JPS5997714A - 黄銅管の高温静水圧押出し方法 - Google Patents

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】 本発明は黄銅管の高温静水圧押出し方法に係り、特に押
出し後少ない抽伸工程で表面性状の良好な最終製品を得
ることができるようにした方法に関する。

近年黄銅管の製造手段として、ビレットを熱間　□で押
出し、その後押出し材を引抜く方法が確立されつつある
。この場合、その最終製品の機械的性質、表面性状は、
熱間押出し後の冷間加工、焼鈍によって調整されるが、
特にその表面性状にっｂては各加工段階での結晶粒径に
依存するものである。

例えば、従来法でアルミ黄銅を熱間押出しくビレット加
熱温度９００℃、押出比２ｏ）シた場合、押出し材の結
晶粒径は０．０８〜０．１５［であって、これを減面率
４０〜５０％で１回抽伸すると、表面には多数の凹凸が
生じる。また２回抽伸後８００　℃で焼鈍すれば、その
結晶粒径は０．０８５〜０．０５　ｔｒｙになる。

そして、これをさらに波面率４０％程度で抽伸すると、
表面に光択のある良好な製品が得られる。このように熱
間押出し材の結晶粒径とその後の加工履歴は、最終製品
の表面性状に非常に大きな影響を与えることが知られる
。

高温静水圧押出しを利用して銅合金管を押出す場合では
、従来法よりも大きな押出比で能率よく押出しできるの
が１つの特徴であるが、その生産能率を向上するために
は、押出した咬まあるいは押出し後１伸乃至２伸の少な
い抽伸バス数で最終製品に仕上げることが要求される。

［、がるに、上記の如く、押出し材の結晶粒が粗である
場合には、１伸、２伸程度の抽伸パス数では表面の凹凸
が著しく大きくなり、実質的に最終製品に仕上げること
はできない。

本発明は上記技術的課題に鑑み、黄銅管を高温静水圧押
出しした後、１伸あるいは２伸の少ない抽伸工程で確実
に表面性状のよい最終製品が得られる押出条件を確立す
る目的をもって為されたものであり、その特徴とすると
ころは、５００℃乃至８００℃に加熱されたビレットを
高温静水圧押出しによってダイスよ、り押出した後、該
押出し材を、ダイス出口に設けた冷却域において、冷却
速度８５０℃／絨以上でかつ冷却域通過後の温度が５０
０　℃以下となる条件の下に冷却する点におる。

本発明者は黄銅管について種々の条件で高温静水圧押出
しを行ない検討した結果、上記の目的を達成するための
必要な押出条件とじて、押出し材の結晶粒径が０．０５
　ｍｍ以下であればよいこと、またアルミプラスの場合
にそれを満足させるためには、第６図に示す如く、押出
し材をダイス出口で冷却しその冷却域を通過したところ
で温度が５００℃以下になっていること゛、さらに押出
し材の表面に欠陥が生じないようにするには８８０℃以
下のとレツ、ト加熱温度が必要であり、好オしくけ８０
０℃以下であること、等が見出された。

以下これらの押出条件について詳述して行く。

そこで今、本発明の実施に供するだめの装置−例を第６
図について簡単に説明しておく。８６図は高温静水圧押
出プレスにおける押出側付近の装置概要を現わし、図中
（１）はコンテナ、（２）はダイ□スでアリ、コンテナ
（１）内にチャージされたビレット（３）はステム（４
）から圧力媒体（５）を介してダイス、（２）よりｊ咀
次押出されて行く。一方ダイス背面側には、ガイドチュ
ーブ（６）が延設されであると共に、その出口に接続し
て適宜長さの水冷冷却域（７）が設けられてあり、ダイ
ス（２）からの押出し材（８）は順次この冷却域（７）
中を通過するように構成されである。

しかして、まず冷間加工率、表面肌あれとの関係から押
出素管（押出し材）に求められる結晶粒径について検討
考察する。第１図は種々の結晶粒径をもつアルミプラス
製押出素管を直径２５〜７２朋の範囲で１〜４パス抽伸
し、その場合の各表面状況を判別した結果を示すもので
ある。この結果よシ、結晶粒径が０．０７〜０．１０ａ
！の範囲にある押出素管を使用する場合では、８パス以
上の抽伸が必要であるが、結晶粒径が０．０５ｆｆ以下
の場合では、１〜２パスで良好な表面性状のものが得ら
れることが判る。

第２図は異なる８種類の結晶粒径の押出素管に・ついて
、その抽伸後の表面および内部組織を示すものであって
、押出しした・もので０．０２〜０．０２５　ａｒｔの
結晶粒径を有するものについては引抜き後の表面肌は良
好であり、０．０４ｙｙｔであれば表面写真から明らか
なようにわずかに凹部が生じている。一方、０．０７〜
０．０９　ｍ＋の結晶粒径を有する押出素管を引抜いた
場合では、表面肌に大きな凹凸を生じ、光沢もよくない
。

このように押出素管から１乃至２パスで表面状態のよい
製品に仕上げるためには、その押出し後の状態で結晶粒
径が０．０５〜０．０６ｇｍ以下となることが必要であ
る。そして抽伸パス数が多く加工率の大きい場合にあっ
ては、その加工率の大小に応じて粒径が粗くなってもよ
いことが判る。

次に上記のような特定範囲の結晶粒径を得るための冷却
条件について検討考察する。第８図は静水圧押出し時の
押出し材が前記冷却域を通過した後の表面温度を測定し
た結果を示すものである。

同口において、条件■は冷却域において冷却水を流通さ
せずに押出した場合であって、押出し材の表面温度は９
５０℃程度に達しているが、その後時間と共に温度は低
下する。この場合、押出し材の結晶粒径は７０〜１００
μである。一方、条件■は冷却域長さ０．８　ｆｆＪで
、冷却域通過後の表面温度が６１０℃、条件■は冷却域
長さ１．４ｍで、冷却域通過後の表面温度４７０℃、ま
た条件■は冷却域長さ２．０ｍで、冷却域通過後の表面
温度８８０℃とした場合であって、これらの場合各々押
出し材に得られる結晶粒径は、■５５〜６０μ、■４０
〜５０μ、■４０〜５０μでお□る。この結果から、抽
伸後の表面性状を良好にするために押出し材に要求され
る結晶粒径が、前述の如く５０μ以下であるとすれば、
■および■の冷却条件がこれに適合することが判る。

表１は結晶粒径８０μのアルミ黄銅を各種温度、時間の
組合せで加熱した場合の粒成長の有無を調査した結果で
、同表より６００℃では５ｓＯｃ以内、５６０℃では２
０１１ｅｃ以内、５００℃では８００（８）でも影響が
ないことが明らかとされる。すなわち、押出し材をテー
ブルーヒで空冷するさいには、冷却域を通過した押出し
材の温度が５００℃以下となるように冷却しておくのが
必要である。

表１　粒成長に及ばず温度、時間の影響○影響無　　×
影響有 押出し材に結晶粒径５０μ以下のものを得るための条件
として、その冷却域通過後の温度を５００℃以下にしな
ければならないことは上述の通りであるが、もう一つの
冷却条件として冷却域における冷却速度の大小が問題と
なることが知られる。この場合、その冷却速度が早い方
がよいことは云う迄もない。そこで、表２に示す如く、
押出比４５．７０として、その平均冷却速度と結晶粒径
の関係を調査した。

表２　冷却速度と結晶粒径との関係 ※ｌ　押出圧より押出材温度はビレット温度十※２　同
様にして９０５℃と推定した。

この結果から、冷却速度が８６０℃／就以上であれば、
いずれの場合もその結晶粒径は４０〜５０μの範囲にコ
ントロールされることが判る。すなわち、所期目的とす
る５０μ以下の結晶粒径を得るための冷却条件として、
冷却域における冷却速度が８５０℃／１１ｅｃ以−Ｅで
あることが必要である。なお冷却速度が早くとも、製品
湯度（押出し材の冷却域通過温度）が５００℃を超える
場合（６１５℃）にあっては、その結晶粒径は５５〜６
０μとなってランアウトテーブル上で粗粒化することが
判る。

以上の如く、押出し材に所期目的とする５０μ以下の結
晶粒径を有するものを得るためには、その押出し後の冷
却条件を適当にコントロールすることが重要であるが、
今一つの重要な要因とじて押出ビレットの加熱温度をコ
ントロールしなければならないことがある。これはビレ
ットの加熱温度が押出し後の結晶粒径を第−義的に支配
するものとなるためである。

第４図は１．４ｍの冷却域を通過せしめる場合において
、ビレット加熱温度とその押出し相の結晶粒径との関係
を調査したものである。同図から８００℃以下のビレッ
ト温度の場合には５０μ以下の粒径のものが得られるが
、８００℃を超える加熱温度の場合では５０μよシ大き
い粒径のものが混在するようになることが判る。すなわ
ち、所期目的とする５０μ以下の結晶粒径を有する押出
し材を得るためには、そのビレット加熱温度を８００℃
以下することが必要である。なお、８００℃以上の加熱
温度の場合にあっても、第４図の条件よシも多量の冷却
水を用いて冷却すれば、５０μ以下の結晶粒径を有する
ものが得られるものと考えられる。

ところで、ビレット加熱温度を決定する上で検討しなけ
ればならないもう一つの条件とじて、押出し材の表面欠
陥の間ｊ顕がある。第５図はビレット加熱温度と表面欠
陥の有無の関係を調査した結果を示し、８３０℃付近を
境界とじて割れ欠陥が急汲に増加し、押出し材の表面性
状が悪くなることが認められる。そして、このようなも
のでは抽伸材に表面欠陥をもたらすものとなる。

従って、ビレット加熱温度は表面欠陥を防止する見地か
らは８８０℃以下にすることが必要であるが、これは前
記結晶粒径をコントロールするだめの加熱湿度条件を満
足するときには自ずと満されることになる。

このように押出し材の結晶粒径は、押出比、ビレット温
度、冷却条件の押出し加工条件によって変動するもので
あるが、工業的にはダイス出口側での強制冷却条件、即
ち冷却域長、冷却水量等を調整して、その結晶粒径を最
適のものにコントロールするのが実用的である。

なお、ビレット加熱温度の下限については、次のような
理由から５００℃に制限される。これはビレット加熱温
度が低過ぎると、押出比が大きくならず工業的な利用価
値が無くなるためである。黄銅の場合、５００℃付近を
境界としてその変形抵抗が急激に低下し、大きな押出比
での押出しが可能になる。例えば、Ａ／２％を含む黄銅
の場合、４００℃の加熱温度で押出比は約１２〜１８（
圧力１００００ｋｇ／ｃ＋＋りであるに対し、５００℃
の加熱温度で押出比は約２０（圧力１００００ｋｇ／ｄ
　）　、６００℃の加熱温度で押出比は約４０、さらに
７００℃の加熱温度で押出比は約１００にまで高めるこ
とが可能である。一方工梨的にこの種押出し方法を実施
する場合、その押出比が大きい方が望ましいことは云う
迄もないが、従来１栗的に利用されている押出比は１５
〜２０である。従って、この値を満足するためにも、ビ
レット加熱温度は少なくとも５００℃以上であることが
必要である。

なおビレット加熱温度は低くして押出し材の温度を５０
０℃以下にコントロールするようにすることも考えられ
るが、上記押出比の見地並びに押出し加工時の昇温現象
を考慮すると妥当でない。すなわち、押出し材にはビレ
ット温度に加工時の発熱分が加算されるためである。発
熱量はその圧力に依存するが、飼えば圧力を１００００
　ｋｇ／ｍとすると、その発熱分は１８０〜２００℃に
達し、仮にビレット温度が５００℃でおっても、押出し
後の製品温度は６８０〜７００℃に昇温される。

本発明は以上に説明した通りであって、黄銅管の高温静
水圧押出しにさいし、そのビレット加熱温度を５００℃
乃至８００　’Ｃに調整すると共に、押出し後ダイス出
口側に設けられた冷却域において、冷却速度８５０℃／
就以上でかつ冷却域通過後の温度が５００℃以下となる
条件の下に冷却するようにしたものであるから、その押
出し材には５０μ以下の結晶粒径を有するものが確実に
得られる。従って、この押出素管を用いて次の抽伸工程
に供すれば、１伸乃至２伸程度の少ない抽伸パス数で表
面性状の良好な最終製品を得ることができ、生産能率の
向上に資する効果極めて大なるものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は押出素管の結晶粒径に対する加工率の影響と表
面性状の関係を示す図である。第２図は異なる８種類の
結晶粒径の押出素管について、その抽伸前後における表
面および内部組織を対比して示す図である。第８図は押
出し材が冷却域を通過した後における表面温度の降下状
態を示す図である。第４図はビレット加熱温度と押出し
後の結晶粒径の関係を示す図である。第５図はビレット
加熱温度と表面欠陥の有無との関係を示す図である。第
６図は高温静水圧押出プレスの押出側付近の袋打概要を
示す断面図である。 （１）・・・コンテナ、（２）・・・ダイス、（３）・
・・ビレット、（４）・・・ステム、（５）・・・圧力
媒体、（６）・・・ガイドチューブ、（７）・・・冷却
域、（８）・・・押出し材。 特　許　出　願　人　　株式会社神戸製鋼所手続補正書
（方式） １．事件の表示 昭和５７年　特許　願第２０８１８１　号２、発　　　
明　の名称 黄銅管の高温静水圧押出し方決 ３、補正をする者 事ｆＩ＋との関係　特奸出ｍ人 ｘｐペセイコｔシＷ （１１９）林式会社神戸製−所 ４、代理人　０５７７ ５、　−′”　　　（補正命令の日イづ）昭和５８年３
月９日 ６、補正の対象 ・ｔ３Ａ細書の発明の詳細な説明の掴 （１）明細沓第５頁９行〜１７行の「第２図は・・・・
・・光沢もよくない。」を次のように補正する。 「第２図は、抽伸前後の管材の組織を示す顕微鏡写真で
あり、抽伸前の素管として、ＡＮＰビレット全８００℃
に昇温し、押出比３３、ステム速度５０１１ＩＶ／８で
押出された押出素管を用いる。 第２図（ａ１〕は前記ビレットヲ押出し後、冷却速度が
大で５００℃以下に冷却した場合の押出素管の線断面の
組織を示す顕微鏡写真で、この場合、結晶粒度ｌｉＯ，
０２〜０．０２５　ｍであった。 第２図（ａｌ）は、組織が第２図（ａｌ）である前記押
出素管を、減面率３９．２％で第１市伸のみ全行なった
場合の抽伸管の線断面のｉ織全示す顕微鏡写真、＠２図
（ａ３〕は、組織が第２図（ａｌ）である前記抽伸管の
表面の組ｍｋ示す顕微鏡写真であり、その表面肌は良好
であった。 第２図（ｂｌ）は、前記ビレットに押出し後、冷却速度
が小で５００℃以下に冷却した場合の押出素管の線断面
の組織を示す顕微鏡写真で、この場合、結晶粒度は約０
．０４ｍｍであった。第２図（ｂ２〕は、ｉ懺が第２図
（ｂりである油記押／ｆｊ素管全減面率３ｇ、８％で第
１抽伸１行ない、更に、減面率２７．６　ｆＤで＠２抽
伸？行なった場合の抽伸管の総１すｉ而の紺、！！！ｔ
を糸丁頼徴鏡写真、ｄ第２品（ｂＪ）は、１４ｉ礒力４
２□図〔ｂ２〕で返る前す８抽伸管の表面のｆｔｍＦｊ
ｔ、−２示す顕微鏡写真であり、その表向にはわずかに
凹部が生じている。第２図（ｃｌ）は、＋９＋＞記ビレ
ッｉ押出し後、冷却　。 速度が舐小で５００”Ｃ以下に冷却した場合の押、ａｔ
素管の線断Ｉｗの組織全示す顕微鏡写真で、この場合、
結晶粒度は、０．０７〜０．０９　朗であっ。 た。ｖＪｚ図（ｃ２〕は、組織が第２図（ｃ１′）であ
る曲記押出素’Ｆｆを減面率３９．８％で第１抽伸を行
ない、更に、減面率２７．６％でｆｉｇ２抽１４行なっ
た場合の抽伸管のａ断面の組、誠を示、丁顕微現写真、
第２図（ｃ３）は、隼織が第２１５１（ｃ２）である前
記抽伸管の表面ａｌ織、を示ｆ顕微硯写真、−であり、
その表向には大き、な凹凸７５唖じ、光。 沢もよくない。」 （２）　　明１！’ＩＩＩ　′ｉ：Ｉ）’Ｉｓ　Ｉ　３
頁１３行〜！６行Ｏｒ第２　Ｉ’ｄ　ｆ’；ｊ：　曲一
対比して浪丁図である。」ヲ、仄のように補正する。 「第２図（’ａｌ）”（ａ３）、（ｂＪ）　〜（ｂＪ）
、（ＣＪ）〜（ｃ３）は、抽伸前後の管材の組織の顕１
１歳、唖写真（Ｘ　１００．）全示す。」 （３）図面「第２図」を別紙ｖ　、１１１　ｔｙ油正す
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　５００℃乃至８００℃に加熱されたビレットを高
   温静水圧押出しによってダイスよ、り押出した後、該押
   出し材を、ダイス出口に設けた冷却域において、冷却速
   度８５０℃／ｌ１ｅｅ以上でかつ冷却域通過後の温度が
   ５００℃以下となる条件の下に冷却することを特徴とす
   る黄銅管の高温静水圧押出し方法。