し て押出しを行うことができるように設計されてなることを特徴とする中空押出 しダイス。
5 . 請求の範囲第 4項記載の中空押出しダイスにおいて、
当該ダイスはブリッジダイス、 ポートホールダイス、 またはスパイダーダイ スであることを特徴とする中空押出しダイス。
6 . 軽金属素材を分流及び合流 ·溶着を行った後に所望の断面形状に押出し 加工することによって得られる中空軽金属部材であって、 前記合流 ·溶着後の 軽金属素材に付与される歪み量を 1 . 8以上に維持して押出しを行うことによ つて得られたものであり、 その溶着部の強度がベア部の強度の 9 0 %以上であ ることを特徴とする中空軽金属押出し部材。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5010196B2 (ja) * 2006-07-18 2012-08-29 株式会社神戸製鋼所 耐熱アルミ合金製の形材の製造方法、耐熱アルミ合金製の形材及び耐熱アルミ合金製の形材の成形装置
DE102020128163B3 (de) * 2020-10-27 2022-02-17 Helmholtz-Zentrum Hereon Gmbh Formwerkzeug und Verfahren zum Strangpressen von metallischen Werkstoffen

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002185151A (ja) * 2000-12-19 2002-06-28 Oki Electric Ind Co Ltd 多層プリント配線板
JP2003013191A (ja) * 2001-06-28 2003-01-15 Ngk Insulators Ltd アルミニウムを主成分とする金属製直管及びその製造方法、並びに検査方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3520168A (en) * 1966-08-01 1970-07-14 Dow Chemical Co Feederhole die
US3575030A (en) * 1967-11-01 1971-04-13 Dow Chemical Co Slanted weld extrusion process
CN2155964Y (zh) * 1993-06-02 1994-02-16 蔡志忠 铝挤压型管材成型模具
JP4174173B2 (ja) * 2000-07-03 2008-10-29 株式会社神戸製鋼所 中空断面金属製品の押出方法および押出装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002185151A (ja) * 2000-12-19 2002-06-28 Oki Electric Ind Co Ltd 多層プリント配線板
JP2003013191A (ja) * 2001-06-28 2003-01-15 Ngk Insulators Ltd アルミニウムを主成分とする金属製直管及びその製造方法、並びに検査方法

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