JP2006247697A - アルミ押出用分割ダイス及びこれを用いたアルミ押出形材 - Google Patents

Abstract

【課題】アルミ押出形材の押出成形に伴う長手方向の肉厚変化を減少する事が可能なアルミ押出用分割ダイス、又これを用いる事によって長手方向に可及的に長手方向肉厚変化を減少したアルミ押出形材を提供する。
【解決手段】ベアリング開口１２を有するダイス本体１１と，座繰部１５を有する座繰リング１４とを外周の嵌合段部１３と嵌合突起１６によって嵌合しピン１７接合した重合配置の分割ダイス１を形成し，該分割ダイス１によってアルミ押出形材を押出成形する。ダイス本体１１と座繰リング１４は外周の嵌合段部１３と嵌合突起１４によって嵌合するとともにクリアランスを形成した受孔にピン１７を挿入してこれらを一体化してある。押出圧の負荷による座繰リング１４の水平方向変形を座繰リング１４で吸収するためベアリング開口１２の形状維持が可能となり，その形状変化に起因するアルミ押出形材の肉厚変化を減少できる。
【選択図】図３

Description

本発明はアルミ押出形材を押出成形するに好適に使用し得る分割ダイス及びこれを用いて押出成形したアルミ押出形材に関する。

押出成形したアルミ押出形材の肉厚がロット毎，同一ロットの押出本数毎に変化するとともにそれぞれ押出成形した単一のアルミ押出形材の長手方向に変化することが知られており，ロット毎の変化はダイス（ダイといってもよい）の予熱温度及びビレット温度のバラツキに起因し，同一ロットの押出本数毎の変化は主にダイスに生じる押出時間内の冷却変化に起因しており，これらは予熱温度の管理，本発明者の特願２００４−２００１９３号に提案したように押出機のラム速を変化することによってその解消を図ることができる。

これに対して単一のアルミ押出形材の長手方向肉厚変化の減少を目的として，コンテナシール力からダイス中心方向に向けた分力を発生させるようにダイスとダイホルダーとの間に１５乃至３０度のテーパー面を配置して，押出当初にベアリング開口を狭く，その後に広くするようにベアリング開口の幅を調整するようにした提案がなされている。

特開平９−３０００１４号公報

この場合長手方向肉厚変化を減少することが可能となるものと見られるが，ダイスとダイホルダー間にテーパー面を配置するのは，ダイスの外周とダイホルダー内周の加工が煩雑であるとともに相互に高精度を必要として高コスト化を招く可能性が残されており，テーパー面を配置することによるコストとその肉厚変化の減少によるアルミ使用量減少のメリットとを対比するとその実用化が躊躇されるものとなり易い。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので，その解決課題とするところは，可及的簡易且つ低コストにして押出成形した単一のアルミ押出形材における長手方向肉厚変化を確実に減少することが可能なアルミ押出用分割ダイスを提供するにあり，またこれを用いることによって長手方向に可及的に長手方向肉厚変化を減少したアルミ押出形材を提供するにある。

上記課題に添って肉厚変化の原因を追求するために押出成形中の既存ダイスに生じるひずみを測定したところ，そのダイス裏面には大きな変化はないが，ダイス中心（トング部）のひずみ量は押出開始直後で約１１５０με程度，押出終了時で９５０με程度と変化し，またダイス側面のひずみ量は押出開始直後で６００με程度，押出終了時で５００με程度と変化しており，押出成形開始の初期にダイス中心及び側面にひずみが生じ，その後にこのひずみが減少する事実が判明した。この事実は，座繰部が一般にダイスのステム側に円形や楕円形等押出形材の形状に応じて適宜形状の凹部をなすように配置されるとともにその底面の面内中央部分にベアリング開口が形成されるために，初期のダイスの座繰部に対する押出圧負荷による面圧が逃げ場を失ってダイスに対して初期のひずみを招き，また押出成形を継続することによって座繰部の凹部上端ベアリング開口に至る断面両側三角形の部分にデッドメタルが形成されて，押出圧を受けたアルミがベアリング開口に向って流れるようにその流路が形成され，座繰部に対する押出圧負荷による面圧が軽減されて初期のダイスに生じたひずみが次第に減少するに至るからと想定される。そして上記のごとくに既存ダイスの中心及び側面に初期のひずみが生じてその後これが次第に減少することは，初期の押出圧負荷による面圧によって座繰部が押し広げ拡開するように水平方向に変形し，その後の押出圧負荷による面圧軽減によって該座繰部が収縮するように復帰すること，このとき該座繰部を一体に有することによって水平方向の変形がダイス全体に及び，座繰部の拡開とその収縮に応じてダイス全体にも同様な拡開と収縮が生じることを意味していると想定されるところ，ダイス全体にこのような拡開と収縮が生じれば，その底面中央部分に透設されたベアリング開口にもこれが及んでベアリング開口における対面するベアリング面の開口幅にも僅かながらも拡開と収縮が生じていることになる。

アルミ押出形材の肉厚変化は，押出成形開始の初期に厚く，その後に薄くなるように現れるから，結局この長手方向肉厚変化の原因は，主に押出圧の負荷を受けるダイスの座繰部における押し広げ拡開の水平方向変形とその復帰がベアリング開口の開口幅を僅かながらも拡開しまた収縮するようにベアリング開口の形状を変形することに起因しているものと認められ，従って座繰部に対する押出圧の負荷に起因するベアリング開口における開口幅の拡開と収縮を防止して，ベアリング開口の形状を維持するようにすればアルミ押出形材における長手方向肉厚変化を減少できることになる。

本発明はかかる知見に基づいてなされたもので，ダイスを，ダイス本体と，これとは別体の座繰部を形成する座繰リングとに分割形成してこれらを重合配置した分割ダイスとすることによって，座繰部に対する押出圧の負荷による水平方向の変形を該座繰リングによって吸収し，座繰部の水平方向変形がダイス本体に及ばないようにして，ダイス本体の変形，特にそのベアリング開口の拡開と収縮によるベアリング開口の変形を防止し，該ベアリング開口の形状を可及的に維持することによって，アルミ押出形材の長手方向肉厚変化を減少するようにしたものであって，即ち請求項１に記載の発明を，ベアリング開口を透設したダイス本体と，該ダイス本体のステム側に配置してダイス本体のベアリング開口前面にメタル溜り用の座繰部を形成する座繰リングとを重合配置し，該座繰リングによって押出圧の水平方向変形を吸収してダイス本体におけるベアリング開口の拡縮を防止してなることを特徴とするアルミ押出用分割ダイスとしたものである。

請求項２に記載の発明は，上記に加えて，ダイス本体と座繰リングの安定した配置を可能とするとともに上記座繰リングの上記水平方向変形を許容し得るものとするように，これを，上記重合配置を，上記重合配置を，上記座繰リングの水平方向変形吸収自在にダイス本体と座繰リングとを嵌合して行なったことを特徴とする請求項１に記載のアルミ押出用分割ダイスとしたものである。

請求項３に記載の発明は，同じく上記に加えて，ダイス本体と座繰リングを一体化することによってダイスの押出機への設置，保管，搬送を可及的に容易化し，押出圧を受けて座繰リングが回転するのを防止するとともに同じく座繰リングの上記水平方向変形を許容し得るものとするように，これを，上記重合配置したダイス本体と座繰リングとを，座繰リングの水平方向変形吸収自在に重合面単一又は複数箇所でピン接合してなることを特徴とする請求項１又は２に記載のアルミ押出用分割ダイスとしたものである。

請求項４に記載の発明は，座繰ダイスの厚さは既存ダイスにおける座繰部の深さに応じてこれを設定すればよいが，このとき例えば５ｃｍ程度以下の比較的薄型の既存ダイスにあって座繰部深さが１．５ｃｍ程度を下回るものに応じて座繰リングを構成すると，その厚さが不足することによって押出成形時に押出圧を受けて該座繰リングが反るように変形する可能性が残るため，同じく上記に加えて分割ダイスにおける座繰リングの厚さを適切に確保してその変形の可能性を解消するように，これを，上記座繰リングの厚さを１．５ｃｍ以上としてなることを特徴とする請求項１，２又は３に記載のアルミ押出用分割ダイスとしたものである。

請求項５に記載の発明は，上記アルミ押出用分割ダイスを使用して押出成形することによって長手方向に可及的に均一の厚さとすることによってアルミの使用量を減少したアルミ押出形材を提供するように，これを，請求項１，２又は３のアルミ押出用分割ダイスを用いて押出成形してなることを特徴とするアルミ押出形材としたものである。

本発明はこれらをそれぞれ発明の要旨として上記課題解決の手段としたものである。

本発明は以上のとおりに構成したから，請求項１に記載の発明は，ダイスを，ダイス本体と，これとは別体の座繰部を形成する座繰リングとに分割形成してこれらを重合配置した分割ダイスとすることによって，座繰部に対する押出圧の負荷による水平方向の変形を該座繰リングによって吸収し，座繰部の水平方向変形がダイス本体に及ばないようにして，ダイス本体の変形，特にそのベアリング開口の拡開と収縮によるベアリング開口の変形を防止し，該ベアリング開口の形状を可及的に維持して，可及的簡易且つ低コストにして押出圧の負荷に起因する押出成形した単一のアルミ押出形材における長手方向肉厚変化を確実に減少することが可能なアルミ押出用分割ダイスを提供することができる。

請求項２に記載の発明は，上記に加えて，ダイス本体と座繰リングの安定した配置を可能とするとともに上記座繰リングの上記水平方向変形を許容するものとすることができる。

請求項３に記載の発明は，同じく上記に加えて，ダイス本体と座繰リングを一体化することによってダイスの押出機への設置，保管，搬送を可及的に容易化し，押出圧を受けて座繰リングが回転するのを防止するとともに同じく座繰リングの上記水平方向変形を許容するものとすることができる。

請求項４に記載の発明は，同じく上記に加えて，分割ダイスにおける座繰リングの厚さを適切に確保してその変形の可能性を解消することができる。

請求項５に記載の発明は，上記アルミ押出用分割ダイスを使用して押出成形することによって長手方向に可及的に均一の厚さとすることによってアルミの使用量を減少したアルミ押出形材を提供することができる。

以下図面の例に従って本発明を更に具体的に説明すれば，１は，例えばソリッド押出形材用としたアルミ押出用分割ダイス，２はバッカー，３は該バッカー２とともに分割ダイス１を嵌合装着するダイリング，４はダイス１とバッカー２を装着したダイリング３を載置支持するダイスライド，５はダイリング２受止め用のボルスター，６はコンテナ，７は押出用ディスクを先端に有するステム，８はアルミビレット，９はアルミ押出形材を示す。

分割ダイス１は，ダイス本体１１と座繰リング１４とを重合配置して，これを形成してあり，ダイス本体１１は常法に従ってソリッド押出形材を押出成形するベアリング開口１２を透設してあり，座繰リング１４は，ダイス本体１１のステム７側に配置してダイス本体１１のベアリング開口１２前面にメタル溜り用の座繰部１５を形成してあり，該座繰リング１４によって押出圧の水平方向変形を吸収してダイス本体１１におけるベアリング開口１２における開口幅の拡開と収縮を防止したものとしてある。

このとき本例の分割ダイス１は，その上記ダイス本体１１と座繰リング１４の重合配置を，上記座繰リング１４の水平方向変形吸収自在にダイス本体１１と座繰リング１４とを嵌合して行ったものとしてあり，該嵌合による重合配置は，ダイス本体１１の重合側外周にＬ字状の嵌合段部１３を配置する一方，座繰リング１４の重合側外周に嵌合突起１６を配置し，これら嵌合段部１３に嵌合突起１６を係合することによって上記嵌合を座繰リング１４がダイス本体１１を被嵌するように行なったものとしてあり，該座繰リング１４をダイス本体１１に被嵌するように嵌合することによって，該座繰リング１４がその拡開と収縮をなし得るようにして，自ずと水平方向変形を吸収し得るようにしてある。なおこのとき図３に示した分割ダイスのモデルや図４，５に示した分割ダイス１のように嵌合段部１３と嵌合突起１６間に片側１ｍｍ程度，両側合計で２ｍｍ程度のクリアランスを配置してこれらを非接触可能状態の嵌合として座繰リング１４の自由な変形とダイス本体１１への影響可能性を更に解消したものとすることができる。

また本例の分割ダイス１は，上記重合配置したダイス本体１１と座繰リング１４とを，座繰リング１４の水平方向変形吸収自在に重合面単一又は複数箇所でピン１７接合してあり，これによってダイス本体１１と座繰リング１４とによる分割ダイス１を一体化して，その押出機への設置，保管，搬送を可及的に容易化し，押出圧を受けて座繰リングが回転するのを防止し得るようにしてある。

ピン１７接合は，ダイス本体１１側又は座繰リング１４側においてピン１７を固定起立する一方，座繰リング１４側又はダイス本体１１側にピン１７の受孔を配置するとともに該受孔の内径をピン１７の外径より径大に設定することによって，ピン１７とその受孔間に，例えば０．５ｍｍ幅程度のクリアランスを介在配置することによって該ピン１７による接合を行なってあり，該クリアランスの介在配置によって座繰リング１４の上記水平方向変形を吸収自在としてある。ピン１７接合は面内の単一箇所又は複数箇所において行なうことができるが，図４，図６に示した例にあって該ピン１７結合はそれぞれその面内２箇所で行なってあり，これらはいずれも上記受孔との間にクリアランスを介在配置したものとして分割ダイス１としての一体化と上記水平方向変形を許容するものとしてある。

このとき上記分割ダイス１における座繰リング１４の厚さは，これを，１．５ｃｍ以上としてあり，例えば図 に示した合計厚さを４．５ｃｍ程度とした薄型の分割ダイス１にあって該座繰リング１４の厚さは，これを１．８ｃｍとしてある。即ち一般に４〜５ｃｍ程度の比較的薄型以外の分割ダイス１にあって座繰リング１４の厚さは，従来使用されている既存ダイスにおける座繰部深さに応じてこれと同等とすればよく，分割ダイス１としてダイリング３にバッカー２とともにセットし得る範囲内の厚さであればその上限に限定を要しないが，座繰リング１４の厚さが１．５ｃｍを下回ると押出成形時に押出圧を受けて該座繰リングが反るように変形する可能性が残るため，ダイス本体１１と別体とした座繰リング１４はその下限厚さを上記１．５ｃｍ以上とすることが必要である。

このようにダイス本体１１と座繰リング１４を重合配置した分割ダイス１を用いたアルミ押出形材９の押出成形は，これを常法に従って行えばよく，これによってダイス本体１１のベアリング開口１２における拡開とその後の収縮を防止し，ベアリング開口１２の形状を可及的に維持することにより押出圧の負荷に起因するアルミ押出形材９の長手方向に生じる肉厚変化を大きく減少することができる。

本発明の実施に当って，ダイス本体と座繰リングを重合配置するに際してその嵌合を省略し，必要に応じて上記接合を施すようにすること，嵌合による重合配置を行なうについて，ダイス本体の重合側外周に嵌合突起を，座繰リング側に嵌合段部を配置してダイス本体が座繰リングを被嵌するようにすること，このときダイス本体の嵌合突起と座繰リングの嵌合段部と間に，例えば分割ダイスの片側１ｍｍ程度づつにして合計２ｍｍ程度のクリアランスを介在配置して嵌合を行なうようにして座繰リングの水平方向変形を吸収自在とすること，ダイス本体と座繰リングの上記ピン結合に代えて，例えば座繰リングのバッカー側からボルトをダイス本体に螺入してボルトによる接合を行なうようにして同じくこれらを一体化すること，このときボルト頭を回転自在に座繰リングに埋め込むように配置してボルト頭の突出を防止すること，また嵌合による重合配置を行なうとき，接合を該嵌合部において行なうようにすること等を含めて分割ダイス，ダイス本体，そのベアリング開口，座繰リング，そのメタル溜り用の座繰部，必要に応じて用いるこれらの嵌合，接合の各具体的構造，形状，材質，これらの関係，これらに対する付加，分割ダイスによる押出形材の断面形状等は上記発明の要旨に反しない限り様々な形態のものとすることができる。

ダイス本体と座繰リングによりこれらの嵌合とピン結合を行なった６インチ径の分割ダイスを用いて，図８に示す断面形状を有する４０ｍ長さのアルミ押出形材を押出成形して，肉厚変化が生じ易い矢印位置で押出長さ２ｍ位置及び５ｍ置きの位置でマイクロメーターを用いてそれぞれの肉厚を測定した。その結果を表１及び図１２に示す。

分割ダイスを９インチ径とし，アルミ押出形材を図９に示す断面形状とした以外，実施例１と同様に押出成形して同じくその肉厚を測定した。その結果を表１に示す。

分割ダイスを７．５インチ径とし，アルミ押出形材を図１０に示す断面形状とした以外，実施例１と同様に押出成形して同じくその肉厚を測定した。その結果を表１に示す。

分割ダイスを６インチ径とし，アルミ押出形材を図１１に示す断面形状とした以外，実施例１と同様に押出成形して同じくその肉厚を測定した。その結果を表１に示す。

比較例１

座繰部を有する６インチ径の既存ダイスを用いた以外，実施例１と同様に押出成形して同じくその肉厚を測定した。その結果を表１及び図１３に示す。

比較例２

座繰部を有する９インチ径の既存ダイスを用いた以外，実施例２と同様に押出成形して同じくその肉厚を測定した。その結果を表１に示す。

比較例３

座繰部を有する７．５インチ径の既存ダイスを用いた以外，実施例３と同様に押出成形して同じくその肉厚を測定した。その結果を表１に示す。

比較例４

座繰部を有する６インチ径の既存ダイスを用いた以外，実施例４と同様に押出成形して同じくその肉厚を測定した。その結果を表１に示す。

実施例１の肉厚変化は０．０１３ｍｍであり，比較例１の肉厚変化は０．０２７ｍｍであり，同一断面形状の図８のアルミ押出形材における肉厚差は０．０１４ｍｍであった。実施例２の肉厚変化は０．０８２ｍｍであり，比較例２の肉厚変化は０．１３６ｍｍであり，同一断面形状の図９のアルミ押出形材における肉厚差は０．０５４ｍｍであった。実施例３の肉厚変化は０．０４８ｍｍであり，比較例３の肉厚変化は０．０５９ｍｍであり，同一断面形状の図１０のアルミ押出形材における肉厚差は０．０１１ｍｍであった。実施例４の肉厚変化は０．０７９ｍｍであり，比較例４の肉厚変化は０．０９７ｍｍであり，同一断面形状の図１１のアルミ押出形材における肉厚差は０．０１８ｍｍであった。分割ダイスを使用することによってアルミ押出材の長手方向の肉厚変化を減少することによって相当量のアルミ使用量を減少することができた。

分割ダイス装着状態を示す押出機要部の縦断面図である。 分割ダイスとその周辺部材の一部切欠斜視図である。 分割ダイスのモデルを示す縦断面図である。 分割ダイスの座繰リング側の平面図である。 図４の分割ダイスの縦断面図である。 他の例にかかる分割ダイスの座繰リング側の平面図である。 図６の分割ダイスの縦断面図である。 実施例１及び比較例１に用いたアルミ押出形材の断面形状である。 実施例２及び比較例２に用いたアルミ押出形材の断面形状である。 実施例３及び比較例３に用いたアルミ押出形材の断面形状である。 実施例４及び比較例４に用いたアルミ押出形材の断面形状である。 実施例１の肉厚変化を示す折線グラフである。 比較例１の肉厚変化を示す折線グラフである。

符号の説明

１ 分割ダイス
１１ ダイス本体
１２ ベアリング開口
１３ 嵌合段部
１４ 座繰リング
１５ 座繰部
１６ 嵌合突起
１７ ピン
２ バッカー
３ ダイリング
４ ダイスライド
５ ボルスター
６ コンテナ
７ ステム
８ アルミビレット
９ アルミ押出形材

Claims (5)

1. ベアリング開口を透設したダイス本体と，該ダイス本体のステム側に配置してダイス本体のベアリング開口前面にメタル溜り用の座繰部を形成する座繰リングとを重合配置し，該座繰リングによって押出圧の水平方向変形を吸収してダイス本体におけるベアリング開口の拡縮を防止してなることを特徴とするアルミ押出用分割ダイス
2. 上記重合配置を，上記座繰リングの水平方向変形吸収自在にダイス本体と座繰リングとを嵌合して行なったことを特徴とする請求項１に記載のアルミ押出用分割ダイス。
3. 上記重合配置したダイス本体と座繰リングとを，座繰リングの水平方向変形吸収自在に重合面単一又は複数箇所でピン接合してなることを特徴とする請求項１又は２に記載のアルミ押出用分割ダイス。
4. 上記座繰リングの厚さを１．５ｃｍ以上としてなることを特徴とする請求項１，２又は３に記載のアルミ押出用分割ダイス。
5. 請求項１，２又は３のアルミ押出用分割ダイスを用いて押出成形してなることを特徴とするアルミ押出形材。
   

Images