JP3741996B2

JP3741996B2 - 押出ダイス装置およびこの装置に使用するダイスホールド用金型部材ならびにダイス保持方法

Info

Publication number: JP3741996B2
Application number: JP2001334379A
Authority: JP
Inventors: 定英矢野
Original assignee: 有限会社矢野エンジニアリング
Priority date: 2001-10-31
Filing date: 2001-10-31
Publication date: 2006-02-01
Anticipated expiration: 2021-10-31
Also published as: JP2003136127A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、アルミニウム等の押出成形に使用される押出ダイス装置およびこの装置に使用されるダイスホールド用金型部材ならびにダイス保持方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、押出ダイス装置では、ダイスホールド用金型部材に軸芯に形成されているダイスホールド孔に、例えば平ダイスを嵌着・保持させる構造が採られており、押出成形時のダイスには、高温の成形材料による高い押出圧力が付勢されるので、ダイスに歪み変形が生じない対策が必要である。
【０００３】
一般には、ダイスホールド用金型部材の外径や押出方向の厚みを大きくしたり、ダイスホールド用金型部材の外周側等を特別な治具で支持することにより、ダイスの歪み変形をダイスホールド用金型部材側で押さえ込む工夫がなされているが、全体が大形化したり、特別な治具をわざわざ用意しなければならいという問題がある。
【０００４】
このため、最近では、図９に示すように、ダイスホールド用金型部材１０１のダイスホールド孔１０３にダイス１０２を焼きばめ等で締め付け固定したり、あるいは図１０に示すように、前記ダイスホールド孔１０３の内周面１０３ａならびにダイス１０２の外周面１０２ａを、押出方向の下流側に至るにつれて径大化する傾斜面で構成し、このダイス１０２を前記ダイスホールド孔１０１ａの下流側から圧入して固定する技術が開発されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の技術では、ダイスホールド孔１０１ａやダイス１０２の嵌合寸法に高い精度が要求されるうえ、ダイス１０２が外しにくく、メンテナンスが難しくなる。とくに、成形時のダイス１０２とダイスホールド用金型部材１０１との加熱温度差により両者１０１，１０２の熱膨張差が大きく、しかも、熱膨張によるダイス１０２の径方向外方への圧力を、ダイスホールド用金型１０１で十分吸収できにくいことから、ダイス１０２の歪み変形を有効に抑制することができない。
【０００６】
この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、ダイスの歪み変形を極力抑制でき、保守性等に優れた押出ダイス装置およびこの装置に使用するダイスホールド用金型部材ならびにダイス保持方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、成形材料の押出方向へ貫通するダイスホールド孔が軸芯に形成されたダイスホールド用金型部材と、前記ダイスホールド孔に嵌着・保持されるダイスとが備えられ、前記ダイスホールド孔の内周面に、成形材料が充填される凹部が前記軸芯周りで全周に連続もしくは間欠的に形成されていることを特徴とする押出ダイス装置によって解決される。
【０００８】
この押出ダイス装置によれば、ダイスホールド用金型部材のダイスホールド孔にダイスを嵌着し、成形の実施に伴って前記凹部に成形材料が充填され、ダイスの外周側が高温・高圧の成形材料で略包囲された状態となる。
【０００９】
このため、前記ダイスホールド用金型部材側の温度が前記凹部に充填された成形材料によって前記ダイス側の加熱温度と同等まで上昇し、ダイスとダイスホールド用金型部材との熱膨張差が小さくなり、加えて、熱膨張によるダイスの径方向外方への圧力が前記凹部の成形材料で吸収される。したがって、ダイスとダイスホールド孔との嵌合精度の厳密さ要求されることがなくなるうえ、ダイスの歪み変形が有効に抑制され、成形品の品質の向上が図れる。
【００１０】
さらに、前記成形後には、ダイスをダイスホールド孔から直ぐに外せるので、メンテナンスもやりやすくなる。
【００１１】
また、上記課題は、成形材料の押出方向へ貫通するダイスホールド孔が軸芯に形成されているダイスホールド用金型部材において、前記ダイスホールド孔の内周面に、成形材料が充填される凹部が前記軸芯周りで全周に連続もしくは間欠的に形成されていることを特徴とするダイスホールド用金型部材によっても解決される。
【００１２】
このダイスホールド用金型部材では、ダイスホールド孔に各種タイプのダイスを嵌着して成形する際に、成形材料が前記凹部に充填されてダイスとの温度差が小さくなり、ダイスの熱膨張による圧力が凹部内の成形材料で吸収され、ダイスの変形が抑制される。
【００１３】
さらに、ダイスホールド用金型部材の軸芯に形成されているダイスホールド孔の内周面に、成形材料が充填される凹部を前記軸芯周りで全周に連続もしくは部分的に形成する工程と、前記ダイスホールド孔にダイスを嵌着する工程と、前記ダイスホールド孔にダイスが嵌着された状態で前記凹部に成形材料を充填する工程と、を備えている特徴とするダイス保持方法によっても解決される。
【００１４】
このダイス保持方法では、通常の手順のままで成形を行えば、前記凹部に成形材料が充填されてダイスとダイスホールド用金型との加熱温度差が小さくなり、成形時のダイスの変形が抑止されて適正な成形が行える。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
以下に説明する実施形態において、押出加工の対象となる中実材は、図６に示されるようなアルミニウム製の横断面形状が円形の棒材Ｎである。
【００１７】
なお、この押出ダイス装置により押出加工される棒材Ｎは、その横断面形状や用途に限定されるものではなく、また、棒材Ｎの材質もアルミニウムに限らず、他の押出成形に適した各種金属であってよい。また、ダイスも一本押出タイプに限定されるものではなく、複数本押出タイプであってもよい。
【００１８】
図１は、この発明の実施形態にかかる押出ダイス装置の全体を示す断面図である。
【００１９】
図１において、１はダイス、２はダイスホールド用金型部材、３は流れ制御用金型部材、４はバッカーである。
【００２０】
前記ダイス１は、棒状材Ｎを成形するものであり、鋼材等を用いて円盤状に形成されており、その径方向の中心部である軸芯には、押出方向（矢印ａ方向）の後面（上流側面ともいう）１ａから前方へ向かって先細り状に形成された成形材押出路１１ａと、この成形材押出路１１ａの下流端に連なり、前面（下流側面ともいう）１ｂまで至る円筒形の成形孔１１ｂとが形成されている。また、ダイス１の後面１ａの外周縁には、環状段部１２が形成されている。
【００２１】
前記ダイスホールド用金型部材２は、前記ダイス１を保持するものであり、ダイス鋼等の鋼材を使用して円盤状に形成されており、図２に示すように、軸芯には、押出方向へ貫通する横断面形状が円形のダイスホールド孔２１が形成されている。
【００２２】
そして、このダイスホールド孔２１の内周面の上流開口端には、径方向内方へ突出する環状の位置決め段部２２が一体形成されており、前記ダイス１を前方からダイスホールド孔２１に挿入すれば、位置決め段部２２に前記ダイス１の環状段部１２が当接して、ダイス１がダイスホールド孔２１に位置決め状態に嵌合・固定される。これら段部２２，１２同志の当接により、そこにシール構造が成立され、押出中の成形材料（図５）Ｍの漏れが防止される。
【００２３】
また、ダイスホールド孔２１の内周面には、図２に示すように、径方向内方に向いて開放されている凹部２３が軸芯周りで環状に形成されており、前記ダイス１がダイスホールド孔２１に嵌合した状態で成形すれば、成形材料Ｍが注入・充填されるようになっている。
【００２４】
この凹部２３に対応して前記ダイスホールド用金型部材２の後面２ａには、図２および図３に示すように、押出時に成形材料Ｍを凹部２３に注入させるための複数の注入孔２４が円周方向へ等配して設けられている。この注入孔２４は、押出時に成形材料Ｍが凹所２３に入りやすくさせる機能があればよく、その数や形状は任意である。
【００２５】
なお、このダイス１のホールド状態において、ダイス１の前面１ｂは、ダイスホールド用金型部材２の前面２ｂと略面一になるように設定されている。また、このダイスホールド用金型部材２の後面２ｂの外周縁部には、環状突部２５が形成されている。
【００２６】
前記流れ制御用金型部材３は、ダイス鋼等の鋼材によって円盤状に形成されており、図示しないコンテナ等から供給されて前記成形孔１１ｂに向かう成形材料Ｍの流れを調整するものであり、図４に示すように、ブリッジ３１により軸芯周りで区切られて、前記ダイス１の上流側で成形材料Ｍを分配する材料導通孔３２を有している。
【００２７】
前記流れ制御用金型部材３の前面３ｂには、ダイス１の後面１ａ側に対応する収容凹所３１が形成されており、この流れ制御用金型部材３をダイスホールド用金型部材２の上流側に組み合わせた状態で、前記ダイス１の後面１ａが非接触で位置決めされるようになっている。
【００２８】
なお、この流れ制御用金型部材３の前面３ａの外周縁部には、その全周にわたって嵌合段部３２が形成されており、この段部３２に前記ダイスホールド用金型部材２の前面２ｂ側の環状凸段部２５に嵌合することにより、両金型部材２，３が芯合わせ状態に結合される。
【００２９】
前記バッカー４は、前記ホールド用金型部材２の前面に２ｂ当接された状態でダイス１とダイスホールド用金型部材２との結合体を前方側から支えるように機能するものであり、ダイス鋼等の鋼材により形成されている。このバッカー４には、前記ダイス１の成形孔１１ｂよりも径大で、かつ押出方向下流側に至るに連れて径大化するレリーフ孔４１が前記成形孔１１ｂと同心状に形成されている。
【００３０】
なお、ダイス１は、その前面１ｂ側に形成されているノックピン挿通孔１３に挿通されたノックピン１４により前記バッカー４に位置決めされている。
【００３１】
上記構成のダイス装置において、成形開始に伴って、コンテナ等から供給された成形材料Ｍは、流れ制御用金型部材３で流れが制御された後、この流れ制御用金型部材３における材料導通孔３２により分配されながらダイス１側に押し込まれ、成形孔１１ｂを通過する。これにより、成形孔１１ｂの直径に応じた中実材Ｎが成形される。
【００３２】
上記成形開始に伴って、ダイス１の上流側から押し込まれた高温の成形材料Ｍは、図５に示すように、前記ダイス１に形成されている注入孔２４を通して前記環状の凹部２３に充填され、ダイス１の全周が成形材料Ｍで取り囲まれた状態となる。
【００３３】
高温の成形材料Ｍがダイス１を通過することから、ダイスホールド用金型部材２よりも高温に加熱されたダイス１が熱膨張して径方向外方への圧力が生じる。ところが、この成形時に前記凹部２３に高温の成形材料Ｍが充填されると、この凹部２３の成形材料Ｍによってダイスホールド用金型部材２との境界部付近の温度がダイス１の温度と同等となり、ダイス１とダイスホールド用金型部材２の熱膨張の差が小さくなる。さらに、熱膨張によるダイスの径方向外方への圧力がダイス１の外周面を取り囲んだ成形材料Ｍで吸収される。
【００３４】
このため、ダイス１とダイスホールド孔２１との嵌合精度を厳密に管理することも要らなくなるうえ、ダイス１の歪み変形が有効に抑制され、形状品質のよい成形品Ｎを得ることができる。前記熱膨張差を少なくさせるうえから、前記凹部２３の軸心方向の長さは、ダイスホールド用金型部材２の機械的強度を損なわない程度で可及的大きくするのが好ましい。また、前記凹部２３の断面形状等も任意に変更可能である。
【００３５】
成形作業が終了すれば、ダイスホールド用金型部材２からダイス１を外して両者１，２を、例えば苛政洗浄液に浸漬することにより、前記ダイス１の成形孔１１ｂや前記ダイスホールド用金型部材２の凹部２３等に付着した成形材料屑が除去され、再使用に待機させることができる。
【００３６】
この成形後には、成形材料Ｍの介在がなくなり、ダイス１をダイスホールド孔２１から直ぐに外せるので、メンテナンス性に優れたものとなる。
【００３７】
なお、上記ダイスとしては、上記実施形態の平押出ダイス１に限らず、例えば図７に示すように、中空材（図示せず）の中空部成形用のマンドレル５１をもった雄型５と、中空材の外周部を成形するために前記マンドレル５１を成形間隙Ｇを存して遊嵌させる成形孔６１をもった雌型６とを組み合わせなるポートホールダイス１０であっても同様に適用できる。
【００３８】
すなわち、この場合も、ダイスホールド用金型部材２のダイスホールド孔２１の内周面に、前記成形材料Ｍが充填される凹部２３を形成することにより、前記と同様の効果が発揮される。
【００３９】
なお、前記各実施形態では、凹部２３をダイスホールド用金型部材２のダイスホールド孔２１の内周面の全周に連続する環状のもので説明したが、環状に限らず、例えば図８に示すように、複数の凹部２３を周方向で所定間隔で等配して設けたものであってもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、ダイスが嵌着されるダイスホールド用金型部材におるダイスホールド孔の内周面に成形材料が充填される凹部を形成したので、成形時に前記凹部に充填された高温の成形材料により、前記ダイス側とダイスホールド用金型部材側の熱膨張の差が小さくなり、さらに、熱膨張によるダイスの径方向外方への圧力が前記凹部の成形材料で吸収される結果、ダイスとダイスホールド孔との嵌合に高い精度が要求されないうえ、熱的影響によるダイスの歪み変形を有効に抑制でき、成形品質を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態にかかる押出ダイス装置の全体を示す断面図である。
【図２】同じく押出ダイス装置におけるダイスとダイスホールド用金型部材を示す分解斜視図である。
【図３】ダイスホールド用金型部材を示す後面図である。
【図４】流れ制御用金型部材を示す後面図である。
【図５】同じく押出ダイス装置における成形時の要部を示す断面図である。
【図６】成形品の横断面図である。
【図７】ポートホールダイスを用いた押出しダイス装置を示す断面図である。
【図８】成形材料充填用の凹部の別の形成例を示すダイスホールド用金型部材の後面図である。
【図９】従来例の説明図である。
【図１０】別の従来例の説明図である。
【符号の説明】
１，１０・・・ダイス
２・・・・・・ダイスホールド用金型部材
２１・・・・・ダイスホールド孔
２３・・・・・成形材料充填用の凹部
ａ・・・・・・押出方向
Ｍ・・・・・・成形材料

Claims

成形材料の押出方向へ貫通するダイスホールド孔が軸芯に形成されたダイスホールド用金型部材と、
前記ダイスホールド孔に嵌着・保持されるダイスとが備えられ、
前記ダイスホールド孔の内周面に、成形材料が充填される凹部が前記軸芯周りで全周に連続もしくは間欠的に形成されていることを特徴とする押出ダイス装置。
成形材料の押出方向へ貫通するダイスホールド孔が軸芯に形成されているダイスホールド用金型部材において、
前記ダイスホールド孔の内周面に、成形材料が充填される凹部が前記軸芯周りで全周に連続もしくは間欠的に形成されていることを特徴とするダイスホールド用金型部材。
ダイスホールド用金型部材の軸芯に形成されているダイスホールド孔の内周面に、成形材料が充填される凹部を前記軸芯周りで全周に連続もしくは間欠的に形成する工程と、
前記ダイスホールド孔にダイスを嵌着する工程と、
前記ダイスホールド孔にダイスが嵌着された状態で前記凹部に成形材料を充填する工程と、
を備えている特徴とするダイス保持方法。