JPH06285539A - 断面形状が連続的に変化する金属形材の押出し加工法 - Google Patents

断面形状が連続的に変化する金属形材の押出し加工法

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JPH06285539A
JPH06285539A JP10185793A JP10185793A JPH06285539A JP H06285539 A JPH06285539 A JP H06285539A JP 10185793 A JP10185793 A JP 10185793A JP 10185793 A JP10185793 A JP 10185793A JP H06285539 A JPH06285539 A JP H06285539A
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JP
Japan
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die
shape
flange
width
cross
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Application number
JP10185793A
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English (en)
Inventor
Takeshi Miki
武司 三木
Masahiro Toda
正弘 戸田
Osamu Kada
修 加田
Yukihisa Kuriyama
幸久 栗山
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 長手方向に断面形状の変化する形材を押出し
によって製造する。 【構成】 ダイスを通して形材を押出す工程において、
該ダイスの横から仕切板を出し入れすることによって、
ダイス穴の辺の少なくとも一部の形材厚さあるいは幅を
変化させることによって、形材の断面の形状を長手方向
に変化させる。 【効果】 土木建築、輸送機械などの構造において、曲
げ外力を受ける部分に適用されて、強度の信頼性が高
く、かつ必要最小限の軽量部材を安価に提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、建築や自動車、船舶な
どの構造物の梁材に用いられる形材の製造方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】構造物の梁材は一般に、水平の状態で両
端を支持されて、垂直荷重を支える機能を有している。
そのとき、中央に重量物が乗せられると、図7に示すよ
うに、梁1に加わる曲げモーメント図は中央断面で最大
になり、両端2、2′が単純支持の場合、ゼロになる。
従って、梁材においては、中央部が特別に大きな負荷を
受けることになるので、一般の部材はその中央部の負荷
に耐えられる寸法に合わせて設計され、そのまま均一断
面の形材が用いられることがほとんどである。
【0003】このことは前述のように、モーメントの低
い両端近傍では、部材断面が過剰寸法になっていること
を意味する。これによって、構造物は不必要な重量を有
することになり、その部材の無駄のみならず、それを支
える部材の全てが大型となり、かつコスト高を引き起こ
している。これに対し、必要最小限の断面を与えるため
に、図8のような形材が当然考えられて、フランジ4、
4′とウェブ5の板を切断して溶接で組み合わせたもの
が知られている。しかしながら、このような形材を製造
するには切断、溶接用の開先加工、溶接、形状矯正など
の多数の工程を経なければならない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術で
非常に手数をかけて製造していた、長手方向に断面形状
の変化する形材に関して、はるかに容易に製造する方法
を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は従来技術の欠点
を解消し、断面の一部が長手方向で変化する形材を容易
に製造する方法を模索し、押出しダイスの穴形状を連続
的に変化させることによってこれを実現した。即ち、本
発明の要旨はダイスを通して形材を押出す工程におい
て、該ダイスの横から仕切板を出し入れすることによっ
て、ダイス穴の辺の少なくとも一部の形材厚さあるいは
幅を変化させることによって、形材の断面形状を長手方
向に変化させることを特徴とする、金属形材の押出し加
工法にある。
【0006】
【作用】以下に、本発明を詳述する。図1は、本発明の
C形材のフランジ厚が連続的に変化する押出し工程の態
様例を示す。コンテナー8内の丸断面の素材11を、プ
ランジャー10で押し付け、ダイス6の穴7から製品1
1′を押し出す。この時、ダイス6の横に仕切板9、
9′を設置し、これらを水平方向に出し入れ自由とする
ことによってダイス出口穴の形状を押出し中に変化させ
る。この操作によって製品の断面は長手方向に変化した
ものが得られる。図1の例では、最初に仕切板9、9′
を押し込んでおいて押出しの進行とともに引き出して行
くことにより、フランジ厚を連続的に厚くしている例を
示す。
【0007】仕切板を出し入れ自由にしておくことによ
り、フランジ厚は一旦厚くなった後、再び薄くして行く
ことも可能であり、それらの操作を繰り返すと断面形状
が長手方向に変化する部材が同時に多数製造でき、後で
適宜切断して用いれば良い。
【0008】図2はC形材のフランジ幅が連続的に変化
する押し出し工程の態様例である。丸断面の素材11
を、ダイス6の穴7を通して製品11′を押し出す。こ
の時、ダイス6の上に仕切板9、9′を設置し、これら
を垂直方向に出し入れ自由とすることによってダイス出
口穴の形状を押出し中に変化させる。この操作によって
製品のフランジ幅が長手方向に変化したものが得られ
る。図2の例では、最初に仕切板9、9′を押し込んで
おいて押出しとともに引き出して行くことにより、フラ
ンジ幅を連続的に広くしている例を示す。この場合も仕
切板の出し入れを繰り返すことにより断面形状が長手方
向に変化する部材が同時に多数製造できる。
【0009】また、必要に応じて水平方向と垂直方向に
出し入れ自由な仕切板を備えることにより、2方向の寸
法を変化させることも可能である。図3は角パイプの辺
の厚さが連続的に変化する押出し工程の態様例である。
丸断面の素材11を、ダイス6の導入穴12から出口穴
と中子13の間を通して製品11′を押し出す。この
時、ダイス6の横に仕切板9、9′を設置し、これらを
水平方向に出し入れ自由とすることによってダイス出口
の形状を押出し中に変化させる。この操作によって製品
の2辺の厚さが長手方向に変化したものが得られる。図
3の例では、最初に仕切板9、9′を押し込んでおいて
押出しとともに引き出して行くことにより、2辺の厚さ
を連続的に広くしている例を示す。この場合も仕切板の
出し入れを繰り返すことにより断面形状が長手方向に変
化する部材が同時に多数製造できる。
【0010】また、必要に応じて水平方向と垂直方向に
出し入れ自由な仕切板を備えることにより、2方向の寸
法を変化させることも可能である。
【0011】図4はこうして製造した形材の例を示し、
14はウェブ、15、15′はフランジを示す。(a)
はC形断面で中央部のフランジ厚が最大となっており、
端部に向かってフランジ厚が連続的に減少している。
(b)はC形断面でフランジ厚が一方の端部で最大、他
の端部で最小となっており、(c)はフランジ幅が中央
で最大、(d)は端部で最大となっている例である。
【0012】図5において、(e)はH形断面で中央部
のフランジ厚が最大、(f)は中央部フランジ幅が最大
となっている例を示す。また、(g)は角パイプの2辺
17、17′が長手方向中央部において最大厚となり、
他の2辺16、16′の厚さは一定の例、(h)は2辺
17、17′が一方の端部で最大、他方の端部で最小と
なっている例を示す。
【0013】中央部の断面が最大となっているものは両
端を支持して中央部に最大荷重が負荷される用途に最適
であり、片端部の断面が最大のものは、その部分だけを
支えて荷重を負荷する構造に向いている。ただし、いず
れも厚さを増した部分に垂直な曲げモーメントを受ける
構造に有効である。
【0014】なお、断面形状の長手方向の変化は一定の
増減率で与えることも可能であるが、必要に応じて断面
形状を変化させない部分を含むことも容易に操作でき
る。また、端なるC形材やH形材、角パイプのみなら
ず、フランジ外側の面に長手方向に縞状の凹凸を施した
ものでも全く同様に適用できる。
【0015】以上のように、この形材は従来の溶接組立
に比べて容易に製造できる上、一体で構成されているた
め、強度や疲労特性にも優れかつ、品質の信頼性も極め
て高い。このような特性を有することにより、通常の建
築の梁の外、自動車の下部構造やドアの補強材、航空機
の翼回り、土木分野では橋梁の橋桁など、曲げ外力を受
ける部分に有効に利用される。材質は用途上、アルミニ
ウム鋼、チタン、その他各種合金材が含まれる。
【0016】
【実施例】アルミニウム合金6061を用いて、熱間押
し出しにて表1、図6に示す寸法を有する形材を製作し
た。ここに長さは全て1mとし、本発明法により製作し
た形材は全て、長手方向の中央部において最大断面を有
する。一方、従来法によりダイス穴形状が変化せずに製
作した形材は、本発明法の形材の中央最大断面と等しい
一様断面とした。表1で、W0は中央部幅、W1は端部
幅、H0 は中央部高さ、H1は端部高さ、W′は内のり
幅、H′は内のり高さを示す。
【0017】断面(a)はH断面で本発明法ではフラン
ジ厚をH0=80mmからH1=70mmに連続変化させ
たもので、従来法ではフランジ厚がH0、H1=80mm
一様としたものである。断面(b)はH断面で本発明法
ではフランジ幅をW0 =60mmからW1=35mmに
連続変化させたもので、従来法ではフランジ幅がW0
1 =60mm一様としたものである。断面(c)は角
パイプで本発明法では上下の高さをH0=80mmから
1=70mmに連続変化させたもので、従来法では上
下の高さをH0、H1=80mm一様としたものである。
【0018】それぞれの形材の重量を表1に示した。こ
れらの形材を水平にセットして、油圧試験機を用いて垂
直方向の荷重を負荷し、降伏が発生するときの曲げモー
メントを算出した。なお、試験時の負荷速度は毎分10
0mmとした。各形材の降伏曲げモーメントを表1に示
した。
【0019】それぞれの、断面形状毎に本発明法と従来
法を比較すると、降伏モーメントは両者ほとんど同じで
ある一方で、重量は本発明法になる形材が17〜21%
も軽いことが分かり、軽量化に極めて有効であることが
示されている。
【0020】
【表1】
【0021】
【発明の効果】本発明は、土木建築、輸送機械などの構
造において、曲げ外力を受ける部分に適用されて、強度
の信頼性が高く、かつ必要最小限の軽量部材を安価に提
供するものであり、工業的に価値が大きいことは明かで
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】C形断面のフランジ厚を変化させる本発明の態
様例である。
【図2】C形断面のフランジ幅を変化させる本発明の態
様例である。
【図3】角パイプの2辺の厚さを変化させる本発明の態
様例である。
【図4】(a),(b),(c),(d)は本発明法に
より製作可能な形材の態様例である。
【図5】(e),(f),(g),(h)は本発明法に
より製作可能な形材の態様例である。
【図6】(a),(b),(c)は実施例の断面図であ
る。
【図7】梁の中央荷重に対する曲げモーメント分布図で
ある。
【図8】(a),(b)は中央に最大の断面2次モーメ
ントを有するH形の梁材を示す図である。
【符号の説明】
1 梁 2 支持 2′ 支持 3 曲げモーメント 4 フランジ 4′ フランジ 5 ウェブ 6 ダイス 7 ダイス穴 8 コンテナー 9 仕切板 9′ 仕切板 10 プランジャー 11 素材 11′ 押出し製品 12 ダイス導入穴 13 中子 14 ウェブ 15 フランジ 15′ フランジ 16 一定厚の辺 16′ 一定厚の辺 17 厚さ変化のある辺 17′ 厚さ変化のある辺
フロントページの続き (72)発明者 栗山 幸久 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ダイスを通して形材を押し出す工程にお
    いて、該ダイスの横から仕切板を出し入れすることによ
    って、ダイス穴の辺の少なくとも一部の形材厚さあるい
    は幅を変化させることによって、形材の断面形状を長手
    方向に変化させることを特徴とする、金属形材の押出し
    加工法。
JP10185793A 1993-04-06 1993-04-06 断面形状が連続的に変化する金属形材の押出し加工法 Pending JPH06285539A (ja)

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