JPH067834A - ねじれ部を有する中空材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は接合線が生じず、しかもねじれ部を精
度良く成形できる中空材の製造方法を提供することを目
的とする。 【構成】ベアリング部１４を有しこのベアリング部の内
周面にベアリング部の中心軸線を中心とするねじれ部が
形成されたダイス１３と、ダイスのベアリング部に挿通
されたマンドレル１７とを組合せ、ビレットをダイスの
ベアリング部に通して押出して、外周部にねじれ部を有
する中空材を成形する方法であって、ダイスには、ベア
リング部に対してビレット押出し方向上流側に形成され
たベアリング部より大径の材料導入部１５が形成され、
材料導入部には、ベアリング部のねじれ部より１°ない
し３０°の範囲で前記ダイスの中心軸線側に傾斜したね
じれ部が形成されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は外周部にねじれ部を有す
る中空材を押出し成形する製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウムおよびアルミニウム合金を
押出し成形して外周部にねじれ部を有する中空材を製造
する方法には現在ポートホールダイス方式が採用されて
いる。このポートホールダイス方式は、中空材を押出し
成形するダイス方式のひとつで、中空材の中実断面用の
ソリッドダイス（雌型）と中空断面用のホローダイス
（雄型）とが組合せられている。ソリッドダイスの内面
にはねじれ部が形成され、ホローダイスには中心軸線を
囲んで複数のポートホールが形成されている。ソリッド
ダイスはホローダイスに対してビレット移動方向下流側
に位置する。

【０００３】そして、ビレットはラムにより押されてホ
ローダイスの各ポートホールからホローダイスの中心部
とソリッドダイスの内周面との間を通って外部に出さ
れ、外周部にねじれ部を有する中空材として成形され
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ポートホール
ダイス方式により押出し成形された中空材は、外周面に
接合線（溶着部）が生じて製品の外観を損ね商品価値を
低下させるという問題がある。すなわち、ビレットがホ
ローダイスの各ポートホールで分離されてダイスを出る
前に接合するので接合線（溶着部）が生じる。

【０００５】そこで、本発明の発明者は上記問題を回避
して、ねじれ部を有する中空材を接合線が生じないよう
に押出し成形するためにマンドレル方式に着目した。

【０００６】このマンドレル方式による押出し成形方法
は、中実断面用として内周部にねじれ部が形成されたベ
アリング部を有するダイスと、中空断面用としてダイス
のベアリング部を貫通して設けられたマンドレルとが組
合せられて用いられる。

【０００７】そして、ビレットはラムに押されてダイス
のベアリング部とマンドレルとの間を通って外部に出さ
れ、外周部にねじれ部を有する中空材として成形され
る。この方法ではビレットがダイスに入る前に分離され
ず、従ってビレットがダイスから出る前に接合すること
もないので中空材の外周部に接合線が生じることがな
い。

【０００８】しかしながら、このマンドレル方式による
押出し成形方法には次に述べる問題がある。

【０００９】すなわち、中空材のねじれ部を予め設定し
た大きさのねじれ角の許容範囲で形成できないことがあ
る。すなわち、ダイスのベアリング部におけるねじれ部
は、中空材のねじれ部において必要とするねじれ角と同
じ大きさのねじれ角で形成されている。ところが押出し
成形された中空材には、ダイスのねじれ部のねじれ角と
は異なる大きさのねじれ角をもつねじれ部が形成されて
いることがある。

【００１０】従って、接合線が発生するという問題を回
避するためにマンドレル方式による押出し成形法を採用
しようとしても、中空材にねじれ部を精度良く形成でき
ないという問題があるために採用できない。このため、
従来は依然としてポートホールダイス方式によりねじれ
部を有する中空材を押出し成形している本発明は前記事
情に基づいてなされたもので、接合線が生じず、しかも
ねじれ部を必要とするねじれ角で精度良く成形できる中
空材の製造方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明のねじれ部を有する中空材の製造方法は、ベア
リング部を有するとともにこのベアリング部の内周面に
前記ベアリング部の中心軸線を中心とするねじれ部が形
成されたダイスと、このダイスの前記ベアリング部に挿
通されたマンドレルとを組合せ、ビレットを前記ダイス
の前記ベアリング部に通して押出して、外周部にねじれ
部を有する中空材を成形する方法であって、前記ダイス
には、前記ベアリング部に対してビレット押出し方向上
流側に形成された前記ベアリング部より大径の材料導入
部が形成され、この材料導入部には、前記ベアリング部
のねじれ部より１°ないし３０°の範囲で前記ダイスの
中心軸線側に傾斜したねじれ部が形成されていることを
特徴とする。

【００１２】

【作用】ラムに押されたビレットはまずマンドレルとダ
イスの材料導入部との間を通り、材料導入部に形成され
たねじれ部によりマンドレルを中心として螺旋を描きな
がら移動される。次いで、ビレットはマンドレルとダイ
スのベアリング部との間を通り、ベアリング部に形成さ
れたねじれ部により材料導入部のねじれ部より大きなね
じれ角をもってマンドレルを中心として螺旋を描きなが
ら移動される。そして、ビレットがダイスを通過するこ
とにより、外周部にねじれ部を有する中空材が形成され
る。この場合、中空材にはベアリング部のねじれ部のね
じれ角と同じ大きさまたはこれに極めて近い大きさのね
じれ角を持つねじれ部が形成される。なお、ねじれ部の
ねじれ角は、ダイスの軸線と直交する線とねじれ部とが
なす角度を言う。

【００１３】ここで、ビレットが材料導入部を介さず直
接べアリング部を通ると、ビレットはベアリング部のね
じれ部のねじれ角とは異なる大きさのねじれ角をもった
中空材が形成される。すなわち、ビレットはラムに押さ
れて高い圧力でダイスの中心軸線に沿って移動する。こ
のため、ビレットはねじれ部に当たっても、ねじれ部の
ねじれ角と同じ角度をもった方向に急激に向きを変える
ことが難しく、ねじれ部のねじれ角より小さいねじれ角
の方向に向きを変えることが多い。従って、ビレットは
ベアリング部のねじれ部にそのまま沿わずに、それより
ダイスの中心軸線に近い傾斜をもつ螺旋を描着ながら移
動する。

【００１４】本発明では、材料導入部のねじれ部はベア
リング部の捩じれ部に対して１°ないし３０°の範囲で
ダイスの中心軸線に接近した傾斜している。このため、
ビレットがベアリング部に入る前に、材料導入部に入
り、材料導入部に形成されたねじれ部に沿った螺旋軌跡
を描きながら移動する。すなわち、材料導入部はべアリ
ング部より大径である。ビレットはベアリング部に入る
場合に比較して材料導入部に入って緩やかに絞られる。
また、材料導入部に形成されたねじれ部はベアリング部
のねじれ部に比較してダイスの中心軸線緩側に傾いてい
る。このため、材料導入部に入ったビレットは材料導入
部のねじれ部に当たり、ねじれ部のねじれ角と同じ大き
さのねじれ角をもって螺旋を描きながら移動する。すな
わち、ビレットはスムーズに向きを変えて移動する。

【００１５】このようにしてビレットはベアリング部の
ねじれ部よりダイスの中心軸線に接近した傾斜した角度
をもって螺旋を描きながら移動する。このため、ビレッ
トは材料導入部からベアリング部に移動する。ベアリン
グ部に形成されたねじれ部にスムーズに入ってこのねじ
れ部に沿って移動する。すなわち、ビレットはベアリン
グ部のねじれ部のねじれ角と同じ大きさまたはこれに極
めて近い大きさのねじれ角もって螺旋を描きながら移動
する。

【００１６】従って、ビレットはダイスを通過すること
により、外周部に必要とする仕様のねじれ角をもったね
じれ部を外周部に有する中空体に形成される。

【００１７】材料導入部のねじれ部がベアリング部の捩
じれ部に対してダイスの中心軸線に接近する方向に傾斜
する範囲を１°ないし３０°の範囲に設定した理由は次
のとおりである。１°未満であると、材料導入部のねじ
れ部のねじれ角がベアリング部のねじれ部のねじれ角と
ほとんど変らなくなるからである。すなわち、ビレット
が材料導入部のねじれ部に当たっても、このねじれ部の
方向に急激に向きを変えにくく、材料導入部のねじれ部
を設ける意味がなくなる。また、３０°を越えると、材
料導入部のねじれ部がダイスの中心軸線に接近し過ぎる
からである。すなわち、ビレットがダイスの中心軸線に
近い傾きで移動すると、ビレットの移動方向とベアリン
グ部のねじれ部とのなす角度が大きくなり、ビレットが
ベアリング部のねじれ部に当たってもこのねじれ部に沿
って螺旋移動しにくくなるからである。

【００１８】材料導入部のねじれ部がベアリング部の捩
じれ部に対してダイスの中心軸線に接近する方向に傾斜
する範囲は好ましくは、５°ないし１５°である。

【００１９】材料導入部の直径はベアリング部に対して
１．１ないし１．３倍である。

【００２０】さらに、本発明の製造方法は、ダイスとマ
ンドレルとを組合せたマンドレル方式により、ねじれ部
を有する中空材を押出し成形するので、中空材の外周部
には接合線が発生しない。

【００２１】

【実施例】本発明の実施例について図面を参照して説明
する。

【００２２】本発明の一実施例について図１ないし図３
を参照して説明する。

【００２３】この実施例は、図３に示すアルミニウムお
よびアルミニウム合金名度の金属からなる中空体を製造
する方法である。この中空体１は円形の内孔２と、この
内孔２の外周部に形成された４条のねじれ部３から構成
されている。各ねじれ部３は内孔２を囲んで互いに９０
°の角度を存して位置に形成され、半径方向に所定長さ
で伸びている。各ねじれ部３は中空体１の中心軸線の周
囲を所定のねじれ角α3 （前記中心軸線と直行する線に
対して傾斜する角度）で螺旋を描いて形成されている。

【００２４】この実施例の製造方法に用いる装置につい
て説明する。

【００２５】図１において１１はコンテナ、１２はコン
テナ１１の内部にその軸線方向に移動可能に設けられ、
図示しない駆動機構により駆動されるラムである。

【００２６】１３はコンテナ１１にこれと同一軸線上に
位置して装着されたダイスである。ダイス１にはベアリ
ング部１４と、ベアリング部１４に対してビレット移動
方向上流側に位置する材料導入部１５が形成されてい
る。

【００２７】図２に示すようにベアリング部１４には４
個のねじれ部１４ａが形成されている。各ねじれ部１４
ａは互いに９０°の角度を存して位置に半径方向に所定
深さで形成されている。各ねじれ部１４ａはダイス１３
の中心軸線を中心として所定のねじれ角α1 （ダイス１
３の中心軸線とねじれ部１４ａとがなす角度。）もって
螺旋を描いている。各ねじれ部１４ａの断面形状は中空
体１の捩じれ部３の断面形状を規定し、ねじれ角α1 は
ねじれ部３のねじれ角α3 を規定する。ねじれ部１４ａ
のねじれ角α1 は例えば４５°である。

【００２８】材料導入部１５はベアリング部１４より大
径をなすもので、例えばベアリング部１４の直径の１．
１倍の直径を有している。材料導入部１５には４個のね
じれ部１５ａが形成されている。各ねじれ部１４ａは互
いに９０°の角度を存して位置に半径方向に所定深さ
（材料導入部１５の直径）で形成されている。各ねじれ
部１５ａはダイス１３の中心軸線を中心として所定のね
じれ角α2 （ダイス１３の中心軸線ととねじれ部１５ａ
とがなす角度。）もって螺旋を描いている。各ねじれ部
１５ａの断面の形状および面積はベアリング部１４の捩
じれ部１４ａのそれと同じ大きさである。ねじれ角α2
はベアリング部１４の捩じれ部１４ａのねじれ角α1 よ
り１°ないし３０°の範囲で大きく設定されている。す
なわち、ねじれ部１５ａはベアリング部１４のねじれ部
１４ａより１°ないし３０°の範囲でダイス１３の中心
軸線側に傾斜している。例えばねじれ角α2 ３５°であ
る。

【００２９】１７は丸棒形であるマンドレルである。こ
のマンドレル１７はコンテナ１１の内部にその中心軸線
上に配置され、図示しない部材により保持されている。
マンドレル１７の先端はダイス１３の材料導入部１５、
ベアリング部１４および逃し部１６にその中心軸線上で
挿通されている。マンドレル１７の先端の直径ｄは中空
体１の内孔２の直径を規定する。

【００３０】なお、ダイス１３においてベアリング部１
４に対してビレット移動方向下流側に逃し部１７が形成
されている。

【００３１】この実施例において中空体１を押出し成形
する方法について説明する。

【００３２】コンテナ１１の内部に再結晶温度より高い
温度の加熱されたビレットＢを入れ、これをラム１２に
よってＡ方向に向けて押圧する。

【００３３】ラム１２に押されたビレットＢはまずマン
ドレル１７とダイス１３の材料導入部１５との間を通
り、材料導入部１５のねじれ部１５ａによりマンドレル
１７を中心として螺旋を描きながら移動される。

【００３４】ここで、材料導入部１５はべアリング部１
４より大径である。このため、ビレットＢはベアリング
部１４に直接入る場合に比較して材料導入部１５で緩や
かに絞られる。また、材料導入部１５に形成されたねじ
れ部１５ａは、ベアリング部１４のねじれ部１４ａに比
較してダイス１３の中心軸線側に傾くねじれ角α2 を有
している。このため、材料導入部１５に入ったビレット
Ｂはねじれ１５ａに当たり、マンドレル１７を中心とし
てねじれ部１５ａのねじれ角α2 をもって螺旋軌跡を描
きながら移動する。すなわち、ビレットＢはスムーズに
向きを変えて移動できる。

【００３５】このようにしてビレットＢはベアリング部
１４のねじれ部１４ａよりダイス１３の中心軸線に接近
した傾斜した角度をもって螺旋を描きながらベアリング
部１４へ移動する。

【００３６】次いで、ビレットＢはマンドレル１７とダ
イス１３のベアリング部１４との間を通り、ベアリング
部１４のねじれ部１４ａにより材料導入部１５のねじれ
部１５ａより小さいねじれ角α1 、すなわち必要とする
ねじれ角α1 をもって螺旋を描いて移動される。

【００３７】そして、ビレットＢがダイ１３を通過する
ことにより、外周部にねじれ部２を有する中空材１が形
成される。この場合、中空材１にはベアリング部１４の
ねじれ部１４ａのねじれ角α1 と同じ大きさまたはこれ
に極めて近い大きさのねじれ角α3 を持つねじれ部２が
形成される。

【００３８】具体例：１ ダイスのベアリング部の直径８０mmおよびねじれ部のね
じれ角４５°、材料導入部の直径８８mmとし、材料導入
部のねじれ部のねじれ角を (1)３０°、(2) ４６°、
(3) ６０°、(4) ７５°、(5) ７７°に順次変えて、外
周部にねじれ部を有する中空材を押出し成形した。材料
はアルミニウム合金（４０３２）である。以下に材料導
入部のねじれ部のねじれ角を変えた場合における中空材
のねじれ部のねじれ角を示す。 (1)３８．２°、(2) ４
４．５°、(3) ４４．８°、(4) ４５．１°、(5) ４
７．３°。この結果、材料導入部のねじれ部のねじれ角
がベアリング部のねじれ部のねじれ角４５°に対して１
°〜３０°の範囲を外れた (1)、(5) の場合は、中空材
のねじれ部のねじれ角が、ベアリング部のねじれ部のね
じれ角４５°から多く前記範囲から外れていることが分
かる。これに対して材料導入部のねじれ部のねじれ角が
１°〜３０°の範囲にある(2) 、(3) 、(4) の場合は中
空材のねじれ部のねじれ角が、ベアリング部のねじれ部
のねじれ角４５°に大変近いことが分かる。

【００３９】具体例：２ ダイスのベアリング部の直径６５mmおよびねじれ部のね
じれ角５０°、材料導入部の直径８４mmとし、材料導入
部のねじれ部のねじれ角を (1)３５°、(2) ５１°、
(3) ６５°、(4) ８０°、(5) ８３°に順次変えて、外
周部にねじれ部を有する中空材を押出し成形した。材料
はアルミニウム合金（４０３２）である。以下に材料導
入部のねじれ部のねじれ角を変えた場合における中空材
のねじれ部のねじれ角を示す。 (1)２８．４°、(2) ３
４．５°、(3) ３４．７°、(4) ３５．２°、(5) ３
７．９°。この結果は具体例１の場合と同様なことが言
える。

【００４０】図４は中空材１の異なる断面形状を示して
いる。図４において図３と同じ部分は同じ符号を付して
示す。中空材１は前述した実施例に示される断面形状の
ものに限定されず、図４に示す種々の断面形状のものも
対象にできる。

【００４１】なお、本発明は前述した実施例に限定され
ずに種々変形して実施することができる。例えば、ダイ
スのベアリング部と材料導入部との間にベアリング部に
向けて小径となるテーパ部を形成すると、ビレットが材
料導入部からベアリング部に向けてより一層スムーズに
移動できる。また、ダイスにおいて材料導入部は１段に
限らず、複数段軸線方向に並べて設けても良い。この場
合には各段の材料導入部におけるねじれ部のねじれ角を
材料導入部から離れるに従い順次緩やかにして行く。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、接合線が生じず、しか
もねじれ部を精度良く成形できる中空材の製造方法を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の製造方法を示す説明図。

【図２】（ａ）は同実施例に用いるダイスを示す断面
図。（ｂ）は（ａ）ＸーＸ線に沿う断面図。

【図３】（ａ）は中空体を示す図。（ｂ）は（ａ）Ｙー
Ｙ線に沿う断面図。

【図４】（ａ）は中空体を示す図。（ｂ）は中空体を示
す図。（ｃ）は中空体を示す図。

【符号の説明】

１…中空体、２…ねじれ部、１１…コンテナ、１２…ラ
ム、１３…ダイス、１４…ベアリング部、１４ａ…ねじ
れ部、１５…材料導入部、１５ａ…ねじれ部、１７…マ
ンドレル。

フロントページの続き (72)発明者 渡辺 敏夫 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河アルミニウム工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベアリング部を有するとともにこのベア
   リング部の内周面に前記ベアリング部の中心軸線を中心
   とするねじれ部が形成されたダイスと、このダイスの前
   記ベアリング部に挿通されたマンドレルとを組合せ、ビ
   レットを前記ダイスの前記ベアリング部に通して押出し
   て、外周部にねじれ部を有する中空材を成形する方法で
   あって、前記ダイスには、前記ベアリング部に対してビ
   レット押出し方向上流側に形成された前記ベアリング部
   より大径の材料導入部が形成され、この材料導入部に
   は、前記ベアリング部のねじれ部より１°ないし３０°
   の範囲で前記ダイスの中心軸線側に傾斜したねじれ部が
   形成されていることを特徴とするねじれ部を有する中空
   材の製造方法。