JPS58122808A - モノリス押出ダイスを製造する方法 - Google Patents

モノリス押出ダイスを製造する方法

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JPS58122808A
JPS58122808A JP58002750A JP275083A JPS58122808A JP S58122808 A JPS58122808 A JP S58122808A JP 58002750 A JP58002750 A JP 58002750A JP 275083 A JP275083 A JP 275083A JP S58122808 A JPS58122808 A JP S58122808A
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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】 本発明はセラミック材料のための押出ダイスを製造する
方法に関する。一層詳しく言えば、本発明は、自動車の
排出ガスの触媒処理で用いるようなセラミックモノリス
ハニカム構造物を製造するときに用いられる形式の押出
ダイスを製造する方法に関する。
長手方向の貫通通路を有するモノリス体は、セラミック
先駆物質の押出し可能な可塑性混合物を、通路を画成す
る比較的薄い交差する壁の構造へと物質が合体され成形
される相互接続ダイス通路を通して押出することにより
製造されている。ある用途では、押出材料は、焼成して
コープイアライト（ｃｏｒｄｉｅｒｉｔｅ　）その他の
耐火セラミックを生成するクレー、タルク、アルミナの
ような物質の混合物である。
コープイアライトで形成したハニカム状セラミックモノ
リスを適当な触媒、触媒支持物質で被覆し、自動車の排
出ガスの処理に用いている。ハニカム状のセラミック体
は、ディーゼルエンジンの排気系で粒子トラップとして
用いることも考えられている。
このようなモノリス体を押出する好ましい方法の１つと
して、板状まだは円盤状の押出ダイス部材を用いる方法
がある。ダイスの片面には押出材料のだめの供給孔が設
けてあり、反対面には網状に交差したスロットが形成し
である。供給孔はスロットと通じ、それと交差していて
、押出材料がダイスの上流側で供給孔に押込まれ、スロ
ットに流入するようになっている。スロットは、材料が
薄く引き延ばされてから比較的薄肉の一体ハニカム構造
に合体するようにする配置、寸法を持っている。押出成
形物はダイスの排出側から長い未焼成（未処理）物とし
て現われる。これを適当な長さに切断し、乾燥させ、焼
成して耐久性のあるモノリスハニカム構造体を得る。
端から見て、この構造体は壁で構成された多数の貫通通
路を有する。通路の横断面は、押出ダイスのスロット配
置に応じて、正方形、三角形、矩形その他の規則的な形
状のいずれをもとりうる。このような物品の用途が広が
るにつれて、横断面の一平方インチあたりの通路の数を
多くし、したがって寸法を小さくする努力がなされてい
る。その結果、壁がますます薄くなり、ダイス製造技術
の向上が必要とされている。
簡単に言えば、ダイスは、きすがなくて強い機械加工可
能な金属、たとえば、黄銅あるいは鋼の板を出発材料と
して作ることができる。この板は、多くの供給孔や排出
スロットを設けても押出圧力に耐えるに充分な厚さを持
っていなければならない。薄いスロットは、押出材料が
下流に流れながら横方向へも流れるつるような深さとな
っていなければならない。この横方向流は押出がダイス
を離れるまで押出された構造の壁を完全に満たしていな
ければならない。押出材料は、ダイス板の反対側から穿
孔され、または適当に形成された比較的小さい直径の多
数の供給孔によってスロットに分配される。各供給孔は
正確にスロットと交差し、比較的抵抗の少ない合流部を
形成しなければならない。通常は、供給孔は、各々２つ
のスロットの交差点のところで終るように設けられる。
一平方インチあたり１００ないし６００　、　　あるい
はそれ以上のセル（１５ないし９ｏセル／−）を有する
モノリス構造物が現在作られている。この構造のセル壁
は非常に薄くて、代表的なものではｏ、ｏｉｏインチ（
０，２５ｍ　）　Ｊ：りも薄い。スロットの交差部も必
然的に互いに極めて接近することになる。その結果、供
給孔の直径が小さくなり、より接近することになる。
多数の小さい供給孔を充分な精度をもって穿孔し、正確
に押出スロットと交差させるのは経済的に難しくなって
いることが証明されている。小径のトリルビットは金属
に食込むにつれて側方にドリフトするのである。はんの
小さな変位でも、供給孔とダイススロットとが不整合と
なる。あるダイス板では、厚さが約１インチ（２５，４
ｖａｎ　）、　供給孔の深さが約３７４インチ（１９，
＋ｎ）である。供給孔の中心距離がｏ、ｉｏｏインチ（
２，５４ｒｙｍ　）であり、幅約０．０１０インチ（’
！、２５　ｍｍ　）のスロットと交差しなければならな
い場合、３／４インチ（１９■）の深さまで穿孔する際
、ドリルビットが少しでも側方に動けばスロットからず
れることになる。
本発明の目的は、比較的厚いダイスの強度を保ち、かつ
対応している供給孔、ダイススロットを正確に整合させ
ながら比較的低いコストでモノリス押出ダイスを製造す
る方法を提供することにある。
本発明のより詳しい目的は、最終的にダイス構造体を形
成する際にこれらの板を結合される２枚の板を用いてモ
ノリス押出ダイスを製造する方法を提供することにある
。好ましい実施例では、正確な位置で孔を両方の板に穿
孔して供給孔を形成し、これらの板をドリル侵入面で接
合してダイススロットを形成する。別の実施例では、２
つの板の一方のみに孔を穿孔し、画板の接合後、他方の
板を通してスロットを切削する。
本発明の好ましい実施例によれば、これらおよびその他
の目的、効果は次のようにして達成される。第１の板の
平らな片面に１連の正確な位置の浅い供給孔を穿孔する
。これらの供給孔の深さは、０．１インチ（２，５４ｖ
ａｎ　）のオーダーが代表的である。供給孔はこの深さ
までは急速に穿孔でき、まっすぐである。次に、これに
合わせた一連の正確な位置の孔を第２の鋼板に加工する
。この第２の板の厚さおよび孔の深さはダイスの強度に
合わせて１／２ないし３／４インチ（１２，７−１９，
０謂）のオーダーにあるのが適当である。ドリルの侵入
点は第１板に加工した孔の位置に合うように正確に位置
決めしなければならないが、その後は、第２板を貫いて
急速に穿孔するとドリフトは吸収されることができる。
これらの板は加工応力を軽減するように焼なましされ、
次に、必要ならば、２枚の板のドリル侵入面を平らに研
削する。これらの板を、トリル侵入面を向い合わせ、黄
銅などの適当な接合材料を介挿して互いに接合する。
今や、押出材料のだめの供給孔は板の片側からその内部
に向って深く延びることになる。
押出スロットは板の反＠側に切り込まれており、各供給
孔の端は正確に位置し、対応したスロットと正しく整合
することになる。
上記の二板型押出ダイス製造方法の変更例は次の通りで
ある。
一方の板を穿孔して正確な位置の供給孔を設ける。貫通
穿孔した板のドリル侵入面に穿孔していない板を接合す
る。この穿孔していない板は所望のダイススロットの厚
さであるか、あるいは接合後その厚さまで機械加工する
。次に、スロットを供給孔と交差するように機械加工す
る。接合部は各スロット構成ピンの基部になる。この方
法によれば、スロット板に浅く穿孔する手間がいらない
。
さらに別の実施例においては、上述のように第１の板に
供給孔を穿孔する。第２の板には途中までしかダイスス
ロットを加工しない。
これらのスロットの交差部を第１の板の孔に合わせて位
置決めする。このように形成した格子ピンを第２の板の
切削していない金属によって所定位置に保持する。第２
板の格子ピン側を第１板のドリル侵入側に接合する。残
りの金属は接合後除去して供給孔板に取付けられた格子
を残す。
本発明の他の目的、効果は添付図面を参照しての以下の
詳細な説明から明らかとなろう。
第１図を参照して、代表的なモノリス挿出ダイスの一部
が全体的に１０で示してあり、これは押出物をハニカム
構造モノリス物に成形する正方形格子を形成する一連の
交差スロット１２を包含する。第１図においては、ダイ
スは下流すなわち排出面１４から見ている。
スロット１２は排出面１４からダイスの途中まで延びて
いる。スロット１２の上流には押出材料の供給孔１６が
ある。図示実施例では、各スロット交差部１８と交差し
て１つの供給孔１６が設けである。供給孔を１つおきの
スロット交差部にだけ設けた配置としてもよい。
好ましくは、供給孔１６は、押出スロットに押出材料を
最も効果的に導入するためにスロット交差部１８を正確
に整合させる。第２図でわかるように、供給孔１６はス
ロット１４と重なるような深さまで形成してもよく、そ
の場合、１つのスロットとそれに対応した供給孔の交差
部面積が大きくなり、孔からスロットへの押出材料の流
入が容易となる。＞：；　２図には、ダイスを作るとき
に用いる２枚の板２２．２４のろう付は界面２０の一部
も示しである。本発明のこの特徴は以ｒｔこ詳しく説明
するが、ろう付は区域の寸法が第２図では説明のだめに
誇張しであることは了解されたい。また、供給孔１６′
　　のスロットと交差している部分が８１の板に形成し
てあり、これが比較的浅い孔であって供給孔の全深さの
ほんの一部となっていることも了解されたい。
少なくとも２枚の板（好ましくは、焼なましした鋼板）
が本発明の方法を実施する際に用いられる。第３図に示
したように、第１板２２の片側に途中まで一連の浅い孔
１６′を穿孔する。たとえば、これらの孔は中心距離０
．１００インチ（２，５４ｗｅ＋　）で正方形パターン
に穿孔してもよい。こうすると、１平方インチあたり約
１００個の孔（１５個／ｉ）となる。
これらの孔は約０．１インチ（２，５４ｒｓ　）　　の
深さまで穿孔してもよい。同じパターンで配置した対応
する孔１６〃を第２板２４を貫通するように穿孔する。
トリルの侵入点が正確に位置決めしである限り、これら
の孔はドリルドリフト発生と関係なく急速に穿孔しつる
。これらの板のドリル侵入側（２６，２８）は第３図に
矢印で示しである。この実施例では、各組の孔の直径は
公称０．０７６インチ（１，９３ｍｍ）である。
次に、２枚の穿孔した板を焼なましする。
各板のトリル侵入側は、必要ならば、それを平らにする
分だけ研削する。次に、これら２枚の板を、ドリル侵入
ｊｕｌ＋の面を向い合わせ、孔を一致させて組合わせる
（第４図参照）。
板の間にはろう付は用あるいははんだの箔を置く。たと
えば、薄いストリップ状、約０．００２インチ（０，０
５１ｗｎ　）厚さの酸素無し高導電性鋼（ｏｘｙｇｅｎ
　ｆｒｅｅ、　ｈｉｇｈ　ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ　
ｃｏｏｐｅｒ）を用いてもよい。次に、この組立体を真
空炉で加熱して銅ろう付は結合部２０を得る。ドエルピ
ンを用いてろう付けを行なう前に板を正しい整合状態に
保つようにしてもよい。
工程のこの時点で、もしあるならば、余分な金属を第１
板２２から除去してもよい。第５図に示すように、最終
ダイスのスロット区域がちょうど画成されるまで（仮想
線で示すように）材料を除去する。第１板２２の縁に充
分な金属を残して強いろう付は結合部２０を保持する。
それ故、当初の第１板の厚さは、スロット１４の深さに
浅い供給孔１６′の深さを加えたものよりも大きい必要
はまったくない。たとえば、スロット１２は中心距離０
．１００インチ（２，５４謹）で正方形パターンにおい
て約１／４インチ（６，３５ｒｔｒｍ　）の深さであり
うる。
スロット１２そのものの幅は約１／６０　　インチ（０
，４２ｍｍ　）が代表的である。スロットは任意適当な
手段で板２２の下流側１４の表面に切り込む。たとえば
、そのために放電加工を用いてもよい。好捷しい実施手
順としては、最初にオーバサイズにスロットを切り、次
にニッケルその他の耐摩耗性材料でメッキを行なってサ
イジングをする。
こうして、モノリス押出成形のだめの高品質ダイスを得
ることができる。上述の説明から明らかなように、本発
明の方法においてダイスの主要厚さ、強度は第２板２４
で与えられる。孔は、最初非常に正確に位置決めするけ
れども、ドリフトとは無関係に急速にトリル加工するこ
とができる。板２４のトリル抜は側３０はダイス１０の
上流すなわち供給側となる。そこでは、供給孔１６を正
確に位置決めすることは重要ではない。供給孔１６とス
ロット１２の重要な結合部は第１板２２にある。そこで
は、これらの孔は浅く、スロットを形成する前後のいず
れでも正確にドリル加工する。好ましくは、第２図に示
すように、スロットと供給孔の深さを重ね合わせる〔た
とえば、０．０３０インチ（０，７６２調）〕。こうし
て、押出材料が供給孔からスロットに流入しうる面積を
増大させるのである。
本発明の方法は、・特に供給孔を機械的に穿孔するとき
に応用がきくが、供給孔を他の適当な方法、たとえば、
放電加工、レーザー穿孔、電子ビーム穿孔などで形成し
てもよいことは了解されたい。
モノリス押出ダイスを形成する本発明の二枚板方法は他
の形態をとりつる。その場合、別の利点を与える。
たとえば、本発明の別の実施例では、正確な位置の孔を
第１板を完全に貫いて形成する。
繰り返すが、重要な特徴は孔が板の片側で正確に位置決
めされ、孔が板を通って形成されるのでトリルその他の
穿孔手段にドリフトが許容されることである。この実施
例では、この第１板の厚さは供給孔の所望深さに等しく
なければならない。次に、穿孔していない第２板を第１
板のトリル侵入側に接合する。この無穿孔板の厚さは最
終ダイスにおけるスロットの所望深さに等しいと好まし
い。板がそれよりも厚い場合には、接合後、スロットの
所望深さに等しい寸法まで第２板を機械加工する。次に
、スロットを第２板の外側面から、形成して孔と交差さ
せる。明らかに、接合部はスロットを形成した後まで残
る格子ピンの基部にちる。この方法では、スロット板を
浅く穿孔する必要がない。
この実施例を実施する際、第２図に示すようにスロット
と供給孔を重ね合わせたい場合には、接合前に貫通穿孔
板に浅いスロットを形成するとよい。あるいは、無穿孔
板にスロットを形成するときには、深さを板の厚さより
大きくし、スロットが所望型なり深さまで供給孔に食込
むようにしてもよい。
本発明のまた別の実施例が第６図に示しである。正確な
位置の供給孔１１６を第１板１２４を完全に貫いて穿孔
する。この板１２４のトリル侵入面はその上面である。
次に、一連の交差するスロットを第２板の途中まで加工
する。スロットの交差部は注意深く位置決めして供給孔
１１６の位置に合わせる。第２板のスロット形成側を、
次に、第１板のドリル侵入側に接合し、スロット交差部
とドリル孔を整合させる。第６図はこれらの板を接合位
置で示している。スロット形成板は１２２で示し、スロ
ット１１２を有する。第２板の残留金属を、次に、第６
図に仮想線で示すように削り取る。これにより、個々の
格子ピン１３２が所定位置で供給孔板１２４に接合され
て残る。この実施例の利点は、供給孔のスロットにテー
バ１３４を付けるかあるいは他の所望の形状として供給
孔との交差面積を増大させることができるということで
ある。これにより、ダイスの供給孔部分から交差スロッ
トの格子に押出材料が容易に流入することができるよう
になる。
したがって、本発明による、正確に整合した供給孔、押
出スロットを有するモノリス押出ダイスを製造する二枚
板方法はいくつかの関連してはいるがやや異なった形態
を採用しうろことが分る。好ましい実施例では、２枚の
板を互いに接合する前にこの各々に対応した孔を機械加
工する。一方の板では、孔は浅く、他方の板では、孔は
完全にその板の厚さを貫通するように穿孔される。浅い
孔を持つ板に、好ましくは、両方の板を互いに接合した
後、スロットを形成する。本発明の別の実施例では、孔
は一方の板にのみ穿孔され、それを完全に貫通する。第
２板を穿孔板に接合する前あるいは後のいずれかでこの
第２板にスロットを形成する。スロットにはチーｌくそ
の他の形状を付けてもよい。画板を互いに接合する前に
スロット交差部と孔との正しい整合状態を点検すること
ができる。
本発明によれば、より高い押出圧力で用いることのでき
る強いモノリス押出ダイスを経済的に製造することがで
きる。
本発明をいくつかの好ましい実施例について説明してき
たが、当業者であれば他の形態も容易に採用できること
は明らかである。したがって、本発明の範囲は特許請求
の範囲によってのみ制限を受けるものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は押出スロットおよび供給孔双方を示すために部
分的に破断した、モノリス押出ダイスの拡大平面図、 第２図は本発明の方法によって作った第１図のダイスの
拡大断面図であり、ダイスの二枚板区域と多数の供給孔
とスロットの交差部を示す図、 第３図は本発明方法の第１段階を示す図であり、２枚の
板の供給孔の穿孔状態を示す部分破断図、 第４図は２枚の板を互いに接合して供給孔を整合させる
、本発明の別の段階を示す図、第５図は当初の板の１つ
から余分な材料を除去シ、残りの材料にスロットを形成
してダイスの一造を完了する、本発明のまた別の段階を
示す図、 第６図は本発明の別の実施例を示す図である。 〔主要部分の符号の説明〕 １０・・・ダイス板　　　１２・・・スロット１６．１
６’、　１６”・・・孔 １８・・・スロット交差部 ２２．２４・・・板 出　願　人　：　ゼネラル　モーターズコーポレーショ
ン

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ｌ　ハニカム構造体押出用ダイス板（１ｏ）を製造する
    方法であって、該ダイス板（１ｏ）は押出圧力に耐える
    厚さを有し、排出板（２２）と供給板（２４）の組立体
    を有し、該排出板（２２）が前記ハニカム構造体の格子
    パターンを画成する一連の交差するスロット（１２）を
    包含し、前記供給板（２４）が前記一連の交差スロット
    （１２）と整合する一連の正確に形成した孔（１６）を
    包含していて、加圧されて前記供給板に供給された押出
    材料が連続したハニカム体として前記排出板から押出さ
    れるようにしたダイス板（１０）を製造する方法におい
    て；前記供給板（２４）の片１１１１（２８）から正確
    なパターンで前記一連の孔（１６）を形成する段階と；
    前記排出板（２２）に前記一連の交差スロット（１２）
    を形成する段階と；前記供給板（２４）の＋ｉｉＪ記片
    側（２８）を前記排出板（２２）に接合する段階と；前
    記供給板（２４）の孔（１６）を前記排出板（２２）の
    交−差スロット（１２）と正確に整合させる段階とを包
    含することを特徴とする方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載のダイス板を製造する方
    法において、前記供給板の前記一連の孔が前記供給板（
    ２４）の前記片側（２８）から前記正確なパターンで孔
    （１６″）を穿孔することによって形成されニトリルド
    リフトが適合するセットの孔の底でパターンの精度に影
    響を与えないように前記排出板（２２）の片側（２６）
    に、前記適合するセットの孔を浅く穿孔し；前記一連の
    孔（１６”）　　を前記適合するセットの孔（１６’）
    と整合させながら前記供給板（２４）の片側（２８）を
    前記排出板（２２）の片側（２６）に接合して一体の板
    （１０）を形成し：その後、前記一連の孔と正確に接続
    する相互接続する排出スロワ）　（１２）の格子を前記
    一体の板（１０）に、前記一連の孔とは反対側（１４）
    に形成することにより前記排出板の一連の交差スロット
    を形成することを特徴とする方法。 ３　特許請求の範囲第１項記載のダイス板を製造する方
    法において、前記供給板（２４）の前記片側（２８）を
    、そこに前記一連の孔（１６）を形成した後、排出板素
    材の片１ｋｌ１１に接合し；前記一連のスロット（１２
    ）が前記一連の孔（１６）と正確に接続するようにこの
    排出板素材に反対１０１１から前記排出板（２２）の交
    差スロット（１２）を形成することを特徴とする方法。 ４　特許請求の範囲５ｇ２項または第３項記載のダイス
    板を製造する方法において、前記排出板（２２）が最初
    はそこに形成しようとしている一連のスロット（１２）
    の深さよりも厚くなっており、前記供給板（２４）に接
    合した後で、かつ前記一連の交差スロット（１２）を形
    成する前に前記排出板（２４）の反対（ｉｌｌ（１４）
    から余分な材料を除去する段階を包含することを特徴と
    する方法、。 ５　特許請求の範囲第１項記載のダイスを製造する方法
    において、前記排出板（１２２）の一連の相互接続する
    スロット（１１２）を最初に前記排出板（１２２）の片
    側に所定の深さで形成しる前記排出板（１２２）の前記
    片側を、そこに前記一連の孔（１１６）を形成した後、
    前記供給板（１２４）の前記片側に接合して、前記一連
    の孔（１１６）を前記一連の相互接続しているスロット
    （１１２）と正確に整合させ：交差スロット　（１１２
    ）の格子パターンが現れるまで前記排出板（１２２）の
    反対側から余分な材料を除去することを特徴とする方法
    。 ６　特許請求の範囲第５項記載のダイスを製造する方法
    において、前記排出板に形成したスロット（１１２）が
    所定のテーパの付いた形状（１３４）となっていること
    を特徴とする方法。 ７　特許請求の範囲第１項乃至第６項のいずれかに記載
    のダイス板を製造する方法において、前記供給板（２４
    ）の各孔（１６）が、前記排出板（２２）に形成した一
    連のスロット（１２）の交差部（１８）と接続すると共
    に、前記交差部（１８）においてそれぞれのスロット（
    １２）と深さで重なり合うようにも配置しであることを
    特徴とする方法。
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