JPH06114435A - 熱間押出し製管用ダイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ダイスの材料接触部の変形、摩耗を抑える。
ダイス自体の変形を抑える。 【構成】 合金工具鋼からなるダイス母体１０の内面の
アプローチ域ａからベアリング域ｂにかけての内面側
に、Ｎｉ基またはＣｏ基の耐熱合金からなる合金リング
２０を密嵌挿入する。ダイス母体１０の逆げ域Ｃの内面
側に、合金工具鋼からなるバックアップリング３０を焼
き嵌めして、合金リング２０が押出し方向前方に抜け出
るのを阻止する。合金リング２０の外面を、押出し方向
後方に向かって縮径するテーパー面として、合金リング
２０が押出し方向後方に抜け出るのを阻止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱間押出しによる継目
無管の製造に使用する熱間押出し製管用ダイスに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】熱間押出しによる継目無管の製造は、図
１（Ａ）に示すように、加熱された中空の材料１をコン
テナ２内に装入した後、材料１を貫通してダイス３内に
マンドレル４を通し、この状態で材料１を前方へ押圧す
ることにより製造される。即ち、押圧された材料１の大
部分は、ダイス３とマンドレル４の間に形成された環状
の隙間から前方へ管状に押出され、一部が押滓としてコ
ンテナ２内に残る。ここで、ダイス３はダイホルダー５
内に収容され、押出し方向前方からダイバッカー６にて
支持されている。押出しが終了すると、管と押滓とは切
断分離され、その後同図（Ｂ）（Ｃ）に示すように、ダ
イス３に密着した状態でコンテナ２から取り出した押滓
１ａを爪７によりダイス３から引き抜いて分離する。

【０００３】このような熱間押出し製管に使用されるダ
イスの材質としては、変形および摩耗が少ないＳＫＤ６
１等の合金工具鋼が一般的であり、最近では高温での強
度および耐摩耗性が更に優れたＭｏ基、Ｎｉ基の耐熱合
金製の一体ダイスも使用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ダイスと材料
が接触するダイスのアプローチ部からベアリング部にか
けての材料接触部は、材料との摩耗や材料からの伝熱に
より９００〜１１００℃の高温になり、しかも大きな圧
縮力および剪断力を受ける。

【０００５】そのため、合金工具鋼からなるダイスで
は、小径薄肉管等の押出し条件の厳しい場合や、材料が
難加工性材料の場合には、１回の加工で0.５〜2.０ｍｍ
程度の摩耗や変形が材料接触部に生じる。その結果、成
品管の寸法精度が悪化する。また、ダイス寿命が短くな
り、製管コストが上昇する。

【０００６】これに対し、耐熱合金からなる一体ダイス
では、材料接触部の摩耗や変形は少ない。しかし、Ｍｏ
基の耐熱合金は高価であり、摩耗や変形が抑制されても
製管コストの上昇を抑えることは困難である。その点、
Ｎｉ基の耐熱合金は比較的安価であり、通常はこの一体
ダイスが用いられる。

【０００７】しかし、Ｎｉ基の耐熱合金は、合金工具鋼
に比べると常温での強度が劣る。ダイスは、図１に示し
たようにダイホルダー５内にダイバッカー６などにより
支持されており、その支持部は加工中も内面ほど高温に
ならない。そのため、押出し力によってはダイス自体が
変形するおそれがある。ダイスそのものが変形すると、
製品管の寸法が極端に低下し、ダイスの再使用も困難と
なる。

【０００８】本発明の目的は、最近の厳しい押出し条件
下でも材料接触部の変形や摩耗が少なく、しかもダイス
自体に変形の生じるおそれがない熱間押出し製管用ダイ
スを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の熱間押出し製管
用ダイスは、合金工具鋼により構成されたダイス母体
と、Ｎｉ基またはＣｏ基の耐熱合金からなり、前記ダイ
ス母体のアプローチ域からベアリング域にかけての母体
内に密嵌挿入されると共に、押出し方向後方へ漸次縮径
されたテーパー状または押出し方向後部が小径とされた
段差状の嵌合面により押出し方向後方への抜け止めがな
された合金リングと、前記ダイス母体を構成する合金工
具鋼と同等またはそれ以上の熱膨張係数を有する材料か
らなり、前記合金リングを押出し方向前方に抜け止めす
るべくダイス母体の逆げ域内に嵌着されると共に、外径
がダイバッカー内径より大きくされたバックアップリン
グとを具備することを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明の熱間押出し製管用ダイスにおいては、
第１に、アプローチ部からベアリング部にかけての内周
部が合金リングにて構成されているので、この部分の変
形および摩耗が従来の工具鋼一体ダイスより少ない。

【００１１】第２に、ダイス母体が常温強度の優れた合
金工具鋼で構成されているので、耐熱合金一体ダイスで
問題となるダイス自体の変形が生じない。

【００１２】第３に、熱間押出し製管用ダイスの内周部
は、押出し中は押出方向前方への強い荷重を受け、押出
し終了後はマンドレルを引き抜くために押出方向後方へ
の強い荷重を受けるが、合金リングを前方から保持する
バックアップリングかダイバッカーに当接するので、押
出し中に合金リングが前方へ抜け出ることはなく、ま
た、押滓をダイスから分離する時についてもテーパー状
または段差状の嵌合面で合金リングが抜け止めされてい
るので、合金リングの離脱が防止される。

【００１３】なお、合金リングを使用する組立式の押出
し用ダイスは、特開昭５０−１２０４６８号公報に開示
されているが、このダイスはアルミ被覆鋼線の製造を対
象とし、押出し方向後方へのリングの抜け止めがなされ
ていないので、例え押出し製管に適用しても押滓をダイ
スから分離する時にリングが外れ、実用に供することは
できない。

【００１４】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図２は本発明を実施した熱間押出し製管用ダイス
の一例についてその構造を示す断面図である。

【００１５】本ダイスは、円環状のダイス母体１０、並
びにその内側に嵌合された合金リング２０およびバック
アップリング３０からなる。

【００１６】ダイス母体１０は、ＳＫＤ６１等の合金工
具鋼からなり、その外周面は、ダイホルダー内面に対応
するテーパー面となっている。ダイス母体１０の内周面
は、アプローチ域ａおよびベアリング域ｂにおいては、
押出し方向後方に向かって徐々に縮径されたテーパー状
の第１保持面１１とされ、逆げ域ｃにおいては、第１保
持面１１の最大外径より更に大径のストレートな第２保
持面１２とされている。

【００１７】合金リング２０は、ダイス母体１０の第１
保持面１１の内側に、押出し方向前方から密嵌挿入され
ており、その外周面は第１保持面１１に対応するテーパ
ー面になっている。合金リング２０の内面はアプローチ
面２０ａおよびベアリング面２０ｂを形成している。

【００１８】合金リング２０の材質は、合金工具鋼より
高温強度の優れたＮｉ基またはＣｏ基の耐熱合金であ
る。Ｎｉ基耐熱合金としては、例えばハステロイＣ２７
６、インコネル７１８（いずれも商品名）等の一般Ｎｉ
基合金の他、特開平３−６１３４５号公報に開示された
ような高Ｗ−Ｎｉ基合金を使用することができる。ま
た、Ｃｏ基耐熱合金としては、ステライト２１（商品
名）を使用することができる。

【００１９】合金リング２０の半径方向厚みは１０〜５
０ｍｍが望ましい。１０ｍｍ未満では押出し時にアプロ
ーチ域ａが内方への曲げ力を受けて変形するおそれがあ
り、５０ｍｍを超えるとダイス母体１０の厚みが薄くな
って強度不足となるおそれがある。また、合金リング２
０の外面テーパー角は５度以上とするのが望ましい。５
度未満では抜け止めの効果を得ることができない。

【００２０】バックアップリング３０は、ダイス母体１
０の第２保持面１１の内側に焼き嵌めされており、その
内面は、押出し方向前方に向かって徐々に拡径した逆げ
面を形成している。

【００２１】バックアップリング３０の材質は、その離
脱防止のために、熱膨張係数がダイス母体１０を構成す
る合金工具鋼と同等もくしはそれ以上のものとし、耐熱
強度についても合金工具鋼と同等もしくは以上が必要で
ある。

【００２２】バックアップリング３０の外径は、バック
アップリング３０をダイバッカーに当接させるためにダ
イバッカーの内径より大きくする必要があり、その径差
は５ｍｍ以上必要である。５ｍｍ未満では押出し時の受
圧面積が小さくなって当接面が変形するおそれがある。

【００２３】本ダイスを熱間押出し製管に使用すると、
合金リング２０に押出し方向前方への大きな荷重がかか
るが、その荷重はバックアップリング３０に付加され、
バックアップリング３０はダイバッカーに当接して前方
から支持されているので、合金リング２０およびバック
アップリング３０が前方へ抜け出ることはない。押出し
が終了し、押滓をダイスから分離するとき、合金リング
２０に押出し方向後方への大きな荷重がかかるが、合金
リング２０はダイス母体１０内にテーパー嵌合している
ので、このときも合金リング２０の離脱が防止される。

【００２４】次に、本ダイスの使用結果を従来ダイスの
使用結果と比較して説明する。

【００２５】表１に示す熱間押出し製管において、本ダ
イスと２種類の従来ダイスを使用した。ダイス寸法はい
ずれもアプローチ域１０ｍｍ、ベアリング域１０ｍｍ、
逆げ域１０ｍｍとした。

【００２６】本ダイスにおけるダイス母体およびバック
アップリングは、表２に成分組成を示す合金工具鋼ＳＫ
Ｄ６１（ＪＩＳ Ｇ４４０４）とした。合金リングは、
同じく表２に成分組成を示す高Ｗ−Ｎｉ基合金とした。
合金リングの外径は押出し方向前端で８５ｍｍ（半径方
向厚み１2.７ｍｍ）、外径テーパー角は８度、バックア
ップリングの外径はダイバッカーの内径（７０ｍｍ）よ
り１８ｍｍ大きい８８ｍｍとした。

【００２７】従来ダイスは、１つは前記合金工具鋼から
なる一体ダイスであり、今１つは表２に成分組成を示す
一般Ｎｉ基耐熱合金（ハステロイＣ２７６）からなる一
体ダイスである。

【００２８】各ダイスの使用結果を表３に示す。内径変
動量とは、１回の押出しによるベアリング面の内径変動
量であり、繰り返し回数とは、この内径変動量が1.０ｍ
ｍ以上になるまでの押出し繰り返し回数である。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】 （＊）不可避不純物を含む

【００３１】

【表３】

【００３２】工具鋼一体ダイスは、内径変動量が0.５ｍ
ｍと大きく、繰り返し回数は２回に過ぎない。耐熱合金
一体ダイスは、加工１回当りの内径変動量は小さいが、
その１回の加工によりダイス自体が変形したため、繰り
返し使用ができなかった。これらに対し、高Ｗ−Ｎｉ基
合金からなる合金リングを用いた本発明ダイスは、内径
変動量が耐熱合金一体ダイスより更に小さい。また、ダ
イス自体の変形がなく、合金リングの離脱もないため、
繰り返し回数が大幅に増大する。更に、Ｎｉ基合金が局
部使用され、本体が安価な工具鋼で製作されているた
め、ダイス自体のコストも安い。従って、製品の寸法精
度向上と合わせて、製管コストの低減が達成される。

【００３３】なお、上記実施例は合金リング２０をテー
パー面で抜け止めした構成になっているが、図３に示す
ように押出し方向後部を小径とした段差面で合金リング
２０を抜け止めすることもできる。また、バックアップ
リング３０は、焼き嵌めに限らず、図３に示すようなね
じ止めでダイス母体１０内に固定することもできる。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の熱間押出し用ダイスは、材料接触部の変形や摩耗が少
なく、また、ダイス自体の変形がないため、多数回の繰
り返し使用が可能である。更に、変形や摩耗を抑える耐
熱合金を局部的に使用しているので、ダイス自体のコス
トも安い。従って、製品製造コストに占めるダイスコス
トの比率を低下させ、製造コストの大幅引下げを図る。

【図面の簡単な説明】

【図１】熱間押出し製管法の概要を示す断面図である。

【図２】本発明ダイスの構成例を模式的に示す断面図で
ある。

【図３】本発明ダイスの他の構成を模式的に示す断面図
である。

【符号の説明】

１０ ダイス母体 ２０ 合金リング ３０ バックアップリング

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 合金工具鋼により構成されたダイス母体
   と、 Ｎｉ基またはＣｏ基の耐熱合金からなり、前記ダイス母
   体のアプローチ域からベアリング域にかけての母体内に
   密嵌挿入されると共に、押出し方向後方へ漸次縮径され
   たテーパー状または押出し方向後部が小径とされた段差
   状の嵌合面により押出し方向後方への抜け止めがなされ
   た合金リングと、 前記ダイス母体を構成する合金工具鋼と同等またはそれ
   以上の熱膨張係数を有する材料からなり、前記合金リン
   グを押出し方向前方に抜け止めするべくダイス母体の逆
   げ域内に嵌着されると共に、外径がダイバッカー内径よ
   り大きくされたバックアップリングとを具備することを
   特徴とする熱間押出し製管用ダイス。