JPH0466219A - 金属押出し加工法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 金属（ないしは合金）材料、その他サーメットの如き金
属基複合材料も含めて、これらを素材とする押出し加工
法並びに押出し加工装置に関連してとくに上記素材の半
溶融っまり固液共存温度域における押出し加工を有利に
実現することについての開発研究の成果をここに開示す
る。

（従来の技術） 金属材料の押出し加工は、一般に熱間押出しっまり固相
状態にて昇温することによる可塑性の増大を利用する場
合を主流とし、最近に至って小物部材の冷間押出しも普
及しつつあるが、何れも変形抵抗がかなりに大きい。

ところで金属又は合金の融体を冷却下に攪拌することに
よって得られる固液共存状態 状態における成形加工が企図され始めようとしているが
いまだその押出し加工については実用段階から程遠く、
文献記載も見当たらない。

すなわち従来の金属押出し機は、専ら固相材を対象とし
、固液共存状態で押出し加工するようなことは全く考慮
されてなく、そのため、素材は均熱炉で加熱した材料に
限られていてコンテナー内で加熱するようにはなってい
ない。

いうまでもなく、固液共存状態の金属は均熱炉で加熱さ
れた熱間材よりも高温であることから、熱間材の押出し
にあっても従来押出しプランジャーチップの材質上、高
温のための問題をしばしば生じていたのに比してはるか
にか酷で、なおさら、押出しプランジャーチップの材質
面に難点があり、とくに鉄系などの高融点材の押出しに
あっては実用化できる適当な材質がないし、たとえあっ
たとしても高価で経済的に利用できない。

加えて従来の固液共存状態における押出し加工の試みに
あっては、そもそも固相率一定の押出し加工と云う考え
はなく、また工業的に利用できる固相率センサーもない
。

さらに従来、既知の固相押出しでは、ダイス出口で形成
体に冷却を施す装置は準備されてもいない。

（発明が解決しようとする課題） 上記した半溶融状態における金属（ないしは合金）材料
や、金属基複合材料を押出し成形加工しようとするとき
、 １、素材が熱間押出し加工の場合よりもはるかに高温゛
となるので、従来の固相押出しにおけるような素材全体
を均熱温度に加熱する方法では、素材末端を加圧するプ
ランジャーチップが高温にさらされ、そのためプランジ
ャーチップの材質が問題になること、 ２、均質な形成品を得るためには固相率一定で押出す必
要があるが、そのためには固相率を検出し、加熱装置へ
フィードバックする方法が考えられるにしても材料内部
の固相率の測定が困難であること、 ３、固液共存状態にある半溶融金属は、時間とともに結
晶の成長を生じて粗大化する。材料全長を加熱すると押
出し開始から終了までの時間経過のため、先端部と後端
部で結晶粒径が異なり均質な成形品が得られず、また結
晶粒粗大の不利が加わること、 などが問題点として指摘される。

（課題を解決するための手段） この発明は固相の金属材料又は金属基複合材料よりなる
素材を押出し機コンテナ内に装入し、押出しダイスの直
前で固液共存温度域に達するように加熱し、この固液共
存状態における流動ないし変形特性に対応して予め設定
した圧力を、押出しシリンダに負荷することによって押
出しダイスが半溶融状態の形成体を押出し、成形し、押
出しダイス出口にて冷却を施し再凝固させることを特徴
とする、金属押出し加工法（第１発明）であり、また固
相の金属材料又は金属基複合材料よりなる素材を装入す
る押出し機コンテナと、この押出し機コンテナの先端に
配置した押出しダイス及び押出し機コンテナ内の素材を
押出しダイスに向けて押圧する押出しシリンダをそなえ
、押出し機コンテナは、押出しダイスに隣接して、装入
素材を固液共存温度域に昇温させる加熱手段を設け、押
出しダイスの出側に半溶融状態の形成体を再凝固させる
冷却手段を設けて成る、金属押出し加工装置（第２発明
）である。

この発明の上記構成は次の知見に基づくものである。

押出し素材は、ダイスによって変形ないしは成形加工さ
れるので、コンテナー内の材料全体を加熱することは元
来必要でなく、押出しダイスと接する部分のみにて必要
な昇温を施せば足り、このように素材加熱をダイス近傍
に限れば、素材の押出しプランジャーチップと接する部
分（後端）の温度は高温にならないから押出しプランジ
ャーチップの耐熱品質は全（問題とならない。

半溶融状態における素材の固相率と押出し圧力とは一例
としてＣｕ−１５％Ａ１合金の事例について第１図に示
したような一定の関係のあることが実験でたしかめられ
た。そこで、押出し圧カ一定で素材を押出せば一定の固
相率で成形できる。

さて第２図には上記したところに従い押出し圧カ一定で
の押出しを行う装置の具体例を示した。

第２図中、番号１．２はいずれも押出し加工に供する、
先、後の素材、３は画素材１．２を順に装入した押出し
機コンテナ、４はその先端側に配設した加熱手段、５は
押出しダイス、６はダイスホルダであり、７は成形体、
そして８は押出しシリンダ、９は配管、１０は油圧装置
、１１は押出しプランジャーチップ、１２はプランジャ
ーロッド、また１３は成形体７に対する冷却手段である
。

（作　用） 第１発明に従ってまず第２図に示した押出しシリンダー
８の圧力を所定の圧力に設定する。

次に加熱手段４により材料を昇温させる。

この昇温によって素材１が半溶融状態で所定の固相率に
なると、押出しダイス５での押出し成形が開始される。

このとき、素材ｌは押出しダイス５の付近が高温で、入
口に向って温度が低下するように加熱される。

押出しダイス５付近で素材ｌが所定の固相率になって押
出しが開始されると素材１が前方に進む。

前方に進むに従い次々と素材１は加熱されるので次々と
連続に固相率一定で押出される。

素材１は押出しダイス付近で局所的に昇温させることに
より、素材ｌの加熱時間は素材１の先端部も後端部も等
しくなり、結晶粒成長は均一になる。

またこの局所加熱により、素材全長を加熱するのと比べ
て、極めて加熱時間が短いので、さほどの結晶粒成長を
生ぜず、粗大化を防げる。

（発明の効果） 第１発明によれば次の効果がある。

１、　冷間加工はもとより、熱間加工についても従来困
難であったような押出し難加工材のニアネットシェイプ
加工ができる。

２、　またこのニアネットシェイプ加工においても、長
手方向に均質な押出し成形品が得られる。

３、押出し成形加工中における結晶粒粗大化を防げるの
で、良質なニアネットシェイプ押出し成形品が得られる
。

４、　プランジャーチップとして特別な材質を必要とし
ない。

５、固液共存状態での押出し加工が可能である。

また第２発明の装置により有利に第１発明の方法が実現
される。

【図面の簡単な説明】

第１図は半溶融状態素材の固相率と、押出し圧力との関
係グラフ、 第２図は押出し加工装置の説明図である。 １．２・・・素材　　　　　３・・・押出し機コンテナ
４・・・加熱手段　　　　　５・・・押出しダイス８・
・・押出しシリンダ　　１３・・・冷却手段第１図 ｔｉｌｌ用翠

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、固相の金属材料又は金属基複合材料よりなる素材を
   押出し機コンテナ内に装入し、押出しダイスの直前で固
   液共存温度域に達するように加熱し、この固液共存状態
   における流動ないし変形特性に対応して予め設定した圧
   力を、押出しシリンダに負荷することによって押出しダ
   イスから半溶融状態の形成体を押出し成形し、押出しダ
   イス出口にて冷却を施し再凝固させることを特徴とする
   、金属押出し加工法。 ２、固相の金属材料又は金属基複合材料よりなる素材を
   装入する押出し機コンテナと、この押出し機コンテナの
   先端に配置した押出しダイス及び押出し機コンテナ内の
   素材を押出しダイスに向けて押圧する押出しシリンダを
   そなえ、押出し機コンテナには、押出しダイスに隣接し
   て、装入素材を固液共存温度域に昇温させる加熱手段を
   設け、押出しダイスの出側に半溶融状態の成形体を再凝
   固させる冷却手段を設けて成る、金属押出し加工装置。