WO2018173635A1 - 押出材の製造方法 - Google Patents

押出材の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2018173635A1
WO2018173635A1 PCT/JP2018/006843 JP2018006843W WO2018173635A1 WO 2018173635 A1 WO2018173635 A1 WO 2018173635A1 JP 2018006843 W JP2018006843 W JP 2018006843W WO 2018173635 A1 WO2018173635 A1 WO 2018173635A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
columnar
container
extrusion
billet
extruded material
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/006843
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
レミ 向瀬
韓 剛
靖洋 舟越
Original Assignee
日立金属株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日立金属株式会社 filed Critical 日立金属株式会社
Priority to JP2019507472A priority Critical patent/JP6569930B2/ja
Publication of WO2018173635A1 publication Critical patent/WO2018173635A1/ja

Links

Images

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing an extruded material.
  • extrusion molding there is a method in which a columnar billet is inserted into a container, a compression force is applied to the columnar billet inserted into the container, and the columnar billet is extruded from a die hole installed in the container.
  • a compressive force is applied to one end surface of the columnar billet, and the other end side of the container, that is, the other end surface side of the columnar billet.
  • “Direct extrusion” in which a billet is extruded from an installed die hole is the most basic extrusion method with a simple press machine structure (Non-patent Document 1). FIG.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of a cross-sectional structure of an extrusion molding apparatus for direct extrusion.
  • the columnar billet 10 is inserted into the container 11.
  • compressive force is applied to the columnar billet 10 inserted into the container 11 by the stem 13 via the dummy block 12.
  • the columnar billet 10 is extruded from a hole of a die 14 (including a die holder (not shown)) installed in the container 11 and formed into an extruded material 15 having a shape cross section of the die hole.
  • a lubricant can be applied to the surface of the columnar billet 10, or a lubricating glass pad 16 can be mounted between the die 14 and the columnar billet 10 ( Strictly speaking, when the cross-sectional structure of the extrusion molding apparatus is in the state shown in FIG. 3 (that is, when the columnar billet 10 is extruded to some extent from the hole of the die 14), the lubricating glass pad 16 described above is used. Has already melted).
  • the extruded material at the cutting position is not only covered with the material of the container (hereinafter referred to as container material), but also inside the extruded material. In some cases, this container material has entered. When the container material enters (excludes) the inside of the extruded material, it is difficult to remove the container material from the extruded material, which hinders the acquisition of a sound extruded material.
  • An object of the present invention is that in the above method for producing an extruded material using a columnar billet, when extrusion is finished and the extruded material is cut from the billet, the container material is interposed inside the extruded material after cutting.
  • the manufacturing method of the extrusion material which can suppress is provided.
  • a columnar billet is inserted into a container, a compressive force is applied to one end surface of the columnar billet inserted into the container via a dummy block, and the container die is installed on the other end surface side of the columnar billet.
  • the columnar billet includes a columnar container having a storage portion therein, and a columnar molded body stored in the storage portion, and the columnar container has a thickness of an end portion to which a compressive force is applied.
  • the present invention in the above-described method for producing an extruded material, when the extrusion from the die hole is finished at an extrusion ratio R, and the extruded material extruded from the die hole is cut from the columnar billet, the position of the cutting plane, from the relation between the above t b (mm), extrusion ratio and R, further, the distance h e between the position and the die tip of the dummy block at which it exited the extrusion (mm)
  • the method for producing an extruded material preferably, the above-mentioned t b (mm), the extrusion ratio R, and the distance between the tip position of the dummy block and the die when the extrusion is finished.
  • This is a method for manufacturing an extruded material in which the position of the cut surface is a position satisfying the relationship of the following expression 2 when a value calculated from the relationship with h e (mm) is represented as h amax2 .
  • h c described above satisfies (1.5 ⁇ h amax1 ) ⁇ h c ⁇ h amax1 .
  • h c described above satisfies (1.5 ⁇ h amax2 ) ⁇ h c ⁇ h amax2 .
  • the above distance h e is preferably 3 ⁇ 30 mm.
  • the extrusion ratio R is preferably 3 to 40.
  • the thickness t b of the end portion of the columnar container is preferably 5 to 40 mm.
  • the thickness t s of the sides of the columnar container is preferably 5 ⁇ 40 mm.
  • the present invention is a container in which a columnar billet is inserted into a container, a compressive force is applied to one end surface of the columnar billet inserted into the container via a dummy block, and the columnar billet is installed on the other end surface side of the columnar billet.
  • the columnar billet is extruded from the die hole, and the columnar billet is formed into the shape of the extruded material.
  • the columnar billet includes a columnar container having a storage portion therein, and a columnar molded body stored in the storage portion, and the columnar container has a thickness of an end portion to which a compressive force is applied.
  • the present invention is a container in which a columnar billet is inserted into a container, a compressive force is applied to one end surface of the columnar billet inserted into the container via a dummy block, and the columnar billet is installed on the other end surface side of the columnar billet.
  • the columnar billet is extruded from the die hole, and the columnar billet is formed into the shape of the extruded material.
  • the columnar billet includes a columnar container having a storage portion therein, and a columnar molded body stored in the storage portion, and the columnar container has a thickness of an end portion to which a compressive force is applied.
  • the extruded material in a method for producing an extruded material using a columnar billet in which a columnar molded body is housed in a columnar container, when the extrusion is finished and the extruded material is cut from the billet, the extruded material after cutting It can suppress that a container material interposes inside.
  • the manufacturing method of the extrusion material of the present invention applies a compressive force to one end face of the columnar billet from one end side of the container into which the columnar billet is inserted, to the other end side of the container which is the other end face side of the columnar billet. This is due to “direct extrusion” in which the columnar billet is extruded from the installed die hole. And when this extrusion is complete
  • the requirements of the present invention will be described.
  • the billet used in the present invention is a “columnar billet” in which a columnar molded body is stored in a columnar container having a storage portion inside.
  • the columnar container has a thickness t b (mm) at an end to which a compressive force is applied during extrusion.
  • a normal billet is referred to as a “molded body”, and the one in which the molded body is accommodated in a container is referred to as an “improved billet”, which is hot-worked. Heat to temperature, insert into container and extrude.
  • the container described above functions as a heat insulating material between the molded body and the container, and a decrease in the surface temperature of the molded body during extrusion molding can be suppressed.
  • examples of the nickel-base superalloy include an alloy containing “gamma prime” which is a precipitation strengthening phase of an intermetallic compound in its structure.
  • a “precipitation strengthened” nickel-base superalloy containing gamma prime in the structure is one of the typical difficult-to-process materials.
  • Such nickel-based superalloys are, as one specific example, those having an equilibrium precipitation amount of gamma prime at 700 ° C. of “35 mol% or more”. Furthermore, there are those in which the equilibrium precipitation amount of gamma prime is 40 mol% or more, 50 mol% or more, or 60 mol% or more.
  • the above-mentioned equilibrium precipitation amount of gamma prime is a stable precipitation amount of gamma prime in a thermodynamic equilibrium state.
  • the value which expressed the equilibrium precipitation amount of this gamma prime by "mol%" is a value which can be determined by the component composition which a nickel-base superalloy has.
  • the value of mol% of the equilibrium precipitation amount can be obtained by analysis by thermodynamic equilibrium calculation. In the case of analysis by thermodynamic equilibrium calculation, it can be obtained accurately and easily by using various thermodynamic equilibrium calculation software.
  • nickel-base superalloy having an equilibrium precipitation amount of gamma prime of 35 mol% or more at 700 ° C. for example, in mass%, C: 0.25% or less, Cr: 8.0-25.0% Al: 0.5 to 8.0%, Ti: 0.4 to 7.0%, balance Ni and impurities. And as needed, it can contain Mo: 8.0% or less by the mass%. Further, as a precipitation strengthening type nickel-base superalloy having an equilibrium precipitation amount of gamma prime at 700 ° C.
  • Carbon steel refers to the steel of JIS-G-0203 number 1104, “Iron-carbon alloy whose carbon content is usually in the range of 0.02 to about 2%. Small amount of silicon, manganese, phosphorus , Usually containing sulfur, etc. ". And in this classification of carbon steel, by making the container material low carbon steel, the carbon content of the low carbon steel is approximately 0.25 mass% or less, so the hardness is low, and this container is plastic. Excellent workability. Therefore, the low carbon steel container does not affect the increase in deformation resistance of the “improved billet” during extrusion, and can facilitate smooth extrusion.
  • the stainless steel also has a low hardness (the amount of carbon is approximately 0.15% by mass or less), so that smooth extrusion can be promoted. Furthermore, since austenitic stainless steel is excellent in wettability with a glass lubricant, it is preferable to use a container made of austenitic stainless steel when using a glass lubricant during extrusion molding. “Austenitic stainless steel” is a stainless steel defined by “shows an austenitic structure even at room temperature” in the number 3804 of JIS-G-0203.
  • the shape of the billet for extrusion molding is a “columnar shape” represented by a cylinder
  • the improved billet used in the present invention is also a columnar shape.
  • the shape of the molded object (normal billet) accommodated in the billet is also “columnar”, and this columnar molded object is accommodated in the columnar container.
  • this columnar container has an end portion to which a compressive force is applied at the time of extrusion of “t b (mm)” in order to solve the problem that “the container material is present inside the extruded material at the cutting position” described later. It has a thickness.
  • the above-described improved billet used by the present invention is simply referred to as “columnar billet”.
  • FIG. 2 is a schematic view showing an example of a columnar billet 6 that can be used in the present invention.
  • a columnar molded body 7 which is a normal billet has a substantially cylindrical shape in accordance with the inner shape of the container of the extrusion molding apparatus.
  • a columnar container 8 having a bottomed substantially cylindrical shape (cylindrical shape) that can accommodate the columnar molded body 7 is prepared, and the columnar molded body 7 is placed inside the columnar container 8.
  • the upper surface of the columnar container 8 after storing the columnar molded body 7 is sealed and stored with, for example, a disk-shaped lid 9 made of the same material as the columnar container 8.
  • a disk-shaped lid 9 made of the same material as the columnar container 8.
  • the remaining upper and lower surfaces are sealed with the lid 9 and stored. May be. Sealing can be performed by welding or the like.
  • the edge of the lid 9 has a tapered shape, and the end surface of the columnar billet 6 on the lid 9 side is the die side when inserted into the container.
  • the compressive force is applied from the bottomed end face side of the columnar container 8, and the thickness of the end portion to which the compressive force of the columnar container 8 is applied has “t b (mm)”. ing.
  • the above-mentioned columnar billet is to store the entire columnar molded object in a columnar container (that is, to cover the entire surface of the columnar molded object in contact with the container, die, and dummy block during extrusion molding), This is preferable in that it can suppress a decrease in the surface temperature of the columnar molded body from the beginning to the end of the extrusion.
  • the method for producing an extruded material of the present invention terminates the extrusion using the above-described columnar billet, and cuts the extruded material extruded from the die hole from the remaining columnar billet in the container.
  • the position of the surface is determined on the basis of the value calculated from the relationship between t b (mm) and the extrusion ratio R.
  • FIG. 1 shows an example of a state in which a container material is interposed inside an extruded material.
  • the above-described container material 3 is prevented from interposing in the extruded material 2 after cutting.
  • the position of the cut surface needs to be sufficiently separated from the position of the end face to which the compressive force of the columnar billet remaining in the container 4 is applied (that is, the position of the tip of the dummy block 5). That is, the distance “h c ” between the position of one end surface of the columnar billet and the position of the cut surface when the extrusion is finished is increased.
  • the present inventor determines how much container material enters the extruded material when performing extrusion using a columnar billet ( That is, the amount of container material h a ) entering the extruded material shown in FIG. 1 was investigated.
  • the extrusion ratio in the present invention is a value obtained by (the cross-sectional area of the container / the cross-sectional area of the die hole) before preheating. Then, by using the correlation phenomenon, a value reflecting the correlation phenomenon can be calculated from the relationship between the t b (mm) and the extrusion ratio R, so that the calculated value is used as a reference. Thus, it was found that the position of the cut surface of the extruded material without the container material can be determined. In this case, the calculated value of the, for example, at the completion of the extrusion, entering amount of container material to said extrusion member h a can take "maximum value".
  • the position of the cut surface of the extruded material is “the following formula 1 It was found that “the position satisfying this relationship” is preferable as the position of the cut surface of the extruded material in which the container material does not intervene.
  • the present inventor has when performing extrusion molding, the behavior of the enter amount h a value of the container material, in consideration even the case of a condition that h a larger and simulation analysis.
  • the case where the above-mentioned ha is large is, for example, a case where the thickness t b of one end portion (that is, the stem side) of the columnar container and the extrusion ratio are large.
  • Extrusion molding is performed until the position of the allowable load limit of the extrusion molding apparatus described later is close to the die or until the position of the tip of the dummy block during extrusion reaches this allowable load limit position. This is the case for the conditions that have been performed.
  • the position of the end surface on the side to which the compressive force of the columnar billet being extruded is applied (that is, the tip of the dummy block).
  • the position (for example, the distance between the position of the tip of the dummy block and the die (h e in FIG. 1)) is the allowable load limit position of the extrusion molding device toward the die (including the die holder), for example.
  • the extrusion ratio R is more preferably 4 or more, and still more preferably 5 or more. Further, the extrusion ratio R is more preferably 30 or less, and still more preferably 20 or less.
  • the distance h c between the position of one end surface of the columnar billet remaining in the container and the position of the cut surface is set as the columnar container.
  • the thickness t b of the end portion of the by the condition value "or" a h amax1 which is determined by the value of the function f (R), to suppress the intervention of the container material into the extruded material Can do. That is, this condition is the condition of the expression 1 of “h c ⁇ 3.1 ⁇ t b + f (R)” (the unit is “mm”).
  • the cutting position satisfies this condition, if necessary, in consideration of the constraints of the specification of the cutting device, if cut extruded material, in the case stated thickness t b and the extrusion ratio R is greater Also, the inclusion of the container material in the extruded material can be more effectively suppressed. And even if the above-mentioned allowable load limit position is in the case of an extrusion molding apparatus close to a die, or extrusion is performed until the position of the tip of the dummy block during extrusion reaches the above-described allowable load limit position. Even in such a case, the inclusion of the container material in the extruded material can be more effectively suppressed.
  • the distance h c is preferably 1.5 times or less the value of h amax1 . More preferably, it is 1.4 times or less, more preferably 1.3 times or less. And still more preferably 1.2 times or less, particularly preferably 1.1 times or less.
  • the calculation of the numerical value to be the reference further also be used distance h e between the position and the die tip of the dummy block, to the extruded material
  • the g (R, h e ) term is a safety value that has been added in advance in consideration of the change in h e .
  • This safety value can be organized in correlation with the square root of h e.
  • this h e is where the distance between the position and the die of the tip of dummy block upon completion of the extrusion, and the "position of the tip of the dummy block", so to speak, "columnar billet imparted with compressive forces It is also the position of one of the end faces.
  • the safety value of h amax2 is also largely dependent on the extrusion ratio R, similarly to hamax1 , the safety value is also corrected by a coefficient including the extrusion ratio R. And this coefficient can be arranged by (0.2 ⁇ R + 9).
  • the value of the h e is preferably 3 ⁇ 30 mm. Then, the value of the h e is from 30 mm, for example, became smaller 20mm below, even when the entering amount of container material to the actual extrusion material becomes larger, if the invention In addition, it is possible to suppress the inclusion of the container material in the extruded material.
  • the value of the above h e is any from 3 mm, for example, became larger than the 10 mm, even when the entering amount of container material to the actual extrusion material becomes smaller, in the present invention
  • the molded body is, for example, as such precipitation-strengthened nickel base superalloy, when were of less workability, the value of the above h e may be larger, the present invention is effectively Act on.
  • the thickness t b of one end of the columnar container is “5 mm or more”. More preferably, it is 7 mm or more. More preferably, it is 10 mm or more.
  • the thickness t b of the one end of the columnar container described above is too large (it too thick), leads to increase in mass of the columnar container, and decrease yield of the extruded material, the manufacturing efficiency of the columnar billet It can cause a decline.
  • the thickness t b of the one end of the columnar container described above is too large, the heat insulating effect of the columnar container is saturated. Therefore, the thickness t b of the one end of the columnar container is preferably a "40mm or less.” More preferably, it is 30 mm or less. More preferably, it is 20 mm or less.
  • the present inventors enters amount h a container member to said extrusion material was found that relies not least on the thickness t s of the sides forming the periphery of the columnar container. Then, by increasing the thickness t s of the sides of the columnar container, it was ascertained that can be further reduced penetrates amount h a container material into the extruded material. This effect is due the area of the columnar container to the total cross section of the columnar billet (ratio), this by increasing the proportion of the column container, small enter amount h a container material into the extruded material It is considered possible.
  • the thickness t b of the one end of the columnar container is "5mm or more” described above, the thickness t s of the sides of the columnar container, be thinner in "5mm" If there were found that tended to enter the amount h a is further reduced in the container material into the extruded material occurs. Therefore, in the present invention, when one end of the thickness t b of the columnar container is not less than 5 mm, the thickness t s of the sides of the columnar container is preferably at least 5 mm. More preferably, it is 6 mm or more. Thereby, the inclusion of the container material in the extruded material can be more reliably suppressed.
  • the thickness t s of the sides of the columnar container it is not necessary to specify the upper limit of the thickness t s of the sides of the columnar container as described above.
  • the method for producing an extruded material of the present invention can be applied to, for example, extrusion molding of a columnar body having a diameter of 50 to 250 mm.
  • extrusion molding of a columnar body having a diameter of 50 to 250 mm Preferably, since it can cope with a wide range of extrusion ratios of 3 to 40, for example, extrusion having various cross-sectional diameters such as rods and wires having a cross-sectional diameter of 100 mm or less, 70 mm or less, 50 mm or less, or 20 mm or less. It can be applied to the manufacture of materials.
  • An ingot was obtained by casting a molten metal having a component composition of a nickel-based superalloy (713C alloy).
  • the equilibrium precipitation amount of gamma prime at 700 ° C. of this nickel-based superheat-resistant alloy is determined in the thermodynamic equilibrium calculation software “JMatPro (Version 8.0.1, manufactured by Senté Software Ltd.)” as the constituent elements of this alloy. It was 70 mol% when it calculated by inputting content. Then, the ingot was machined to produce a cylindrical billet having a diameter of 82 mm and a length of 140 mm, which is a normal billet.
  • a made cup-shaped (bottomed) cylindrical container was prepared, and the above-mentioned cylindrical molded body was stored therein.
  • the upper surface of the cylindrical container after storing the cylindrical molded body is sealed by welding with a disc-shaped lid made of SUS304 having a tapered edge, and the “cylindrical billet” used in the present invention is provided.
  • a ” was produced (see FIG. 2, the end surface on which the taper processing was performed becomes the die side when inserted into the container).
  • cylindrical billet B by changing the dimensions of the cylindrical molded body and the cylindrical container, the outer diameter of 80 mm, an inner diameter of 67 mm (i.e., the side thickness t s is 6.5mm ) and a height of 140 mm, the thickness t b of the bottom inside of the cylindrical container is 10 mm, to prepare a "cylindrical billet B" that contains the cylindrical molded body having a diameter of 66 mm ⁇ length 110 mm.
  • cylindrical billet C which stores a cylindrical molded body having a diameter of 66 mm ⁇ length 100 mm.
  • the above cylindrical billet was heated to a hot working temperature of 1100 ° C., and the heated cylindrical billet was inserted into the container of the extrusion molding apparatus in FIG. 3 (made by JIS-SKD61) heated to a preheating temperature of 500 ° C. .
  • a compressive force was applied to the cylindrical billet inserted into the container from the bottom side of the cylindrical container, and hot extrusion molding was performed at a stem speed of 15 (mm / s) under the conditions shown in Table 1.
  • the commercially available water-soluble glass lubricant was apply
  • the position of the end face of the cylindrical billet to which the compressive force is applied is the position of the allowable load limit of the extrusion apparatus (in the case of this embodiment, the tip of the dummy block).
  • position of, approaching die (thickness 60 mm) in headed 3mm position) to complete the extrusion when it reaches the position of the distance h e of the die shown in Table 2, observation of the cross-section of the extruded material and, from the position of the tip of the dummy block, it confirmed the "real" enter amount h a container material into the extruded material ( Figure 1).
  • the position of the cut surface (that is, the distance from the tip position of the dummy block) is set to “3.1 ⁇ t b
  • the distance h c is equal to or greater than the value of h amax1 obtained in the relationship of “+ f (R)”
  • the thickness t b of the bottom of the cylindrical container is large, or the extrusion ratio R is large, and the container material enters.
  • condition amount h a larger i.e., extrusion 1, 2, 5, 8 and 10) even for, it was confirmed that can suppress the intervention of the container material into the interior extruded material after cutting.
  • the distance h c related to the cutting position of the extruded material is equal to or greater than the value of h amax2 obtained by the relationship of “3.1 ⁇ t b + f (R) ⁇ g (R, h e )”. Even so, it was confirmed that the inclusion of the container material inside the extruded material after cutting could be suppressed. In this case, the value of h amax2 approaches the value of h a, it is expected that can improve the yield of the extruded material.
  • Extrusion 3 has a small thickness t b of the bottom of the cylindrical container, and, in addition to the extrusion ratio R is small, the distance h e is large between the positions and the die tip of the dummy block during extrusion completion, those conditions enter amount h a container material is reduced.
  • the extrusion when the molding 3 actually enter the amount h a container material is small, but did not extend from the die hole to a position of the extruded extrudate, the h amax2 to determine the cutting position of the extruded material
  • the value of ha max2 was reduced to about the thickness of the die, and further improvement in the yield of the extruded material was expected.

Landscapes

  • Extrusion Of Metal (AREA)

Abstract

柱状被成形体を柱状容器に収納してなる柱状ビレットを用いた押出材の製造方法において、押出しを終了して、押出材を柱状ビレットから切断したときに、切断後の押出材の内部に容器材が介在することを抑制する。 上記の柱状ビレットを用いた押出しを終了して、ダイス孔から押出された押出材を柱状ビレットから切断するとき、切断面の位置を、柱状容器のステム側の端部の厚さtb(mm)と、押出比Rとの関係から算出される値を基準にして決定する押出材の製造方法である。また、この算出に、さらに、押出しを終了したときのダミーブロックの先端の位置とダイスとの距離he(mm)を用いる押出材の製造方法である。

Description

押出材の製造方法
 本発明は、押出材の製造方法に関する。
 押出成形は、その一例として、柱状ビレットをコンテナに挿入し、このコンテナに挿入した柱状ビレットに圧縮力を付与して、コンテナに設置したダイス孔から柱状ビレットを押出して成形する方法がある。そして、各種の押出成形のうちでも、柱状ビレットを挿入したコンテナの一端側より、柱状ビレットの一方の端面に圧縮力を付与して、コンテナの他端側、すなわち柱状ビレットの他方の端面側に設置したダイス孔からビレットを押出す「直接押出」は、プレス機の構造がシンプルで最も基本的な押出成形方法である(非特許文献1)。
 図3は、直接押出のための押出成形装置の断面構造の一例を示す概略図である。図3において、まず、柱状ビレット10をコンテナ11に挿入する。次に、このコンテナ11に挿入した柱状ビレット10に、ダミーブロック12を介して、ステム13により圧縮力を付与する。そして、このことによって、柱状ビレット10は、コンテナ11に設置したダイス14(図示しないダイスホルダーを含む)の孔から押出されて、ダイス孔の形状断面を有した押出材15に成形される。なお、柱状ビレット10をコンテナ11に挿入するとき、柱状ビレット10の表面に潤滑剤を塗布したり、ダイス14と柱状ビレット10との間に潤滑用ガラスパッド16を装着したりすることができる(なお、厳密に言えば、押出成形装置の断面構造が図3の状態にあるときに(つまり、柱状ビレット10がダイス14の孔からある程度押出されているときに)、上記の潤滑用ガラスパッド16は既に溶融している)。
 ところで、このような押出成形装置を用いて柱状ビレットを押出成形するとき、加熱した柱状ビレットがコンテナ等に触れることで冷えて、柱状ビレットや押出材の表面に割れが生じる場合があった。そして、この割れは、上記の柱状ビレットが、特に、各種チタン合金やニッケル基等の超耐熱合金といった難加工材でなる場合に、生じやすかった。そこで、このような難加工材を押出成形する場合、この難加工材を柱状被成形体として、この柱状被成形体を、柱状被成形体より加工性に優れた柱状容器(つまり、柱状被成形体と材質が異なる柱状容器)に収納した「柱状ビレット」を押出成形する手法が提案されている(特許文献1)。
特開平4-66214号公報
特許庁他、"引抜・押出による金属成形(1.3 押出による金属成形技術[p.75-76])"、[online]、平成13年、特許庁、[平成28年12月3日検索]、インターネット<URL:http://dl.ndl.go.jp/view/download/digidepo_1249102_po_1-3.pdf?contentNo=40&alternativeNo=>
 一連の押出材の製造工程においては、この押出工程でビレットの有効部分の押出しが完了して、押出しを終了したときに、ダイス孔から押出された押出材を残りのビレットから切断する作業が必要である。そして、ビレットが上記の「柱状ビレット」であるとき、切断位置の押出材には、その表面を上記の容器の材質(以下、容器材と記す)が覆っているだけでなく、押出材の内部にもこの容器材が入り込んでいる場合があった。押出材の内部に容器材が入り込むと(介在すると)、この容器材を押出材から除去することは困難であり、健全な押出材の入手に支障を来した。
 本発明の目的は、上記の柱状ビレットを用いた押出材の製造方法において、押出しを終了して、押出材をビレットから切断したときに、切断後の押出材の内部に容器材が介在することを抑制できる押出材の製造方法を提供するものである。
 本発明は、柱状ビレットをコンテナに挿入し、このコンテナに挿入した柱状ビレットの一方の端面に、ダミーブロックを介して、圧縮力を付与し、柱状ビレットの他方の端面側に設置したコンテナのダイス孔から上記の柱状ビレットを押出して、柱状ビレットを押出材の形状に成形する押出材の製造方法において、
上記の柱状ビレットは、内部に収納部を有する柱状容器と、その収納部に収納された柱状被成形体とを備え、かつ、この柱状容器は、圧縮力が付与される端部の厚さがt(mm)であり、
押出比Rで上記のダイス孔からの押出しを終了して、このダイス孔から押出された押出材を上記の柱状ビレットから切断するとき、切断面の位置を、上記のt(mm)と押出比Rとの関係から算出される値を基準にして決定する押出材の製造方法である。
 そして、上記の押出材の製造方法においては、好ましくは、上記のt(mm)と押出比Rとの関係から算出される値をhamax1としたときに、上記の切断面の位置が、下記の式1の関係を満たす位置である押出材の製造方法である。
式1:h≧hamax1
ここで、
amax1=3.1×t+f(R)
f(R)=123.7×ln(R)-75
(h(mm):押出しを終了したときの柱状ビレットの上記した一方の端面の位置と、切断面の位置との距離)
 また、本発明は、上述した押出材の製造方法において、押出比Rで上記のダイス孔からの押出しを終了して、このダイス孔から押出された押出材を上記の柱状ビレットから切断するとき、切断面の位置を、上記のt(mm)と、押出比Rと、さらに、押出しを終了したときの上記のダミーブロックの先端の位置とダイスとの距離h(mm)との関係から算出される値を基準にして決定する押出材の製造方法である。
 そして、上記の押出材の製造方法においては、好ましくは、上記のt(mm)と、押出比Rと、さらに、押出しを終了したときの上記のダミーブロックの先端の位置とダイスとの距離h(mm)との関係から算出される値をhamax2としたときに、上記の切断面の位置が、下記の式2の関係を満たす位置である押出材の製造方法である。
式2:h≧hamax2
ここで、
amax2=3.1×t+f(R)-g(R,h
f(R)=123.7×ln(R)-75
g(R,h)=(0.2×R+9)×√h
(h(mm):押出しを終了したときの柱状ビレットの上記した一方の端面の位置と、切断面の位置との距離)
 このとき、上記したhが(1.5×hamax1)≧h≧hamax1を満たすことが好ましい。あるいは、上記したhが(1.5×hamax2)≧h≧hamax2を満たすことが好ましい。
 上記の距離hは、3~30mmであることが好ましい。また、上記の押出比Rが、3~40であることが好ましい。また、上記の柱状容器の端部の厚さtが、5~40mmであることが好ましい。そして、この柱状容器の端部の厚さtに加えて、柱状容器の側部の厚さtが、5~40mmであることが好ましい。
 また、本発明は、柱状ビレットをコンテナに挿入し、このコンテナに挿入した柱状ビレットの一方の端面に、ダミーブロックを介して、圧縮力を付与し、柱状ビレットの他方の端面側に設置したコンテナのダイス孔から上記の柱状ビレットを押出して、柱状ビレットを押出材の形状に成形する押出材の製造方法において、
上記の柱状ビレットは、内部に収納部を有する柱状容器と、その収納部に収納された柱状被成形体とを備え、かつ、この柱状容器は、圧縮力が付与される端部の厚さがt(mm)であり、
押出比Rで上記のダイス孔からの押出しを終了して、このダイス孔から押出された押出材を上記の柱状ビレットから切断するとき、切断面の位置が関係式(1.5×hamax1)≧h≧hamax1を満たす押出材の製造方法である。
ここで、
amax1=3.1×t+f(R)
f(R)=123.7×ln(R)-75
(h(mm):押出しを終了したときの柱状ビレットの上記した一方の端面の位置と、切断面の位置との距離)
 また、本発明は、柱状ビレットをコンテナに挿入し、このコンテナに挿入した柱状ビレットの一方の端面に、ダミーブロックを介して、圧縮力を付与し、柱状ビレットの他方の端面側に設置したコンテナのダイス孔から上記の柱状ビレットを押出して、柱状ビレットを押出材の形状に成形する押出材の製造方法において、
上記の柱状ビレットは、内部に収納部を有する柱状容器と、その収納部に収納された柱状被成形体とを備え、かつ、この柱状容器は、圧縮力が付与される端部の厚さがt(mm)であり、
押出比Rで上記のダイス孔からの押出しを終了して、このダイス孔から押出された押出材を上記の柱状ビレットから切断するとき、切断面の位置が関係式(1.5×hamax2)≧h≧hamax2を満たす押出材の製造方法である。
ここで、
amax2=3.1×t+f(R)-g(R,h
f(R)=123.7×ln(R)-75
g(R,h)=(0.2×R+9)×√h
(h(mm):押出しを終了したときの柱状ビレットの上記した一方の端面の位置と、切断面の位置との距離)
(h(mm):押出しを終了したときのダミーブロックの先端の位置とダイスとの距離)
 本発明によると、柱状被成形体を柱状容器に収納してなる柱状ビレットを用いた押出材の製造方法において、押出しを終了して、押出材をビレットから切断したときに、切断後の押出材の内部に容器材が介在することを抑制できる。
押出材の内部に容器材が介在した状態の一例を説明する図である。 本発明が用いる柱状ビレットの一例を示す概略図である。 押出成形装置の一例の断面構造を示す概略図である。
 本発明の押出材の製造方法は、柱状ビレットを挿入したコンテナの一端側より、柱状ビレットの一方の端面に圧縮力を付与して、柱状ビレットの他方の端面側であるコンテナの他端側に設置したダイス孔から柱状ビレットを押出す「直接押出」によるものである。そして、この押出しを終了したときには、ダイス孔から押出された押出材を、コンテナ中の残りの柱状ビレットから切断する工程を含むものである。以下、本発明の要件について説明する。
(1)本発明が用いるビレットは、内部に収納部を有する柱状容器に、柱状被成形体を収納した「柱状ビレット」である。そして、この柱状容器は、押出時に圧縮力が付与される端部がt(mm)の厚さを有するものである。
 例えば、各種のチタン合金やニッケル基等の超耐熱合金といった難加工性の材質でなるビレットを熱間加工温度に加熱して押出成形した場合、成形中のビレットの温度が低下して、特に、ビレットの表面温度が熱間加工温度から大幅に低下し得る。そして、その温度低下によって、熱間加工性が悪くなり、これが押出材の表面に疵や割れ等の欠陥が生じる要因となっていた。よって、本発明の場合、この温度低下を抑制するために、通常のビレットを「被成形体」として、この被成形体を容器に収納したものを「改良したビレット」とし、これを熱間加工温度に加熱してコンテナに挿入し押出成形する。この改良したビレットによって、上記の容器が、被成形体とコンテナとの間の断熱材として機能し、押出成形中の被成形体の表面温度の低下を抑制することができる。
 なお、上記の「被成形体」の材質について、ニッケル基超耐熱合金には、例えば、その組織中に金属間化合物の析出強化相である「ガンマプライム」を含む合金を挙げることができる。組織中にガンマプライムを含む「析出強化型」のニッケル基超耐熱合金は、代表的な難加工材の一つである。そして、このようなニッケル基超耐熱合金は、一具体例として、700℃におけるガンマプライムの平衡析出量が「35モル%以上」のものがある。さらには、このガンマプライムの平衡析出量が40モル%以上や、50モル%以上、60モル%以上のものがある。このガンマプライムの平衡析出量が大きい程、難加工材であると言える(現実的には、75モル%程度が上限である)。
 上記のガンマプライムの平衡析出量とは、熱力学的な平衡状態において安定なガンマプライムの析出量のことである。そして、このガンマプライムの平衡析出量を「モル%」で表した値は、ニッケル基超耐熱合金が有する成分組成で決めることができる値である。この平衡析出量のモル%の値は、熱力学平衡計算による解析で求めることができる。そして、熱力学平衡計算による解析の場合、各種の熱力学平衡計算ソフトを用いることで、精度よく、かつ、容易に求めることができる。
 700℃におけるガンマプライムの平衡析出量が35モル%以上の析出強化型のニッケル基超耐熱合金として、例えば、質量%で、C:0.25%以下、Cr:8.0~25.0%、Al:0.5~8.0%、Ti:0.4~7.0%、残部Niおよび不純物でなる基本的な成分組成が挙げられる。そして、さらに、必要に応じて、質量%で、Mo:8.0%以下を含有することができる。
 また、700℃におけるガンマプライムの平衡析出量が40モル%以上の析出強化型のニッケル基超耐熱合金として、例えば、質量%で、C:0.001~0.250%、Cr:8.0~22.0%、Mo:2.0~7.0%、Al:2.0~8.0%、Ti:0.4~7.0%、残部Niおよび不純物でなる基本的な成分組成が挙げられる。
 そして、上記の二つの基本的な成分組成において、さらに、必要に応じて、質量%で、Co:28.0%以下、W:6.0%以下、Nb:4.0%以下、Ta:3.0%以下、Fe:10.0%以下、V:1.2%以下、Hf:1.0%以下、B:0.300%以下、Zr:0.300%以下のうちから選択される1種または2種以上の元素種を含有することができる。このようなニッケル基超耐熱合金として、例えば、713C合金や、UDIMET720(UDIMETはスペシヤル メタルズ コーポレーション社の登録商標)、IN100が代表的である。
 また、上記した容器の材料には、各種の低炭素鋼やステンレス鋼を用いることができる。
 「炭素鋼」とは、JIS-G-0203の番号1104において、「鉄と炭素の合金で炭素含有率が,通常0.02~約2%の範囲の鋼。少量のけい素,マンガン,りん,硫黄などを含むのが普通である。」ことで定義される材料のことである。そして、この炭素鋼の分類の中で、容器の材料を低炭素鋼とすることで、低炭素鋼の炭素量は概ね0.25質量%以下であることから、硬度が低く、この容器は塑性加工性に優れるものである。よって、低炭素鋼製の容器が、押出成形中の「改良したビレット」の変形抵抗の増加に作用することはなく、円滑な押出成形を促すことができる。
 また、容器の材料をステンレス鋼とすることで、ステンレス鋼もまた、その硬度が低いので(炭素量は概ね0.15質量%以下である)、円滑な押出成形を促すことができる。さらに、オーステナイト系ステンレス鋼は、ガラス潤滑剤との濡れ性に優れるので、押出成形時にガラス潤滑剤を使用する場合、オーステナイト系ステンレス鋼製の容器を用いることが好ましい。「オーステナイト系ステンレス鋼」とは、JIS-G-0203の番号3804において、「常温においてもオーステナイト組織を示す」ことで定義されるステンレス鋼のことである。
 そして、通常、押出成形用のビレットの形状は、円柱に代表される「柱状」であり、本発明が用いる上記の改良したビレットも柱状である。本発明が用いる改良したビレットは、それに収納されている被成形体(通常のビレット)の形状も「柱状」であり、この柱状被成形体が柱状容器に収納されている。そして、この柱状容器は、後述の「切断位置の押出材内部に容器材が介在する」という課題を解決するために、押出時に圧縮力が付与される端部が「t(mm)」の厚さを有している。以降、本発明が用いる上記の改良したビレットを、単に「柱状ビレット」と記す。
 本発明が用いる「柱状ビレット」の形態について、その製造方法も合わせて、説明しておく。図2は、本発明が用いることができる柱状ビレット6の一例を示した概略図である。図2において、通常のビレットである柱状被成形体7は押出成形装置のコンテナの内形状に即して、略円柱状の形状を有している。そして、この柱状被成形体7を内部に納めることができる、有底の略円柱状(円筒状)の柱状容器8を準備して、この柱状容器8の内部に上記の柱状被成形体7を格納する。そして、その柱状被成形体7を格納後の柱状容器8の上面を、例えば、柱状容器8と同材質の円盤状の蓋9で封止して、収納する。あるいは、柱状被成形体7を無底の円筒8’に入れてから、または、柱状被成形体7の周面をシートで巻き覆ってから、残る上下面を蓋9で封止して、収納してもよい。封止は、溶接等によって行うことができる。蓋9の縁はテーパー形状を有しており、柱状ビレット6の蓋9側の端面が、コンテナに挿入するときのダイス側となる。そして、この場合、柱状容器8の有底の端面側から圧縮力を付与することとなり、この柱状容器8の圧縮力が付与される端部の厚さが「t(mm)」を有している。
 上記の柱状ビレットは、柱状被成形体の全体を柱状容器に収納すること(つまり、押出成形中のコンテナ、ダイス、ダミーブロックと接する柱状被成形体の全表面を柱状容器で覆うこと)が、押出成形の初期から終期に掛けて、柱状被成形体の表面温度の低下を抑制できる点で好ましい。
(2)本発明の押出材の製造方法は、上記の柱状ビレットを用いた押出しを終了して、ダイス孔から押出された押出材をコンテナ中の残りの柱状ビレットから切断するときに、その切断面の位置を、上記のt(mm)と押出比Rとの関係から算出される値を基準にして決定するものである。
 上記の柱状ビレットを押出成形したとき、柱状被成形体(通常のビレット)を収納している柱状容器は、柱状被成形体と共に“一体的に”変形する。そして、この柱状ビレットにおける押出中の各部分は、その中心部分の方が側面部分よりも速く流動する(流動速度が大きい)。この結果、押出しの終期において、コンテナ中の柱状ビレットの圧縮力が付与されている側の端面(つまり、有底の柱状容器の底部)がダイスに近づいたときに、この柱状容器の端部が押出材の中心軸に入り込むように流動して、押出材の内部に容器材が介在した状態となる。
 図1に、押出材の内部に容器材が介在した状態の一例を示す。図1において、押出しを終了し、ダイス1(図示しないダイスホルダーを含む)から押出された押出材2を切断する工程で、切断後の押出材2への上述した容器材3の介在を避けるには、その切断面の位置を、コンテナ4中に残る柱状ビレットの圧縮力を付与した端面の位置(つまり、ダミーブロック5の先端の位置)から、十分に離す必要がある。つまり、押出しを終了したときの柱状ビレットの一方の端面の位置と、切断面の位置との距離「h」を大きくすることである。
 しかし、上記のhの値を無用に大きくすると、容器材が介在していない押出材の“健全な部位”までをも切断除去することとなって、押出材の歩留が低下する。そこで、本発明者は、押出材に上記の容器材が介在しない理想の切断位置を知るために、柱状ビレットを用いた押出しを行ったときに、押出材にどの程度の容器材が入り込むのか(つまり、図1に示される押出材への容器材の入り込み量h)を調査した。その結果、容器材の入り込み量hは、柱状容器の一方の端部の厚さtが大きくなる程、または、押出比Rが大きくなる程、大きくなるという相関現象があることを突きとめた。なお、本発明での押出比とは、予熱前の(コンテナの断面積/ダイス孔の断面積)で求められる値のことである。そして、上記の相関現象を利用することで、上記のt(mm)と押出比Rとの関係から上記の相関現象を反映した値を算出できるので、この算出された値を基準にすることで、容器材が介在しない押出材の切断面の位置を決定できることを突きとめた。この場合、上記の算出された値とは、例えば、押出しを終了したときに、上記の押出材への容器材の入り込み量hがとり得る「最大値」である。
 そして、上記の算出された値を、押出材への容器材の入り込み量hがとり得る最大値である「hamax」としたときに、押出材の切断面の位置が「下記の式1の関係を満たす位置である」ことが、容器材が介在しない押出材の切断面の位置として好ましいことを突きとめた。つまり、上記の押出比Rの値を「123.7×ln(R)-75」の関数f(R)で換算したときに、上記の容器材の入り込み量hが、概ね「hamax1=3.1×t+f(R)」の比例関係を有して、このhamax1の値よりも小さい値の範囲内に収まることを突きとめた(単位は「mm」である)。
式1:h≧hamax1
ここで、
amax1=3.1×t+f(R)
f(R)=123.7×ln(R)-75
(h(mm):押出しを終了したときの上記した柱状ビレットの一方の端面の位置と、切断面の位置との距離)
 本発明者は、押出成形を行ったときの、上記の容器材の入り込み量h値の挙動を、そのhが大きくなる条件の場合までをも加味して、シミュレーション解析した。なお、上記のhが大きくなる条件の場合とは、例えば、柱状容器の一方の端部(つまり、ステム側)の厚さtや、押出比が大きい条件の場合である。そして、後述する押出成形装置の許容荷重限界の位置が、ダイスに近い条件の場合であったり、押出成形中のダミーブロックの先端の位置が、この許容荷重限界の位置に達するまで、押出成形を行ったりした条件の場合である。その結果、柱状容器に柱状被成形体を収納した「柱状ビレット」を用いた直接押出において、押出中の柱状ビレットの圧縮力が付与されている側の端面の位置(つまり、ダミーブロックの先端の位置)が、例えば、ダイス(ダイスホルダーを含む)に向かって押出成形装置の許容荷重限界の位置(一般的には、ダミーブロックの先端の位置とダイスとの距離(図1のh)が概ね30mm以下の位置)にまで近づいて、この直接押出を終了したときに、上記の容器材の入り込み量hは、圧縮力が付与される前の柱状容器の一方の端部の厚さtの概ね3.1倍の「最大値」を呈しているという関係を得た。そして、このときの、上記した容器材の入り込み量hの最大値hamax1は、押出比Rにも依存して、その「依存値」の分だけ増加する。そして、本発明者が詳細に調査した結果、この押出比Rに関する「依存値」が、押出比Rとの間で、f(R)=123.7×ln(R)-75の関係で整理できることを突きとめた。そして、この押出比Rと依存値との関係は、押出比Rが、好ましくは3~40の範囲にあるときに、より高い精度で成立することを確認した。より好ましくは4以上、さらに好ましくは5以上の押出比Rである。また、より好ましくは30以下、さらに好ましくは20以下の押出比Rである。
 したがって、押出しを終了して、ダイス孔から押出された押出材を柱状ビレットから切断するときには、コンテナ内に残る柱状ビレットの一方の端面の位置と切断面の位置との距離hを、柱状容器の一方の端部の厚さtと、関数f(R)の値とによって決定されるhamax1の値“以上”の条件とすることで、押出材への容器材の介在を抑制することができる。つまり、かかる条件は、「h≧3.1×t+f(R)」の式1の条件である(単位は「mm」である)。この条件を満たした切断位置で、必要であれば、切断装置の仕様等の拘束条件に配慮して、押出材を切断すれば、上記の厚さtや押出比Rが大きい場合であっても、押出材への容器材の介在をより効果的に抑制することができる。そして、上述した許容荷重限界の位置がダイスに近い押出成形装置の場合であっても、あるいは、押出成形中のダミーブロックの先端の位置が上述した許容荷重限界の位置に達するまで押出成形を行った場合であっても、押出材への容器材の介在をより効果的に抑制することができる。
 なお、上記の式で求めたhamax1の値に対して、切断位置である上記の距離hを大きくしすぎることは、押出材内部への容器材の介在抑制により効果的であるが、その分、上述の通り、押出材の歩留低下を招き得る。よって、上記の式1の関係において、距離hは、hamax1の値の1.5倍以下とすることが好ましい。より好ましくは1.4倍以下、さらに好ましくは1.3倍以下とする。そして、よりさらに好ましくは1.2倍以下、特に好ましくは1.1倍以下とする。
 そして、この押出材の歩留向上については、押出材の切断面の位置を定める際に重要な基準となる上記の「hamax」の値を決定するとき、その決定の概念に、ダミーブロックの先端の位置とダイスとの距離である上記の「h」の値を導入することが効果的である。なお、「h」は図1に示す距離である。
 すなわち、押出材への容器材の入り込み量hは、押出しを終了したときのダミーブロックの先端の位置がダイスに近くなる程(つまり、上記のhの値が小さくなる程)、大きくなることは、上述の通りである。そこで、上記の「hamax1=3.1×t+f(R)」の式においては、例えば、様々な許容荷重限界等の要因によって、上記のhの値が広い範囲で変化したときでも、切断後の押出材の内部に容器材が介在することを抑制するという本発明の効果を達成できるように、予め安全性を持たせている。
 つまり、本来であれば、hの値が小さいときには、その小ささに相当するだけの値(つまり、hを変数に含んだ項の値)がhamaxの値に加えられて、hamax1の値を大きく見積もっておかないと、切断後の押出材の内部に容器材が介在する懸念がある。そこで、上記の「hamax1=3.1×t+f(R)」の式においては、上記したhの値の小ささに相当するだけの値を、予め見越して、hamax1の値に加えておくことで、例えば、hの値が3~30mmの広い範囲で変化しても、hamax1の値が安全に大きく保たれるように配慮がされている。
 よって、上記の「hamax1=3.1×t+f(R)」の式を用いて押出材の切断面の位置を定めれば、押出し終了時のダミーブロックの先端の位置とダイスとの距離が近いときであっても(つまり、押出材への容器材の入り込み量hが大きくなる条件のときであっても)、切断後の押出材の内部に容器材が介在することを抑制できる。しかし、押出し終了時のダミーブロックの先端の位置とダイスとの距離が遠いときには(つまり、押出材への容器材の入り込み量hが小さくなる条件のときには)、上記の式で算出されたhamax1の値が、実際の入り込み量hと比べて、より余裕を持って、大きくなる場合がある。このような場合であっても、本発明の効果である押出材への容器材の入り込みの抑制は達成できるが、押出材の歩留が低下する点で、改善の余地がある。
 そこで、押出材の切断面の位置を決定するときには、その基準となる数値の算出に、さらに、上記のダミーブロックの先端の位置とダイスとの距離hも使用することが、押出材への容器材の入り込みの抑制に加えて、押出材の歩留向上にも好ましい。そして、上記のhamax1の式に対しては、これに「hを変数に含んだ項」も導入した、下記の「hamax2」の式とすることが好ましい。
amax2=3.1×t+f(R)-g(R,h
g(R,h)=(0.2×R+9)×√h
(h(mm):押出しを終了したときのダミーブロックの先端の位置とダイスとの距離)
 上記のg(R,h)項は、hの変化を加味して予め加えられていた安全値である。この安全値は、hの平方根の値との相関で整理することができる。なお、このhは、押出しを終了したときのダミーブロックの先端の位置とダイスとの距離であるところ、この「ダミーブロックの先端の位置」とは、いわば、圧縮力を付与した「柱状ビレットの一方の端面の位置」でもある。
 そして、上記のhamax2の値もまた、hamax1と同様、押出比Rに大きく依存することから、上記の安全値も、押出比Rを含む係数によって補正されている。そして、この係数は、(0.2×R+9)で整理することができる。
 押出材の歩留を向上させたいときには、先述の式で算出されたhamax1の値から、そのときの押出比Rと上記のhとの値によるg(R,h)項の値を引き戻して、これを「hamax2」とすることで、この算出されたhamax2の値を実際の入り込み量hにより近づけることできる。そして、コンテナ内に残る柱状ビレットから押出材を切断するときに、その柱状ビレットの一方の端面の位置と切断面の位置との距離hが、上記のhamax2の値との間で「h≧hamax2」の式2の関係を満たしていることで、押出材への容器材の介在を抑制することができて、かつ、容器材が介在していない押出材の健全な部位の切断除去量も低減できるので、押出材の歩留向上に効果的である。
 そして、上記の式で求めたhamax2の値においても、hamax1の値のときと同様、上記の距離hとの関係は、(1.5×hamax2)≧h≧hamax2を満たすことが好ましい。上記の距離hは、より好ましくはhamax2の1.4倍以下、さらに好ましくは1.3倍以下とする。そして、よりさらに好ましくは1.2倍以下、特に好ましくは1.1倍以下とする。
 なお、押出材を切断する切断面の位置を決定するときに、上記のhの値を使用するかしないかに関わらず、このhの値は、3~30mmであることが好ましい。そして、このhの値が、30mmから、例えば、20mm以下に小さくなっていって、実際の押出材への容器材の入り込み量が大きくなっていく場合であっても、本発明であれば、押出材への容器材の介在を抑制することができる。また、上記のhの値が、3mmから、例えば、10mm以上に大きくなっていって、実際の押出材への容器材の入り込み量が小さくなっていく場合であっても、本発明であれば、押出材への容器材の介在を抑制することができて、かつ、押出材の歩留向上にも効果的である。よって、被成形体が、例えば、析出強化型のニッケル基超耐熱合金といったように、難加工性のものであった場合に、上記のhの値が大きくなり得るので、本発明は効果的に作用する。
 また、上記の式1および式2の関係による本発明の効果を達成するにおいて、上記した柱状容器の一方の端部の厚さtの数値を具体的に指定する必要はない。但し、上記した柱状容器の一方の端部の厚さtが小さすぎると(薄すぎると)、押出成形中において、ダミーブロックと接触する柱状ビレットの端面からの抜熱により、中に収納されている柱状被成形体の表面温度の低下に繋がる。そして、熱間加工温度に比して、上記の柱状被成形体の表面温度が著しく低下すると、押出材の表面割れの原因となり得る。よって、柱状容器の一方の端部の厚さtは、「5mm以上」とすることが好ましい。より好ましくは7mm以上である。さらに好ましくは10mm以上である。
 一方、上記した柱状容器の一方の端部の厚さtが大きすぎることは(厚すぎることは)、柱状容器の質量増加に繋がり、押出材の歩留低下や、柱状ビレットの作製効率の低下の原因となり得る。また、上記した柱状容器の一方の端部の厚さtが大きすぎても、柱状容器による断熱効果は飽和する。よって、柱状容器の一方の端部の厚さtは、「40mm以下」とすることが好ましい。より好ましくは30mm以下である。さらに好ましくは20mm以下である。
 また、本発明者は、上記の押出材への容器材の入り込み量hが、柱状容器の周面を形成する側部の厚さtに少なからず依存していることを知見した。そして、柱状容器の側部の厚さtを大きくすることで、押出材への容器材の入り込み量hをさらに小さくできることを突きとめた。この作用については、柱状ビレットの全断面に占める柱状容器の面積(割合)が起因しており、この柱状容器の占める割合を大きくすることで、押出材への容器材の入り込み量hを小さくできるものと考えられる。
 そして、具体的には、柱状容器の一方の端部の厚さtが上記の「5mm以上」であるときに、柱状容器の側部の厚さtは、薄くても「5mm」であると、押出材への容器材の入り込み量hがさらに小さくなる傾向が生じることを見いだした。よって、本発明の場合、柱状容器の一方の端部の厚さtが5mm以上であるときに、柱状容器の側部の厚さtは5mm以上とすることが好ましい。より好ましくは6mm以上である。これによって、押出材への容器材の介在をより確実に抑制することができる。
 なお、本発明の効果を達成するにおいて、上記した柱状容器の側部の厚さtの上限を指定する必要はない。但し、柱状ビレットの作製効率の低下等を考慮すれば、「40mm以下」とすることが好ましい。より好ましくは30mm以下である。さらに好ましくは20mm以下である。特に好ましくは10mm以下である。
 本発明の押出材の製造方法は、例えば、直径が50~250mmの柱状被成形体の押出成形に適用することができる。そして、好ましくは、3~40の広範囲の押出比に対応できることから、例えば、断面の直径が100mm以下、70mm以下、50mm以下、20mm以下の棒材や線材といった、様々な断面径を有した押出材の製造に適用することができる。
 ニッケル基超耐熱合金(713C合金)の成分組成を有した溶湯を鋳造して、インゴットを得た。なお、このニッケル基超耐熱合金の700℃におけるガンマプライムの平衡析出量は、熱力学平衡計算ソフト「JMatPro(Version8.0.1,Sente Software Ltd.社製)」に、この合金の構成元素の含有量を入力して計算したところ、70モル%であった。そして、このインゴットに機械加工を行って、通常のビレットである、直径82mm×長さ140mmの円柱状被成形体を作製した。
 次に、外径108mm、内径92.5mm(すなわち、側部の厚さtが7.75mm)、高さ170mmであり、底部の厚さtが30mmであるオーステナイト系ステンレス鋼JIS-SUS304製のカップ状(有底)の円柱状容器を準備して、この内部に、上記の円柱状被成形体を格納した。そして、この円柱状被成形体を格納した後の円柱状容器の上面を、縁にテーパー加工が施されたSUS304製の円盤状の蓋で溶接によって封止し、本発明に供する「円柱状ビレットA」を作製した(図2参照。テーパー加工がされた方の端面が、コンテナに挿入するときのダイス側となる)。
 また、上記の円柱状ビレットAと同じ作製要領に従って、円柱状被成形体および円柱状容器の寸法を変更して、外径80mm、内径67mm(すなわち、側部の厚さtが6.5mm)、高さ140mmであり、底部の厚さtが10mmである円柱状容器の内部に、直径66mm×長さ110mmの円柱状被成形体を格納した「円柱状ビレットB」を作製した。
 そして、上記の円柱状ビレットAと同じ作製要領に従って、円柱状被成形体および円柱状容器の寸法を変更して、外径80mm、内径67mm(すなわち、側部の厚さtが6.5mm)、高さ130mmであり、底部の厚さtが20mmである円柱状容器の内部に、直径66mm×長さ100mmの円柱状被成形体を格納した「円柱状ビレットC」を作製した。
 上記の円柱状ビレットを1100℃の熱間加工温度に加熱して、この加熱した円柱状ビレットを500℃の予熱温度に加熱した図3の押出成形装置のコンテナ(JIS-SKD61製)に挿入した。そして、このコンテナに挿入した円柱状ビレットに、円柱状容器の底部側より圧縮力を付与して、ステム速度:15(mm/s)で、表1の条件による熱間押出成形を行った。なお、コンテナに挿入する前の円柱状ビレットの周面には、市販の水溶性ガラス潤滑剤を塗布した。また、円柱状ビレットとダイスとの間には、市販のガラス粉末で作製した潤滑用ガラスパッドを設置した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 そして、円柱状ビレットの圧縮力が付与されている側の端面の位置(つまり、ダミーブロックの先端の位置)が、押出成形装置の許容荷重限界の位置(本実施例の場合、ダミーブロックの先端の位置が、ダイス(厚さ60mm)に向かって3mmの位置)に近づいて、表2に示すダイスとの距離hの位置に到達した時点で押出しを完了して、押出材の断面を観察し、ダミーブロックの先端の位置からの、押出材への容器材の“実際の”入り込み量hを確認した(図1)。この実際の入り込み量hを、本発明に係る「3.1×t+f(R)」の式および「3.1×t+f(R)-g(R,h)」の式で求めた、それぞれ場合における“とり得る”入り込み量の最大値であるhamax1およびhamax2とともに、表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 それぞれの押出成形について、実際の押出材への容器材の入り込み量hは、表2の通りであった。押出成形1、2、5、8~10は、円柱状容器の底部の厚さtが大きかったこと等に起因して、押出材への容器材の入り込み量hが大きく、ダイス孔から押出された押出材の位置にまで大きく及んでいた。そして、押出成形8~10は、押出比Rも大きかったことから、円柱状容器の底部の厚さtが押出成形1、2、5に比べて薄くても、押出材への容器材の入り込み量hがさらに大きかった。
 このような結果において、ダイス孔から押出された押出材を柱状ビレットから切断するときに、その切断面の位置(つまり、ダミーブロックの先端の位置からの距離)を、「3.1×t+f(R)」の関係で求められたhamax1の値以上の距離hとすることで、円柱状容器の底部の厚さtが大きく、または、押出比Rが大きく、容器材の入り込み量hが大きくなる条件(つまり、押出成形1、2、5、8~10)の場合であっても、切断後の押出材内部への容器材の介在を抑制できることを確認できた。また、これについては、押出材の切断位置に係る上記の距離hを、「3.1×t+f(R)-g(R,h)」の関係で求めたhamax2の値以上にしても、切断後の押出材内部への容器材の介在を抑制できることを確認できた。そして、この場合、hamax2の値がhの値に近づいて、押出材の歩留が向上できることが期待された。
 押出成形3は、円柱状容器の底部の厚さtが小さく、かつ、押出比Rが小さいことに加えて、押出し終了時のダミーブロックの先端の位置とダイスとの距離hも大きく、容器材の入り込み量hが小さくなる条件のものである。そして、押出成形3の場合、実際に容器材の入り込み量hが小さく、ダイス孔から押出された押出材の位置にまで及んでいなかったが、押出材の切断位置の決定にhamax2の値を用いることで、そのhamax2の値がダイスの厚さ程度にまで小さくなって、押出材の歩留のさらなる向上が期待された。
 そして、hamax1およびhamax2のうちのいずれかの値を用いたときに、その切断面の位置が、hamaxの値の1.5倍以下の距離であっても、更には、それが1.1倍以下の距離であっても、切断後の押出材内部への容器材の介在を抑制できることを確認できた。
 そして、それぞれの押出成形について、円柱状容器の側部の厚さtも適度に調整しておいたことで、上記の入り込み量hは、hamaxの値に対して、より小さく抑えられていたことを確認できた。
 1 ダイス(ダイスホルダーを含む)
 2 押出材
 3 容器材
 4 コンテナ
 5 ダミーブロック
 6 柱状ビレット
 7 柱状被成形体
 8 柱状容器
 9 蓋
 10 柱状ビレット
 11 コンテナ
 12 ダミーブロック
 13 ステム
 14 ダイス(ダイスホルダーを含む)
 15 押出材
 16 ガラスパッド

Claims (12)

  1. 柱状ビレットをコンテナに挿入し、前記コンテナに挿入した前記柱状ビレットの一方の端面に、ダミーブロックを介して、圧縮力を付与し、前記柱状ビレットの他方の端面側に設置した前記コンテナのダイス孔から前記柱状ビレットを押出して、前記柱状ビレットを押出材の形状に成形する押出材の製造方法において、
    前記柱状ビレットは、内部に収納部を有する柱状容器と前記収納部に収納された柱状被成形体とを備え、かつ、前記柱状容器は、前記圧縮力が付与される端部の厚さがt(mm)であり、
    押出比Rで前記ダイス孔からの押出しを終了して、前記ダイス孔から押出された押出材を前記柱状ビレットから切断するとき、切断面の位置を、前記t(mm)と、前記押出比Rとの関係から算出される値を基準にして決定することを特徴とする押出材の製造方法。
  2. 前記t(mm)と、前記押出比Rとの関係から算出される値をhamax1としたときに、前記切断面の位置が、下記の式1の関係を満たす位置であることを特徴とする請求項1に記載の押出材の製造方法。
    式1:h≧hamax1
    ここで、
    amax1=3.1×t+f(R)
    f(R)=123.7×ln(R)-75
    (h(mm):押出しを終了したときの前記柱状ビレットの前記一方の端面の位置と、切断面の位置との距離)
  3. 前記hが(1.5×hamax1)≧h≧hamax1を満たすことを特徴とする請求項2に記載の押出材の製造方法。
  4. 前記切断面の位置を、前記t(mm)と、前記押出比Rと、さらに、押出しを終了したときの前記ダミーブロックの先端の位置とダイスとの距離h(mm)との関係から算出される値を基準にして決定することを特徴とする請求項1に記載の押出材の製造方法。
  5. 前記t(mm)と、前記押出比Rと、さらに、押出しを終了したときの前記ダミーブロックの先端の位置とダイスとの距離h(mm)との関係から算出される値をhamax2としたときに、前記切断面の位置が、下記の式2の関係を満たす位置であることを特徴とする請求項4に記載の押出材の製造方法。
    式2:h≧hamax2
    ここで、
    amax2=3.1×t+f(R)-g(R,h
    f(R)=123.7×ln(R)-75
    g(R,h)=(0.2×R+9)×√h
    (h(mm):押出しを終了したときの前記柱状ビレットの前記一方の端面の位置と、切断面の位置との距離)
  6. 前記hが(1.5×hamax2)≧h≧hamax2を満たすことを特徴とする請求項5に記載の押出材の製造方法。
  7. 前記押出しを終了したときの前記ダミーブロックの先端の位置とダイスとの距離hが、3~30mmであることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の押出材の製造方法。
  8. 前記押出比Rが、3~40であることを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の押出材の製造方法。
  9. 前記柱状容器の前記端部の厚さtが、5~40mmであることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の押出材の製造方法。
  10. 前記柱状容器の側部の厚さtが、5~40mmであることを特徴とする請求項9に記載の押出材の製造方法。
  11. 柱状ビレットをコンテナに挿入し、前記コンテナに挿入した前記柱状ビレットの一方の端面に、ダミーブロックを介して、圧縮力を付与し、前記柱状ビレットの他方の端面側に設置した前記コンテナのダイス孔から前記柱状ビレットを押出して、前記柱状ビレットを押出材の形状に成形する押出材の製造方法において、
    前記柱状ビレットは、内部に収納部を有する柱状容器と前記収納部に収納された柱状被成形体とを備え、かつ、前記柱状容器は、前記圧縮力が付与される端部の厚さがt(mm)であり、
    押出比Rで前記ダイス孔からの押出しを終了して、前記ダイス孔から押出された押出材を前記柱状ビレットから切断するとき、切断面の位置が関係式(1.5×hamax1)≧h≧hamax1を満たすことを特徴とする押出材の製造方法。
    ここで、
    amax1=3.1×t+f(R)
    f(R)=123.7×ln(R)-75
    (h(mm):押出しを終了したときの前記柱状ビレットの前記一方の端面の位置と、切断面の位置との距離)
  12. 柱状ビレットをコンテナに挿入し、前記コンテナに挿入した前記柱状ビレットの一方の端面に、ダミーブロックを介して、圧縮力を付与し、前記柱状ビレットの他方の端面側に設置した前記コンテナのダイス孔から前記柱状ビレットを押出して、前記柱状ビレットを押出材の形状に成形する押出材の製造方法において、
    前記柱状ビレットは、内部に収納部を有する柱状容器と前記収納部に収納された柱状被成形体とを備え、かつ、前記柱状容器は、前記圧縮力が付与される端部の厚さがt(mm)であり、
    押出比Rで前記ダイス孔からの押出しを終了して、前記ダイス孔から押出された押出材を前記柱状ビレットから切断するとき、切断面の位置が関係式(1.5×hamax2)≧h≧hamax2を満たすことを特徴とする押出材の製造方法。
    ここで、
    amax2=3.1×t+f(R)-g(R,h
    f(R)=123.7×ln(R)-75
    g(R,h)=(0.2×R+9)×√h
    (h(mm):押出しを終了したときの前記柱状ビレットの前記一方の端面の位置と、切断面の位置との距離)
    (h(mm):押出しを終了したときの前記ダミーブロックの先端の位置とダイスとの距離)
PCT/JP2018/006843 2017-03-24 2018-02-26 押出材の製造方法 WO2018173635A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019507472A JP6569930B2 (ja) 2017-03-24 2018-02-26 押出材の製造方法

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-058649 2017-03-24
JP2017058649 2017-03-24
JP2017-184900 2017-09-26
JP2017184900 2017-09-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018173635A1 true WO2018173635A1 (ja) 2018-09-27

Family

ID=63585418

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/006843 WO2018173635A1 (ja) 2017-03-24 2018-02-26 押出材の製造方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6569930B2 (ja)
WO (1) WO2018173635A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS49123154A (ja) * 1973-03-31 1974-11-25
JPH0481217A (ja) * 1990-07-19 1992-03-13 Kobe Steel Ltd 難加工材の熱間押出方法
JPH09155491A (ja) * 1995-12-07 1997-06-17 Ykk Corp 成形品の製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS49123154A (ja) * 1973-03-31 1974-11-25
JPH0481217A (ja) * 1990-07-19 1992-03-13 Kobe Steel Ltd 難加工材の熱間押出方法
JPH09155491A (ja) * 1995-12-07 1997-06-17 Ykk Corp 成形品の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP6569930B2 (ja) 2019-09-04
JPWO2018173635A1 (ja) 2019-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103930577B (zh) 铝合金材料和铝合金结构体及其制造方法
CN110337500A (zh) Ni基超耐热合金及其制造方法
US6875293B2 (en) Method of forming molded articles of amorphous alloy with high elastic limit
CN103917674B (zh) 铜合金热锻件
RU2627092C2 (ru) Термомеханическая обработка никель-титановых сплавов
EP3103568A1 (en) Additive manufacturing methods
JP5175470B2 (ja) マグネシウム合金材およびその製造方法
KR101423447B1 (ko) 브레이크 피스톤용 소형재의 제조 방법
CN101024867B (zh) 铜基合金以及使用该合金的铸锭或接液部件
CN111496160B (zh) 改善高温合金锭坯端面组织的锻造方法及其应用、高温合金锻坯
US20180304329A1 (en) METHOD FOR MANUFACTURING A TiAl BLADE OF A TURBINE ENGINE
JP2019104058A (ja) ニアネットシェイプ物品を作製する方法および組成物
JP2016069703A (ja) ニッケル基鋳造合金及び熱間鍛造金型
CN105008566A (zh) 罐体用铝合金板及其制造方法
JP6569930B2 (ja) 押出材の製造方法
US9920403B2 (en) Magnesium alloy member and production method therefor
JPWO2020031579A1 (ja) Ni基超耐熱合金の製造方法およびNi基超耐熱合金
JP2012504700A (ja) 複合金属半製品を製造するための方法
JPWO2018216461A1 (ja) 焼結部材の製造方法
JP6645215B2 (ja) 合金塊の製造方法
JP6631896B2 (ja) Ni基超耐熱合金の熱間押出成形方法およびNi基超耐熱合金押出材の製造方法
JP6578048B1 (ja) 缶胴用アルミニウム合金板
CN114260329B (zh) 一种高熵合金薄壁管超低温挤压成形方法及装置
JP6446124B2 (ja) 耐食性および加工性に優れたアルミニウム合金管の製造方法
JP2023543633A (ja) 白金合金組成物

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18770831

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019507472

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18770831

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1