JPH0531525A - 耐摩耗性アルミニウム合金中空材の押出製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】肉厚が１０ｍｍ以下の耐摩耗性アルミニウム合
金の中空材を押出成形する方法を得る。 【構成】耐摩耗性アルミニウム合金のビレット１をコン
テナ２内に装填して、予め穿孔されたビレット１に先端
に細径部８ａを有するマンドレル８を挿入する。そし
て、ビレット１を加圧し、押出される中空材１８に耐摩
耗性アルミニウム合金の押出性に基づく欠陥が生じない
肉厚に対応した、ダイス１６のベアリング孔２０と細径
部８ａとの間の隙間を通して押出して厚肉部１８ａを形
成する。次に、厚肉部１８ａを形成した後に、厚肉部１
８ａよりも薄い所定の肉厚に対応した、ベアリング孔２
０とマンドレル８の大径部８ｃとの間の隙間を通して押
出して薄肉部１８ｂを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、過共晶Ａｌ−Ｓｉ合金
に代表される耐摩耗性アルミニウム合金を薄肉の中空材
に押出成形するための押出製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、アルミニウム合金の中空材の
押出製造方法では、図４に示すように、予め穿孔したビ
レット５０をコンテナ５２内に装填し、コンテナ５２の
片側には、ステム５６により支持した押盤５８を、他方
の側にはダイステム６０により支持したダイス６２を装
着すると共に、ビレット５０にマンドレル５４を挿入す
る。次に、ダイステム６０によりダイス６２を押して、
ビレット５０を加圧し、ダイス６２とマンドレル５４と
の隙間からビレット５０を押出して、中空材６４を製造
していた（間接押出法）。

【０００３】あるいは、図５に示すように、予め穿孔し
たビレット５０をコンテナ５２内に装填し、コンテナ５
２の片側には、ステム６２により支持した押盤６８を、
他方の側には、ダイス７０を装着すると共に、ビレット
５０にマンドレル７２を挿入する。次に、ステム６６に
より押盤６８を押して、ビレット５０を加圧し、ダイス
６８とマンドレル７２との隙間からビレット５０を押出
して中空材６４を製造していた（直接押出法）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た従来の押出製造方法による場合、ビレット５０が、耐
摩耗性アルミニウム合金、例えばＳｉを１２％以上を含
有している耐摩耗性アルミニウム合金である場合には、
押出性が悪い。その為、図４、図５に示すように、肉厚
が１０ｍｍ以下の中空材を製造しようとすると、中空材
の先端が割れるという欠陥６６が生じたり、割れの一部
をマンドレル５４と中空材６４内面間に巻き込んで、内
面に筋状の欠陥６８が生じたりして、欠陥のない健全な
製品を製造することが困難であるという問題があった。
その為、肉厚が１０ｍｍ以下の中空材を製造する場合に
は、例えば、一旦、肉厚が１０ｍｍを超える中空材を形
成し、その後、切削加工を行って、所定形状の薄肉の中
空材を製造していたので、製造工程が長期にわたるとい
う問題があった。

【０００５】そこで本発明は上記の課題を解決すること
を目的とし、肉厚が１０ｍｍ以下の耐摩耗性アルミニウ
ム合金の中空材を押出成形できる耐摩耗性アルミニウム
合金中空材の押出製造方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成すべ
く、本発明は課題を解決するための次の方法を取った。
即ち、耐摩耗性アルミニウム合金のビレットをコンテナ
内に装填して、予め穿孔された前記ビレットにマンドレ
ルを挿入し、前記ビレットを加圧してダイスを通して押
出して、中空材を製造する耐摩耗性アルミニウム合金中
空材の押出製造方法において、押出される中空材に前記
耐摩耗性アルミニウム合金の押出性に基づく欠陥が生じ
ない肉厚で押出して厚肉部を形成する工程と、前記厚肉
部を形成した後に、前記厚肉部よりも薄い所定の肉厚で
押出して薄肉部を形成する工程と、を有することを特徴
とする耐摩耗性アルミニウム合金中空材の押出製造方法
がそれである

【０００７】

【作用】本発明において、耐摩耗性アルミニウム合金
が、耐摩耗性を付与するために、Ｓｉを含有する場合に
は、この合金は、Ｓｉの含有量が１２〜２０ｗｔ％（以
下、単に％という。）、その他に必要に応じてＣｕ，Ｍ
ｇ，Ｍｎ，Ｎｉ等を添加し、残部はＡｌと通常の不純物
からなる。Ｓｉの含有量が１２％未満の場合では、肉厚
が１０ｍｍ以下の中空材を製造しても、押出性に問題は
なく、押出時に先端に割れ等の欠陥が生じることはな
い。Ｓｉの含有量が２０％を超えると、Ｓｉと母材（マ
トリックス）との間で割れが生じて、ビレットを形成す
ることができないからである。しかし、Ｓｉをパウダー
の状態で含有する場合には、含有量が４０％以下であ
る。この場合には、４０％を超えるとビレットが形成で
きなくなるからである。

【０００８】または、耐摩耗性アルミニウム合金が、耐
摩耗性を付与するために、ＳｉＣ，Ａｌ₂ Ｏ₃ 等のセラ
ミック粒子を含有する場合には、この合金は、セラミッ
ク粒子の含有量を５〜２０％、その他に必要に応じてＣ
ｕ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｎｉ等を添加し、残部はＡｌと通常の
不純物からなる。この場合も、セラミック粒子の含有量
が、５％未満であれば押出性に問題はなく、２０％を超
えると、ビレットを形成できない。

【０００９】次に、図１、図２に基づいて、本発明を間
接押出法に適用した工程について説明する。まず、前述
した耐摩耗性アルミニウム合金により鋳造したビレット
１を、コンテナ２の収納孔４内に装填する。また、収納
孔４の片側には、ステム１０により支持された押盤１２
を嵌着し、収納孔４の他方の側には、ダイステム１４に
より支持されたダイス１６を装着すると共に、ビレット
１の中心に予め穿孔された貫通孔６に、マンドレル８を
挿入する。ダイス１６には、製造する中空材１８の外径
に対応したベアリング孔２０が形成されている。

【００１０】一方、前記マンドレル８には、図２に示す
ように、その先端に細い細径部８ａが形成されている。
この細径部８ａは、細径部８ａをベアリング孔２０に挿
入した際に、環状の隙間ｔ１が形成されるように、そし
て、この隙間ｔ１からビレット１を押出して中空材１８
を形成したときに、中空材１８の先端に、図４、図５に
示すような、耐摩耗性アルミニウム合金の押出性に基づ
く割れや筋状の欠陥が生じない程度にされている。

【００１１】即ち、耐摩耗性アルミニウム合金では、こ
の隙間ｔ１が１０ｍｍを超えると、割れや筋状の欠陥が
発生する。従って、この隙間ｔ１は少なくとも、１０ｍ
ｍを確保する。また、マンドレル８には、細径部８ａに
連接して接続部８ｂが形成されており、この接続部８ｂ
に連接して、製造する中空材１８の内径に対応した大径
部８ｃが形成されている。この大径部８ｃとベアリング
孔２０との間の隙間ｔ２は、前記隙間ｔ１よりも小さく
されており、製造する中空材１８の肉厚に対応し、この
隙間ｔ１は１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲である。１ｍｍ未満
であると、押出される中空材１８が押出中に破断してし
まい、１０ｍｍを超えると押出性に問題はなく、細径部
８ａを設けることなく、従来と同様に製造できる。

【００１２】一方、接続部８ｂは、本実施例では、細径
部８ａと大径部８ｃとを滑らかにつなぐテーパ状にされ
ているが、後述する工程で、細径部８ａと大径部８ｃと
により連続して中空材１８が形成できれば、接続部８ｂ
を設けることなく、直接細径部８ａと大径部８ｃとを連
接し、段差が形成されてもよい。また、押出の最初の段
階では、接続部８ｂとダイス１６との間隔Ｌが、少なく
とも５ｍｍを確保するようにセットされる。５ｍｍ未満
であるとビレット１が、隙間ｔ１から正常に押出されな
いからである。

【００１３】次に、図１（イ）に示すように、ダイス１
６、押盤１２によりビレット１が押圧されて、ビレット
１が収納孔４に密着した状態から、ダイステム１４が移
動し、ビレット１がアップセットされる。そして、ビレ
ット１が、加圧されて、ベアリング孔２０と細径部８ａ
との隙間ｔ１から押出され、図１（ロ）に示すように、
厚肉部１８ａが形成される。

【００１４】続いて、ダイステム１４は、引続き移動し
て、ダイス１６が収納孔４に沿って移動し、ダイス１６
が細径部８ａから接続部８ｂ、そして大径部８ｃを移動
するにつれて、ビレット１が押出される。ダイス１６が
細径部８ａ上を移動している工程では、厚肉部１８ａが
形成され、接続部８ｂ上を移動する際には、形成される
中空材１８の内径は、徐々に大きくなり、テーパ状にな
る。

【００１５】そして、図１（ハ）に示すように、接続部
８ｂから大径部８ｃに移り、大径部８ｃ上を移動する工
程では、ベアリング孔２０と大径部８ｃとの隙間ｔ２に
応じた肉厚の薄肉部１８ｂが形成される。一方、本発明
を直接押出法に適用した場合について、図３により説明
する。尚、直接押出法と間接押出法とでは、基本的に
は、ダイス１６により加圧するか、押盤１２により加圧
するかの相違であるので、間接押出法の場合と同じ部材
については同一番号をふして詳細な説明を省略する。ま
た、直接押出法の場合でも、ベアリング孔２０と、マン
ドレル８の細径部８ａ、接続部８ｂ、大径部８ｃとの寸
法関係は、図２に示す間接押出法の場合と同じである。

【００１６】前述したと同様に、図３（イ）に示すよう
に、細径部８ａがベアリング孔２０に挿入されている状
態から、ステム１０により押盤１２と共に、マンドレル
８を移動する。これにより、ビレット１が押出され、図
３（ロ）に示すように、ベアリング孔２０と細径部８ａ
との隙間ｔ１に応じた肉厚の厚肉部１８ａが形成され
る。

【００１７】そして、ベアリング孔２０に接続部８ｂが
達すると、肉厚が徐々に減少し、図３（ハ）に示すよう
に、大径部８ｃがベアリング孔２０に挿入されると、厚
肉部１８ａに続いて、ベアリング孔２０と大径部８ｃと
の隙間ｔ２に応じた肉厚の薄肉部１８ｂが形成される。
大径部８ｃがベアリング孔２０に挿入された後は、マン
ドレル８を押出さなくても、薄肉部１８ｂを形成でき
る。

【００１８】こうして、収納孔４からビレット１が押出
されて、厚肉部１８ａに続いて、薄肉部１８ｂが形成さ
れ、中空材１８が製造される。ビレット１の押出を終了
し、中空材１８を製造後、厚肉部１８ａを切断し、薄肉
部１８ｂのみとして、肉厚ｔ２の薄肉の中空材１８が得
られる。

【００１９】

【実施例】以下本発明の実施例を詳細に説明する。耐摩
耗性アルミニウム合金として、表１に示すように、３種
類の合金Ａ，Ｂ，Ｃにより、ビレット１を鋳造した。

【００２０】

【表１】

【００２１】そして、ビレット１をコンテナ２の収納孔
４内に装填する。そして、図１（イ）の状態から、ダイ
ステム１４を移動し、ダイス１６を介して予め貫通孔６
を穿孔したビレット１を加圧し、ビレット１を押出した
（間接押出法）。このときのコンテナ２の温度は４５０
℃である。その結果を表２に示す。

【００２２】尚、評価は、目視により中空材１８の先端
に割れが発生しているかどうかを確認し、また、中空材
１８を長手方向に分割して、中空材１８の内面に筋状欠
陥が発生していないかどうかを確認した。

【００２３】

【表２】

【００２４】ストレートなマンドレルによる従来の方法
で、肉厚２．５ｍｍの薄肉中空材の押出成形を行うと、
先端に割れが発生した（ＮＯ．１）。また、本発明と比
較するために、ダイス１６と接続部８ｂとの間隔が５ｍ
ｍ未満の場合、及び最初の厚肉部１８ａを５ｍｍで押出
形成した。この場合にも先端に割れが発生した（ＮＯ．
５，６）。

【００２５】本発明方法によって、厚肉部１８ａを成形
した後に、厚肉部１８ａよりも薄い所定の肉厚の薄肉部
１８ｂを形成する。この場合、中空材１８の先端に、割
れは発生しなかった（ＮＯ．２〜４）。押出性の悪い耐
摩耗性アルミニウム合金であっても、厚肉部１８ａを形
成後、薄肉部１８ｂを形成することにより、中空材１８
の先端に割れが生じることがなく、また、薄肉部１８ｂ
に先端の割れに伴う筋状欠陥が生じることもない。よっ
て、耐摩耗性アルミニウム合金の押出性に伴う欠陥が生
じていない所定肉厚の薄肉部１８ｂを得ることができ、
厚肉部１８ａを切り落として、肉厚が１０ｍｍ以下の薄
肉の中空材１８を容易に製造することができる。

【００２６】以上本発明はこの様な実施例に何等限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々なる態様で実施し得る。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の耐摩耗性ア
ルミニウム合金中空材の押出製造方法によると、厚肉部
を成形した後に、所定の肉厚の薄肉部を形成するので、
押出性の悪い耐摩耗性アルミニウム合金であっても、中
空材の先端に割れを生じることなく、肉厚が１０ｍｍ以
下の薄肉の中空材を容易に押出成形できるという効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る耐摩耗性アルミニウム合金中空材
の押出製造方法の間接押出法による一実施例としての装
置の工程別の断面図である。

【図２】本実施例のダイスとマンドレルとの位置関係を
示す断面図である。

【図３】本発明に係る耐摩耗性アルミニウム合金中空材
の押出製造方法の直接押出法による一実施例としての装
置の工程別の断面図である。

【図４】従来の間接押出製造方法による装置の断面図で
ある。

【図５】従来の直接押出製造方法による装置の断面図で
ある。

【図６】先端に割れが発生した中空材の斜視図である。

【図７】先端に発生した割れに伴って生じた筋状欠陥を
示す中空材の断面図である。

【符号の説明】

１，５０…ビレット ２，５２…コンテナ
８，５４…マンドレル ８ａ…細径部 ８ｃ…大径部
１４，６０…ダイステム １６，６２…ダイス １８，６４…中空材

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 耐摩耗性アルミニウム合金のビレットを
   コンテナ内に装填して、予め穿孔された前記ビレットに
   マンドレルを挿入し、前記ビレットを加圧してダイスを
   通して押出して、中空材を製造する耐摩耗性アルミニウ
   ム合金中空材の押出製造方法において、 押出される中空材に前記耐摩耗性アルミニウム合金の押
   出性に基づく欠陥が生じない肉厚で押出して厚肉部を形
   成する工程と、 前記厚肉部を形成した後に、前記厚肉部よりも薄い所定
   の肉厚で押出して薄肉部を形成する工程と、 を有することを特徴とする耐摩耗性アルミニウム合金中
   空材の押出製造方法。