JPH0141408B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

ある種合金の押出しで経験される２つの問題は
円周方向の亀裂で表われる熱脆性と、押出しされ
た製品の表面に長手方向のキズをつける押出しダ
イのピツクアツプ（焼付き）である。熱脆性によ
る亀裂と焼付きによるキズの主要な原因はダイと
ビレツト容器とが摩擦するため押出された製品の
表面温度が過度に増加することである。無潤滑押
出しの場合に、デツドメタルゾーンに沿つてビレ
ツト剪断することも温度増加を助長する。高温で
は製品の小さな粒子をダイ表面に集め、押出しに
よつてキズを発生させうる。（表面を傷つける集
められた粒子の摩擦によつて悪化する）高表面温
度は合金の低溶融相（例えは、共晶成分）の固相
温度をも上廻り、局部溶融を発生し、押出しダイ
で引張応力が加えられると円周方向の亀裂を発生
させる可能性がある。 ビレツト内部で発生する圧力がこれら高温にお
ける溶融を阻止するに十分なまで低溶融相の固相
温度を上げることができる。しかしながら、通常
のダイの出口付近で圧力が解放されると、温度は
減圧（大気圧）下で固相温度を上廻わり、再度溶
融が生じる可能性がある。引張応力と相俟つてこ
の溶融が亀裂を発生させるであろう。 過去、摩擦の増加やビレツトの過度の温度増加
を阻止するために、押出し速度を最小にせねばな
らなかつた。逆に、高押出し速度の許容幅や、ビ
レツトやダイ内部での随伴する大きな温度増加の
許容幅をもたせるためにビレツトの予熱温度を減
少させることができる。しかし残念ながら、これ
は押出し圧力を度々増加させるので、押出しを何
とかこなしていくには押出し比を下げねばならな
い。 熱脆性に敏感な合金について述べた問題に加え
て、ダイ摩耗や、特に高強度、高融点金属や合金
のような金属の押出しにおいて一般な製品の寸法
精度や製品の表面仕上げの問題がある。これらは
押出し温度を低くすることにより減少させうる
が、しかし押出し圧力が増加する。 勿論、先行例ではダイ中の高温をさけるために
ダイを冷却する可能性を明らかにしている。例え
ば、米国特許第2135193号はダイ焼付きの問題に
ついて述べ、水冷ダイを提案している。 米国特許第3553996号は表面に亀裂が入らずに
脆性のビレツト材を押出す方法を教示している。
その方法の一実施例では本発明で提案するものと
類似の二重押出しダイの使用を含んでいる。しか
しながら、押出しダイの表面間に逃し部が設けら
れている。前記引用特許で扱う材料上の問題は本
発明で扱う熱脆性に敏感な材料の問題とは相違す
るため、前記引用特許では本発明での問題を指向
するものではない。 西独特許第429376号はダイのランドを冷却し、
ダイのランドを長くすることによりダイの摩擦を
増加し、ダイのランドをダイ出口に向かつてわづ
かに収束させることにより押出しにおける割れを
減少させる方法を教えている。ダイのランドにお
ける摩擦を最大にしようとするこの西独特許に対
し、本発明の発明者に反対の結論を見出した。即
ち、高速で、かつ最小の押出し圧力で良好な製品
をつくるには摩擦を最小にすべきということであ
る。 本発明の目的は熱脆性に敏感な合金の押出し用
のダイと押出し方法とを提供することである。 本発明の別の目的は亀裂やキズの出来やすい合
金において亀裂やキズを最小にする押出しダイと
押出し方法を提供することである。 本発明の別の目的は現在行われている速度に対
比して極めて高速の押出し速度で良好な製品を押
出すようにできるダイやその方法を提供すること
である。 本発明の別の目的はダイの磨耗を減少し、かつ
（または）高融点金属や合金の押出しにおいて寸
法精度や表面仕上げを向上するダイやその方法を
提供することである。 さらに別の本発明の目的は摩擦が減少し、ビレ
ツトの予熱を増加させるため、ラム圧力をより低
圧として前述の押出しができるようにすることで
ある。 特に本発明の目的はアルミニウム、銅、マグネ
シウム、亜鉛あるいはその他の熱脆性に敏感な合
金から高押出し速度で商業的な合金線材、棒材、
管材あるいはその他の形材をつくるための押出し
ダイとその方法を提供することである。 前述の目的によれば、本発明は〔高速で敏感な
合金を〕押出すための押出しダイとその押出し方
法である。押出しダイは、長手方向に一致した軸
線に沿つてタンデム配置の第１と第２のダイ又は
押出しダイを含む。前記第１のダイは第２のダイ
に連がる長いランド面を有する。第２のダイは通
常のランド長を有し、第１のダイで押出された第
１次押出し製品を例えば断面を1/4−60％、好ま
しくは約２−50％、より好ましくは２−15％減少
させる（第２次押出しと称す）。また、この新規
な押出しダイは第１のダイのランドおよび、任意
的に第２のダイのランドと協働し、これらランド
従つて該ランドと接触して通過する第１次および
第２次押出し製品を間接的に冷却する冷却装置を
有する。 ビレツトとビレツト容器との間で潤滑剤を使用
しない通常の非潤滑押出し方法に対しては、第１
のダイの面は剪断面即ち平坦面（180度の夾角）
を有してよい。この場合の第２のダイの面も平坦
にできるが、（５度の夾角まで）収束させてテー
パをつけるか、あるいは曲形面とすることができ
る。通常の装置か、あるいは静水圧装置によろう
と、潤滑押出しに対しては、デツドメタルゾーン
の形成を阻止し、押出された製品に潤滑剤が表面
に補捉されないように第１のダイの面は収束して
テーパをつけるか、曲形面とするか、あるいは円
錘形状と平坦形状とを組合せることができる。こ
の場合、第２のダイの表面も同様の理由から収束
してテーパをつけるか曲形面とすることが好まし
い。この目的に対してつくつたダイを介して、本
発明により複数押出しや単一押出しが可能であ
る。 第１のダイのランドは通常のものよりはるかに
長く設計されている。その長さ対直径の比（ある
いは外接円）は希望する程度までのの押出し冷却
が可能なように選定する。中実の丸形製品に対し
ては１：１から12：１の間、好ましくは約１：１
から５：１の間で選定する。直径が1.27cm（0.5
インチ）の製品に対しては長さが約2.0−５cm
（3/4−２インチ）で、第２の押出しダイを通つて
押出される前に、元の圧力（好ましくは大気圧に
おいて固相温度以下）において最低の溶融相での
固相温度以下に押出された製品の温度を下げるか
維持しうるのに十分な長さである。第１のダイの
ランドは真直（収束や分出のいづれもない）であ
ることが好ましいが、前述した温度を制御するた
めに押出された製品との十分な接触が維持される
限りはダイのランドの摩擦を減少させるためにダ
イ出口に向かつて若干広げてもよい。断面の薄い
製品（管、板、形）に対しては長さ対断面の厚さ
の比を、必要な冷却が提供できるように調整する
ことができる。 第２のダイのランドは、例えば1.6−3.2mm
（0.063−0.125インチ）のように従来通り短くし
てよく、すぐ下流に逃し部分を設けてもよい。押
出し製品の温度をさらに維持したり減少させるた
めに必要であれば、第２のダイもより長くし、か
つ冷却してよい。 ビレツトが流れるダイの面やダイのランドを約
0.25μｍ（10ミクロンインチ）rms（二乗平均平方
根）、好ましくは0.05μｍ（２ミクロンインチ）
rmsまで磨き、かつこれらの部分に潤滑剤を加え
ることによつてダイにおける摩擦をできるだけ低
く抑えることが好ましい。 この押出し方法は、大気圧において一般に最低
溶融相の固相温度以下の好適押出し温度まで〔熱
脆性に敏感な〕合金ビレツトを予熱し、長いラン
ド面を有する第１の押出しダイを通してビレツト
を押出し、第２次の押出しを行う前に第１のダイ
の中にある間に、固相温度以下に押出し温度を下
げるかあるいは維持するために押出された製品の
少なくとも表面部分を冷却し、第１のダイ中にあ
る押出された製品に背圧を加えることによつて引
張応力を減少させ第１のダイのランドに対する押
出し状態を維持させながら、第１の押出しダイの
下流にある第２の押出しダイを通して冷却された
押出し製品を押出す過程を含む。 ある場合には、第２の押出しを行う前に元の圧
力では固相温度以下であるが、大気圧では固相温
度以上である温度まで第１のダイの中にある押出
し製品を冷却することも可能である。この場合、
第２のダイから大気へ出る前に大気圧において固
相温度以下に製品を冷却してしまうために第２の
ダイを冷却しておかねばならない。 第１次押出しによる断面の減少の程度は、例え
ば約75−99％のように通常のものでよく、第２次
押出しによるそれは約1/4−60％、好ましくは約
２−50％、より好ましくは約２−15％でよい。ダ
イのランドとダイの面とは摩擦を減ずるために磨
き、かつ潤滑することが好ましい。 ダイのランドを囲み、冷却流体が循環する冷却
溝によつて第１と第２のダイのランドを介して押
出し製品を冷却することが好ましい。任意的であ
るが第２のダイのランドをさらに冷却することに
より第２次押出しによつて生じる熱変化を排除す
るために、押出し製品をさらに冷却することがで
きる。これは熱脆性による亀裂とダイのランドの
焼付きとを阻止するのに役立つ。管製品に対して
は、第１と第２のダイの冷却と協働して中央マン
ドレルも冷却すべきである。 ビレツトの冷却が押出し圧力を許容できない高
さまで上げないほど過度でないならばダイのラン
ド近くの冷却溝によつて第１のダイの面を冷却す
ることは許容される。実際、ダイの面の冷却をあ
る程度許容し、ビレツト容器や、ラム（あるいは
ダミーブロツク）や、第１のダイの面の予熱温度
を許容される圧力レベルで希望する材料や製品の
押出しを可能とする必要最低限まで保持しておく
ことが好ましい。デツドメタルゾーンを排除する
ために円錘状の第１のダイを使用することが可能
で、冷却すると、ビレツトがダイのランドに近づ
くにつれてビレツトの表面温度を有利に減少させ
ることができる。 熱脆性に敏感な合金は、押出し速度を低くする
こと、あるいは押出し製品の温度、少なくともそ
の表面温度をその最低の溶融相の固相温度を越え
ないよう保持するに必要な程度にビレツト予熱温
度を低くすることに関連した押出し上の問題をも
たらしてきた。銅、マグネシウム、亜鉛およびア
ルミニウム系の金属はとりわけ特に熱脆性に敏感
である。特に2000および7000シリーズのアルミ合
金はその代表例であつて、これら合金の押出しが
本発明によつて著しく促進される。例えば、従来
のものより少なくとも４〜５倍の押出し速度を用
いて、良好な表面仕上りをもつ製品の製造ができ
る。 第１図を参照すれば、本発明による冷却された
二重押出し（CDRと称す）ダイ３が押出し機容
器１（ビレツト１５を保持する）とラム部分２と
を含む押出し装置に対し位置されたものとして示
されている。CDRダイ３は第１の押出しダイ４、
第２の押出しダイ６、ダイブロツク１３、冷却流
体用の入口１１と出口１２とを有する冷却用溝１
０とを含む。第１のダイ４と第２のダイ６とは、
それぞれ、平坦な第１ダイ面９と第２のダイ面１
４および、第１のダイのランド５と第２のダイの
ランド７とを有する。第２の押出しダイ６は逃し
部８を有してもよい。第１と第２のダイは一体で
あつて、概ね共軸である。 第２図に示すように、テーパ角は重要ではない
が、ダイ面にテーパをつけてもよい。図面では45
度と30度の夾角を例示しているが、ダイ面には希
望に応じ多少テーパをつけてもよい。実用的に
は、第１のダイ面の（夾角は）約45度から180度
が好ましく、第２のダイ面の（夾角は）５度から
180度までが好ましい。潤滑なしにアルミ合金を
第一次押出しするには、双方のダイ面は第１図に
示すように（夾角が180度の）平坦面、即ち剪断
面であることが好ましい。その他の合金は、当該
技術分野で周知のように、第２図に示す若干のテ
ーパをつけ、潤滑を行つたダイの方が押出しが良
好である。またダイの面は真直のテーパよりむし
ろ曲形がよい。 潤滑押出し、非潤滑押出しを問わず、第１のダ
イ面は、テーパ、平坦あるいは曲形の組合せにも
できる。特に、第４図に示すような円錘と平坦面
の組合せは円錘状の第１のダイの面部分２５が容
器の壁に隣接して位置され、かつ該容器の下部隅
部でデツドメタルゾーンを減少あるいは排除する
ようテーパがつけられることによつてデツドメタ
ルゾーンにおける摩擦や内部剪断によるビレツト
の温度増加を最小にする。第１のダイの面の下流
側の残りの部分は平坦な（剪断）面２４とする
か、特定の製品あるいはビレツト材料に対する特
別な要求に応じわづかにテーパをつけることがで
きる。 第１図から第４図までは、ラムが容器とダイに
関連して運動する直接押出し方法のみを示してい
るが、本発明は、ダイと中空のラムとが容器に関
連して運動する間接押出し方法にも使用できる。
間接押出しに対しては、中空ラムを介してダイを
冷却するよう変更するのみである。 再度第１図を参照すれば、ビレツト１５の第一
次押出し製品１６に対する典型的な押出し比は通
常のものであつて、約４：１から500：１であり、
40：１の押出し比が本発明に含まれる多くの合金
に対し典型的である。 長手方向に延びた第１のダイのランドの機能は
第１次押出し製品、少なくともその外面を冷却し
て第２のダイを通して押出す前に臨界温度（その
最低溶融相の固相温度）以下に温度を下げるか維
持することである。ほとんどの場合、かつ特記以
外、固相温度は大気圧におけるものを意味する。
しかしながら、ある場合には元の圧力を高く上
げ、その固相温度以下に冷却することにより第１
のダイ中での溶融を阻止し、第２のダイでさらに
冷却を行うだけで十分である。 高押出し速度や金属対金属の接触によつて生じ
る摩擦が第１次押出し製品の温度を、少なくとも
第１のダイと接触する面近くの局部で一時的に臨
界温度以上に上げることがある。後述するよう
に、第２次押出しにより生じる背圧が、第１のラ
ンドの冷却により温度を臨界レベルまで持つてく
るまで、これら高温部分における円周方向の亀裂
の発生や、その生長を阻止する傾向がある。押出
し製品の温度を臨界レベル以下に保持したり、あ
るいは減少させる能力は、なかんずく、第１のダ
イのランド長によつて、かつ中実の丸形製品に対
しては、長さ対直径の比によつて決まる。製品の
厚さに対する第１のダイの長さは、管状あるいは
断面の薄い製品に対しては、さらに正確な決定要
素である。 第１のダイのランド長は摩擦を減少するにはで
きるだけ短く、しかも必要に応じ押出し製品の温
度を制御できるよう十分長く選定すべきである。
本発明者が行つた直径が1.27cm（0.5インチ）の
中実の棒材に対しランドの周りの溝を水冷した実
験ではランドの長さは約2.0−5.0cm（0.75−2.0イ
ンチ）必要であつた、中実の丸形製品に対して、
約１：１から12：１の間、好ましくは１：１から
５：１の間の長さ対直径比が上手く使用できる。
この比が大きくなれば冷却をよくするが、過度の
摩擦や押出し圧力を発生させる。前記の比が低く
なれば冷却が十分でなく熱脆性による亀裂を阻止
するには押出し速度を遅くする必要がある。臨界
レベル以下に温度を制御するためにその他の形状
の製品に対して第１のダイの適当なランド長は容
易に選定できる。 第２の押出しダイは、例えば約1.6−3.2mm
（0.063−0.125インチ）の範囲の合金押出しに対
しては通常のものでよいランドを有している。勿
論ランドの長さが短くなれば強度的に弱くなり、
寸法的に不安定となり、ランドが長くなれば摩擦
を増し、表面上の欠陥をより発生させる可能性が
ある。第２のダイのランドはその下流に逃し部を
設け、構造的に可能な限り短くする。製品の温度
をさらに下げるために必要なら第２のダイのラン
ドは冷却し（かつ長く）できる。第２次押出しは
第１の押出しダイ、特に第１の押出しダイの面近
くで、かつ冷却された第１のダイのランドで背圧
を作用させる。前記の冷却されたランドは第１の
ダイにおける引張力を減じ、熱脆性による亀裂が
発生したり生長するのを阻止するために使用され
ている。また、前記背圧は、第２のダイを通して
押出しする前に臨界温度以下で第１次押出し製品
を効果的に冷却するよう良好な接触を確実にする
ために第１のダイのランド面に対して合金材料を
押しつける。さらに、第１のダイ部分における固
相温度を大気圧におけるその値以上に保持するこ
とによつて前記背圧は溶融の阻止、あるいは減少
を行うことができる。そのため、背圧はビレツト
の予熱温度を通常レベル以上高めることができ、
しかもダイ部分での溶融を阻止する。 第２次押出しの目的に対しては（長手寸法を短
くして）断面減少をもつと少量にしてもまだ有用
ではあるが、第１次押出し製品の断面積を第２次
押出しで1/4−60％減少することが実用的な範囲
であることが判明した。断面積の２−50％の減少
が好ましく、２−15％がさらに好ましい。第２の
ダイの面にテーパがついていようと、ダイの面と
ランドとの長手方向の長さは摩擦を最小にするた
めに最少にすることが好ましい。したがつて、テ
ーパのより少ない（夾角がより大きい）ダイで、
より大きな第２次押出しを行うことが好ましい。
また断面減少がより大きいか或はランドがより長
ければより高圧を要するので好ましくない。 CDRダイは複数押出し、かつ広範囲の一般押
出し形材への適合が容易に行える。特に第３図は
管状製品押出し用の設計を示す。ポートホールマ
ンドレルも使用できるが、継目無管に対しては、
拡大部２１を有する固定マンドレルを使用し第１
次押出し22を行い、最終管製品２３をつくるのが
通常である。マンドレルは内側溝（図示せず）を
貫流する流体で冷却することが好ましい。 勿論、ビレツトの温度と、ダイの出口では大気
圧で最低の溶融相の固相温度以下である押出し製
品温度とで以つてビレツトから押出し製品を押出
すのが通常である。しかしながら、本発明者は二
重押出しダイを使用し第１の押出し製品を冷却す
ることにより、押出し速度や押出し圧力において
利点が得られることを見出した。第１図に示すよ
うに、ダイブロツク１３か、ダイ４および６の外
面のいづれかに位置し、入口１１と出口１２とを
有する冷却溝１０により第１のダイのランドが冷
却できる。前記冷却溝は第１のダイのランドを囲
むらせん状のものとして示されている。水のよう
な冷却流体を使用してよく、あるいはダイのラン
ドを短くするために、例えば液体窒素のような低
温液体を使用できる。第１と第２のダイのランド
から熱を除去することによつて該ダイの中を貫通
している押出し製品を間接的に冷却する目的でそ
の他の通常の冷却装置を使用してよい。 冷却は第１のダイのランドへの入口近から始ま
ることが好ましい。第１のダイの面に接触するこ
とによつてビレツトは若干冷却されるが、これで
もビレツトの冷却が押出し圧を許容できないレベ
ラまで上げない程度である限りは有用である。あ
る場合には、例えば、取返しのつかない損傷を与
えることなく臨界温度以上にビレツト部分で一時
的に加熱できる合金材料に対しては第１のダイ面
でビレツトを冷却させずに押出し圧を最少にする
ことが好ましい。そのような場合には、ダイブロ
ツク１３とビレツト１５との間に、その間の温度
差を維持するための絶縁を設けることができる。
冷却溝の長さ、冷却液体の流量、冷却液体の温度
およびその他全てのパラメータを通常の方法で制
御し第２次押出の前に第１次押出しされた製品あ
るいはその外面部分を臨界温度以下の希望する温
度にしておく。 本発明を実施する好適な方法では、第１次押出
し製品あるいは少なくともその表面部分の温度は
第２次押出しの前に最低の溶融相における大気圧
での固相温度以下の温度まで下げるか維持するた
めに冷却される。この冷却は第２次押出から別に
熱が発生しても大気圧での固相温度以上には上昇
させないような程度のものでよい。この場合、第
２次押出しのダイは焼付きを最小にするだけに冷
却すればよい。温度が臨界レベル以上に上昇すれ
ば、第２のダイも温度上昇を阻止するに十分冷却
すべきである。 ある種の金属は最低溶融相で溶融することによ
り取返しのつかぬ損傷を受けるので、ビレツトと
ダイ部分の温度は常に元の圧力での固相温度以下
に抑えるべきである。その他の材料では臨界レベ
ル以下に冷却される前に一時的に固相温度を上廻
つても永久損傷はほとんどないか、皆無である。 好ましいことではないが、第２次押出しの前に
第１のダイで元の圧力（但し大気圧での固相温度
以上）で第１次押出し製品をその固相温度以下に
まで冷却することが可能である。さらに、本発明
によればこの状態で亀裂を阻止したり、あるいは
減少させるために第２次押出しを利用することが
可能であるが、第２次押出し製品がさらに冷却さ
れなければ、製品の温度は（大気圧への）第２の
ダイの出口で固相温度を上廻らず、溶融が起る。
したがつて、この状態では第２のダイは製品をさ
らに冷却するよう設計しなければならない。この
ため第２のダイを長くし、したがつて磨擦が多く
なり押出し圧力が高くなる。その結果、この方法
は好ましくなく、第１のダイで大気圧での固相温
度以下まで固相温度以下まで冷却することが好ま
しい。 CDRダイの摩擦が完全に排除できれば、第１
のダイのランド部分で第１次押出し製品へ悪影響
へ与えることなく背圧が伝達できる。このため亀
裂の形成を事実上防止する。本発明は摩擦を排除
あるいは少なくとも最少にすることによつて亀裂
が阻止されるか、仮りに形成されたとしても第２
次押出しの前に第１のダイで修復され、回復され
るようにしようとするものである。したがつて、
ダイの面を麿き潤滑することは磨擦を減少する上
で望ましい。 ダイのランドと面とを磨くことは通常のことで
あつて、約0.25μｍ（10ミクロンインチ）rms以
下、好ましくは約0.05μｍ（２ミクロンインチ）
rms以下まで表面処理される。次いで、ダイでの
金属対金属の接触とその結果としての押出しされ
た製品がダイの面に付着するのを防止するかある
いは最少にするために潤滑する。樹脂担体中のグ
ラフアイトあるいは二酸化モリブデンのような潤
滑剤を、特殊な押出し合金に使用される広範囲の
その他の周知の潤滑剤と同様に使用できる。また
押出し製品からの金属の焼付きの傾向の少ない表
面を得るために、例えば窒化、クロマイジング、
ボロナイジングによつて表面処理、あるいは滲透
させることができる。 前記の表面処理した層を除いて、CDRダイを
つくるのに使用する材料は、例えばAISI Ｈ−11
あるいはＨ−13（熱間加工の）工具鋼のように通
常のものでよい。同様に、押出しされた製品から
の焼付きに対し抵抗性があることが知られている
タングステンカーバイドあるいはその他耐摩耗性
材料のようなその他の適当な材料でつくることが
できる。 好適実施例 実施例 １ 直径が7.62cm（３インチ）の2024アルミニウム
合金ビレツトから、直径が1.27cm（0.5インチ）
の従来のダイ（ランド長2.5mm、0.1インチ）と
CDRダイの双方を通じて36：１の押出し比で、
称呼直径1.27cm（0.5インチ）の棒材を数本押出
した。CDRダイの直径は1.27cm（0.5インチ）で
第１のダイのランド長が3.81cm（1.5インチ）で、
第２次押出し比が2.5mm（0.1インチ）のランド長
に対して10％（断面積）であつた。前述の条件下
での結果を表１に示す。約５度の冷却水を用い
て、第１図に示すような冷却を行つた。長いラン
ドは磨き、二酸化モリブデンを基にした材料で潤
滑した。

【表】 2024アルミニウム棒押出しのために一般に実用
されている出口速度は約１−1.5ｍ／min（製品速
度）の間である。450℃のビレツト温度で行つた
実験では1.5ｍ／min（5fpm）の速度で通常のダイ
で良好な製品を得ることができるが、7.6ｍ／
min（25fpm）では製品は高温脆性による亀裂が
普通の状態なしいひどい状態であることを示して
いる。押出し速度が18.3ｍ／min（60fpm）で425
℃のビレツト温度では、通常の方法で押出された
製品の高温脆性による亀裂はひどいものであつ
た。 逆に、375℃から450℃の間のビレツト温度で
CDRダイを使用すれば、18.3ｍ／minにおいてさ
えも高温脆性による亀裂がわづかかあるいは皆無
の状態で製品をつくることができた。 475℃では同連で製品はわづかの熱脆性亀裂を
示した。 CDRダイを使用して実験している過程で、第
１のダイの周りでビレツトの鼻部が冷却媒体によ
つて過度に冷却されうることが判明した。これ
は、より高圧では亀裂を発生させ、押出された製
品に劣悪な表面をつくり、各押出し作業の開始を
全体的に阻害することが明らかである。ビレツト
鼻のこの過度の冷却は第１のダイの冷却を始める
前に押出しを開始するか、あるいはダイとビレツ
トとの間に絶縁を設けることにより阻止できる。
亀裂の後、押出し中に、第２のダイに入る製品の
臨界温度を維持するレベルまで冷却を調整すべき
である。 実施例 ２ また前述の実験中に、付加的に磨いたり潤滑す
ればCDRダイでの結果を向上させることが判明
した。摩擦はできるだけ減ずべきである。このこ
とを証明し、二重押出しによる利点を示すため
に、断面減少10％の第２次押出しを行うCDRダ
イと、ダイのランドを長くしたその他２個のダ
イ、即ち一方のダイは真直の壁を有し第２次押出
しがなく、他方のダイは出口端に向かつて壁が収
束しているものを使用して数種の実験を行つた。
その収束度は、断面が1.27cm（0.5インチ）の製
品がさらに10％徐々に減少されてCDRダイでつ
くつたものと同様寸法の製品をつくり出すような
ものであつた。そのデータを表２に示す。再度
A2024アルミニウム合金を使用した。第１のダイ
の長いランドは0.05μｍ（２マイクロインチ）
rms以下にまで磨き潤滑を行つた。潤滑剤はリナ
イトカンパニー（Renite Company，Columbus，
Ohio）のリナイトＲ−シール（Renite Ｒ−
Seal）AKWであつた。この材料はアルカリ性ケ
イ酸塩結合剤中のグラフアイト潤滑剤で、ダイに
供給され、焼き固められた。潤滑剤を特定化しよ
うとはしなかつたがその他の潤滑も同等かそれ以
上に良好であろう。

【表】 西独特許第429376号の教えるところとは逆に摩
擦を減少させる必要性を示すため、収束したダイ
（実験番号56と61）を使用した。収束したダイで
はこれらの状態では有用な製品が得られないほど
の高圧を発生させた。（第２次押出しのない）真
直なダイでも、潤滑がなく（実験番号54）、特別
に磨かず潤滑のない（実験番号51）の条件下では
摩擦が大きすぎ製品がつくれなかつた。 磨きかつ潤滑をしても、真直のダイでは18.3
ｍ／minの速度で普通の表面亀裂のついた製品を
全体的につくり出した（実験番号53，57，59およ
び62）。しかしながら、本発明によるCDRダイは
漂遊したキズマークに関連するものを除いて細い
亀裂があるか、あるいは亀裂が皆無の良好な製品
を全体的につくり出した。（実験番号25，55，58
および60）。 磨き、かつ潤滑したCDRによる通常の実験か
ら、特定の合金に対する適正なビレツト温度と冷
却速度、ならびに通常の方法による速度より著し
く速い速度で良好な製品をつくり出す押出し速度
とを見出すことができる。 この新規なダイと押出し方法とは熱脆性に敏感
な合金を押出しするのに使用することが好まし
く、したがつて本発明ではこの面での使用を強調
したものである。しかしながら、その他の数々の
利点をもたらしながら本発明によつて押出し可能
なその他の材料も包含する意図をもつている。 例えば、チタニウム、ジルコニウム、タンタル
ム、タングステン、モリブデン、ベリリウムとそ
の合金、鋼および銅のような比較的高融点の金属
ならびにニツケル、クロームあるいはコバルトの
ような超合金は、例えば540℃（1004〓）以上の
高温で通常押出しが行われるが、そうすれば例え
ばAISI，H11，H12およびH13のような典型的な
熱間加工の工具鋼から一般につくられるダイでは
ひどい磨耗を発生させる可能性がある。 本発明は第１と第２のダイ部内はダイの温度が
低いためダイ寿命を向上させ、通常の単一のダイ
と同様に第１のダイが摩耗するとしても、本発明
による第２のダイはその初期寸法、表面仕上り、
および硬度を第１のダイよりも長期間保持する。
押出しされた製品が第２のダイに近づくにつれ
て、製品の温度あるいは少なくともその表面温度
が下げられること、および第２のダイ自体が、通
常の単一ダイで可能なよりもはるかに長い間ダイ
の前記の重要な品質の持続に寄与する。押出しさ
れた製品の表面仕上げや寸法の精度の向上をもた
らすのは、主としてこれらの品質が保たれるから
である。このように、通常の単一のダイや、
CDRダイの第１のダイ部分で経験される通常量
の摩耗から生じる製品表面の粗さおよび（また
は）寸法精度の喪失は、冷却された第２のダイを
通過することによつて改良される。また、第２の
ダイによる製品の断面減少を比較的少量に保つこ
とによつて、第２のダイで発生する圧力が最少に
される。このためダイの摩耗をさらに最少とし、
第２のダイの寿命を延す。さらに、第２のダイは
第１のダイから押出される製品の寸法を適正化で
きるので、第２のダイは従来の単一のダイで可能
な以上により多くの押出しサイクルに使用でき
る。 さらに、CDRダイは高融点金属や合金の従来
の高温押出しで通常なされるものよりも、低融点
で低粘性のガラス潤滑剤の使用を可能にする。低
粘性のガラスや、グリースタイプの潤滑剤を使用
することは第１のダイの摩耗の増加を助長はする
が、比較的高粘性のガラスに比して好ましいかも
しれない。高粘性のガラスは押出しされた製品の
面の仕上を粗くさせる傾向があるからである。ま
た、そのような高粘性ガラスは冷却された第１の
ダイのランドで固化し、堆積することによつて、
さらに押出しされた製品面を粗くする傾向があ
る。しかしながら、低粘性のガラスあるいはグリ
ースタイプの潤滑剤は冷却された第１のダイのラ
ンドででは固化せず、したがつて極めて効果的に
作用し、押出しされた製品の表面仕上げの向上に
貢献する。

【図面の簡単な説明】

第１図は中実棒材を押出すための、本発明によ
る二重押出しの、冷却されたダイの断面図、第２
図はテーパ付きの第１と第２のダイ面を有した第
１図に示すようなダイの図面、第３図は管状製品
を押出すための、冷却された中央マンドレルを有
する第１図に示すようなダイの断面図、第４図は
第１のダイの面が円錘状と平坦との組合せであ
る、第１図に示すダイの特別な実施例である。 図において、３：二重押出しダイ、４：第１の
ダイ、６：第２のダイ、１０：冷却用溝、１３：
ダイブロツク、１５：ビレツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 長く延びたランドを有する第１の押出しダイ
   と、第１の押出しダイの出口に隣接して固定され
   該第１の押出しダイから押出しされた製品を受取
   りその断面積を減少する第２の押出しダイと、前
   記第１の押出しダイの延びたランドを冷却するよ
   うに該第１の押出しダイのまわりに冷媒を供給す
   る第１の冷却装置とを含むことを特徴とする高押
   出し速度で金属を押出すための二重押出しダイ。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の押出しダイに
   おいて、前記第２の押出しダイを冷却するように
   該第２の押出しダイまわりに冷媒を供給する第２
   の冷却装置を含むことを特徴とする押出しダイ。 ３ 特許請求の範囲第１項に記載の押出しダイに
   おいて、前記第１の押出しダイが、少なくともそ
   の一部が約45度と180度との間の夾角をもつよう
   にテーパづけられている第１のダイ面を含むこと
   を特徴とする押出しダイ。 ４ 特許請求の範囲第１項あるいは第３項に記載
   の押出しダイにおいて、前記第２の押出しダイ
   が、約５度と180度との間の夾角をもつようにテ
   ーパづけられた第２のダイ面を含むことを特徴と
   する押出しダイ。 ５ 特許請求の範囲第１項に記載の押出しダイに
   おいて、前記第１の押出しダイのランドが約0.25
   ミクロンrms以下の仕上げ精度にまで磨かれてい
   ることを特徴とする押出しダイ。 ６ 特許請求の範囲第１項あるいは第５項に記載
   の押出しダイにおいて、第１の押出しダイのラン
   ドが潤滑され押出された合金製品との摩擦を減少
   させることを特徴とする押出しダイ。 ７ 特許請求の範囲第１項あるいは第３項に記載
   の押出しダイにおいて、第１の押出しダイのラン
   ドと第１のダイ面とが0.05ミクロンrms以下の仕
   上げ精度にまで磨かれ、かつ潤滑されることによ
   つて押出された合金製品との摩擦を減少すること
   を特徴とする押出しダイ。 ８ 特許請求の範囲第１項に記載の押出しダイに
   おいて、中実の棒材を押出すために、前記第１の
   押出しダイの延びたランドは約１：１と12：１と
   の間の長さ対直径比を有することを特徴とする押
   出しダイ。 ９ 特許請求の範囲第１項に記載の押出しダイに
   おいて、第２の押出しダイは第１の押出しダイに
   よる押出し製品を断面積で1/4−60％減少させる
   ような寸法とされていることを特徴とする押出し
   ダイ。 １０ 特許請求の範囲第１項に記載の押出しダイ
   において、第１の押出しダイのランドが真直であ
   るか、あるいは出口に向かつて広がつていること
   を特徴とする押出しダイ。 １１ ａ 長く延びたランドを有する第１の押出
   しダイを通じてビレツトから第１次押出し製品
   を押出し、 ｂ 前記の延びたランドにおいて前記第１次押出
   し製品の少なくとも外面部分を冷却し、第２次
   押出し前に、その温度を最低溶融相の大気圧に
   おける固相温度以下に減少させるかあるいは保
   持し、 ｃ 冷却された第１次押出し製品を第２の押出し
   ダイを通して押出すことによつて前記の第１次
   押出し製品が前記第１の押出しダイの延びたラ
   ンドと接触し、その引張応力を減少させるに十
   分な背圧を前記第１の押出しダイ中の合金に加
   える過程を含む、通常の速度より高速で、かつ
   （または）低い押出し圧力で金属ビレツトから
   製品を押出す方法。 １２ 特許請求の範囲第１１項に記載の方法にお
   いて、第２の押出しダイから押出された製品の少
   なくとも外面部分の温度が第２次押出しの後最低
   の溶融相における大気圧での固相温度以下に維持
   されるよう前記第２の押出しダイを冷却すること
   をさらに含むことを特徴とする押出し方法。 １３ 特許請求の範囲第１１項に記載の方法にお
   いて、押出しに先立つて第１の押出しダイのラン
   ドを潤滑し摩擦を減少させることを含む押出し方
   法。 １４ 特許請求の範囲第１１項に記載の方法にお
   いて、冷却された第１次押出し製品が第２次押出
   しによつて断面積が1/4−60％減少されることを
   特徴とする押出し方法。 １５ 特許請求の範囲第１４項に記載の方法にお
   いて、冷却された第１次押出し製品が第２次押出
   しによつて断面積が２−50％減少されることを特
   徴とする押出し方法。 １６ 特許請求の範囲第１１項に記載の方法にお
   いて、前記第１の押出しダイの延びたランドを囲
   む冷却溝を流体が循環することによつて該ランド
   を通じて前記第１次押出し製品が間接的に冷却さ
   れることを特徴とする押出し方法。 １７ 特許請求の範囲第１１項に記載の方法にお
   いて、中実の棒材を押出すために第１の押出しダ
   イの延びたランドが約１：１と12：１との間の長
   さ対直径比を有することを特徴とする押出し方
   法。 １８ ａ 長く延びたランドを有する第１の押出
   しダイを通じてビレツトから第１次押出し製品
   を押出し、第１の押出しダイの内部で前記第１
   次押出し製品に、昇圧した元の圧力を発生さ
   せ、 ｂ 前記ランド内で前記第１次押出し製品の少な
   くとも外面部分を冷却し、第２次押出しの前に
   最低溶融相における前記元の圧力での固相温度
   以下に減少あるいは維持し、 ｃ 冷却された第１次押出し製品を第２の押出し
   ダイを通して押出すことによつて前記第１次押
   出し製品が前記第１の延びたランドと接触を保
   つようにし、その中の引張応力を減少させるに
   十分な背圧を前記第１の押出しダイにおける合
   金の元の圧力に加え、 ｄ 少なくとも外面部分の温度が第２次押出しの
   後最低溶融相における大気圧での固相温度以下
   となるよう第２の押出しダイで押出された製品
   を冷却する過程を含む、従来の速度より高速
   で、かつ（または）低い押出し圧力で、一方良
   好な表面仕上げを維持しながら熱脆性に敏感な
   合金の昇温したビレツトから製品を押出す方
   法。 １９ 特許請求の範囲第１８項に記載の方法にお
   いて、冷却された第１次押出し製品が第２次押出
   しによつて断面積が1/4−60％減少されることを
   特徴とする押出し方法。 ２０ 特許請求の範囲第１８項に記載の方法にお
   いて、第１と第２の押出しダイのランドとダイ面
   とを約0.05ミクロンrms以下の仕上げ精度まで磨
   き、かつ摩擦を減少するために潤滑することをさ
   らに含むことを特徴とする押出し方法。