JPS6137005B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6137005B2 JPS6137005B2 JP58249760A JP24976083A JPS6137005B2 JP S6137005 B2 JPS6137005 B2 JP S6137005B2 JP 58249760 A JP58249760 A JP 58249760A JP 24976083 A JP24976083 A JP 24976083A JP S6137005 B2 JPS6137005 B2 JP S6137005B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxide film
- vacuum
- aluminum
- hollow
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES, PROFILES OR LIKE SEMI-MANUFACTURED PRODUCTS OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
- B21C23/02—Making uncoated products
- B21C23/04—Making uncoated products by direct extrusion
- B21C23/14—Making other products
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES, PROFILES OR LIKE SEMI-MANUFACTURED PRODUCTS OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
- B21C23/009—Gas treatment of work
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Extrusion Of Metal (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、たとえばシンクロトロンなどの加
速器に使用される粒子加速用パイプのような高真
空状態で用いられるアルミニウム製中空押出形材
の製造法に関する。
速器に使用される粒子加速用パイプのような高真
空状態で用いられるアルミニウム製中空押出形材
の製造法に関する。
この明細書において、アルミニウムとはアルミ
ニウムおよびその合金を含むものとする。
ニウムおよびその合金を含むものとする。
この種の粒子加速用パイプの材料には、いまま
で主としてステンレスが使用されてきたが、最近
になつてアルミニウムがこの用途に適しているこ
とが分かり、使用されるようになつてきている。
その理由は、アルミニウムの方がステンレスに比
べて誘導放射能を生じにくくかつ生じても減衰時
間が早いこと、熱伝導性および電気伝導性が良好
であること、表面のガス放出係数が小さいこと、
軽量であること、加工性が良いことなどの点で優
れているからである。この粒子加速用パイプの内
部は、粒子を高速で通す必要上、高真空に保たな
ければならない。したがつて、いかにしてパイプ
内部を高真空にするかということが重要な課題と
なる。
で主としてステンレスが使用されてきたが、最近
になつてアルミニウムがこの用途に適しているこ
とが分かり、使用されるようになつてきている。
その理由は、アルミニウムの方がステンレスに比
べて誘導放射能を生じにくくかつ生じても減衰時
間が早いこと、熱伝導性および電気伝導性が良好
であること、表面のガス放出係数が小さいこと、
軽量であること、加工性が良いことなどの点で優
れているからである。この粒子加速用パイプの内
部は、粒子を高速で通す必要上、高真空に保たな
ければならない。したがつて、いかにしてパイプ
内部を高真空にするかということが重要な課題と
なる。
従来、粒子加速用パイプの内部を高真空にする
ために、パイプ内面を有機溶剤等により脱脂処理
した後、約150℃で24時間程度の加熱脱ガス処理
を繰返して行なつたり、またこの処理と組合わせ
て水素ガス、アルゴンガス、酸素ガスなどの中で
の放電洗浄を行つていたが、このような作業は長
時間を要して非能率的であるうえに、真空度の点
においても未だ充分に満足し得るものではなかつ
た。
ために、パイプ内面を有機溶剤等により脱脂処理
した後、約150℃で24時間程度の加熱脱ガス処理
を繰返して行なつたり、またこの処理と組合わせ
て水素ガス、アルゴンガス、酸素ガスなどの中で
の放電洗浄を行つていたが、このような作業は長
時間を要して非能率的であるうえに、真空度の点
においても未だ充分に満足し得るものではなかつ
た。
ところで粒子加速用パイプ内部の高い真空度を
保持するためには、製品になつた後におけるパイ
プ内壁からの放出ガスを減らすことが重要であ
る。この点につき本発明者らは実験研究を重ねた
結果、アルミニウム製パイプの内面の皮膜状態が
真空度に大きく影響を与えることが判明した。
保持するためには、製品になつた後におけるパイ
プ内壁からの放出ガスを減らすことが重要であ
る。この点につき本発明者らは実験研究を重ねた
結果、アルミニウム製パイプの内面の皮膜状態が
真空度に大きく影響を与えることが判明した。
アルミニウムは、周知のように、非常に酸化さ
れ易い金属であり、微量の酸素に触れただけで表
面に酸化膜が形成される。また、水、湿気などの
水分の存在する環境下に置かれると、その表面に
水和酸化膜が生成する。そして水和酸化物の生成
反応の温度が高い程水和酸化膜の成長は著しく、
高温環境ではアルミニウム表面にベーマイトまた
はバイアライトなどの水和酸化膜が形成される。
このような水和酸化膜の膜質は、水分の存在しな
い環境で形成されるアルミニウム酸化膜に比べて
非常に粗で多孔質状でありかつその孔形態も複雑
にいり込んでいる。加えて膜厚も厚い。
れ易い金属であり、微量の酸素に触れただけで表
面に酸化膜が形成される。また、水、湿気などの
水分の存在する環境下に置かれると、その表面に
水和酸化膜が生成する。そして水和酸化物の生成
反応の温度が高い程水和酸化膜の成長は著しく、
高温環境ではアルミニウム表面にベーマイトまた
はバイアライトなどの水和酸化膜が形成される。
このような水和酸化膜の膜質は、水分の存在しな
い環境で形成されるアルミニウム酸化膜に比べて
非常に粗で多孔質状でありかつその孔形態も複雑
にいり込んでいる。加えて膜厚も厚い。
ところで、通常の押出成形によるアルミニウム
製パイプの内面には、成形時水分を含んだ大気と
の接触により水和酸化膜が生成される。しかもこ
の水和酸化膜は、押出時高温にさらされるため、
水和酸化膜の生成反応が促進されて厚膜となつて
いる。この水和酸化膜の膜質は上述のとおりのも
のであり、かつ厚膜であるために皮膜に多くの水
分が吸着する。しかも皮膜がちみつさに欠けるた
めに、成形後においても大気中に存在する水分、
ハイドロカーボン、二酸化炭素および一酸化炭素
などの真空度低下物質が皮膜に吸着する。このよ
うな真空度低下物質は、前記ガス中における放電
洗浄時や真空引き時においてすらなお若干存在し
ているために前記同様皮膜に吸着する。しかもこ
れは水和酸化膜が上記のようなものであるため
に、皮膜内にいわば吸蔵された形態になる。その
結果これの脱離が困難な状態となり、真空引きを
行なつてもなかなか除去できない。したがつて、
これが粒子加速用パイプの真空度向上阻害の原因
になつている。また押出成形後のアルミニウム製
パイプの機械的強度を高めるために、高温加熱
後、水冷および空冷などの焼入れ処理が行なわれ
るが、このさいにも押出成形時に形成された上述
の水和酸化膜はさらに成長するとともにすでに吸
着されている真空度低下物質は皮膜に内蔵される
形となる。
製パイプの内面には、成形時水分を含んだ大気と
の接触により水和酸化膜が生成される。しかもこ
の水和酸化膜は、押出時高温にさらされるため、
水和酸化膜の生成反応が促進されて厚膜となつて
いる。この水和酸化膜の膜質は上述のとおりのも
のであり、かつ厚膜であるために皮膜に多くの水
分が吸着する。しかも皮膜がちみつさに欠けるた
めに、成形後においても大気中に存在する水分、
ハイドロカーボン、二酸化炭素および一酸化炭素
などの真空度低下物質が皮膜に吸着する。このよ
うな真空度低下物質は、前記ガス中における放電
洗浄時や真空引き時においてすらなお若干存在し
ているために前記同様皮膜に吸着する。しかもこ
れは水和酸化膜が上記のようなものであるため
に、皮膜内にいわば吸蔵された形態になる。その
結果これの脱離が困難な状態となり、真空引きを
行なつてもなかなか除去できない。したがつて、
これが粒子加速用パイプの真空度向上阻害の原因
になつている。また押出成形後のアルミニウム製
パイプの機械的強度を高めるために、高温加熱
後、水冷および空冷などの焼入れ処理が行なわれ
るが、このさいにも押出成形時に形成された上述
の水和酸化膜はさらに成長するとともにすでに吸
着されている真空度低下物質は皮膜に内蔵される
形となる。
この発明の目的は、上記の問題を解決し、内部
を真空に保つことが要求される粒子加速用パイプ
などの用途に適した真空用アルミニウム製中空押
出形材の安価な製造法を提供することにある。
を真空に保つことが要求される粒子加速用パイプ
などの用途に適した真空用アルミニウム製中空押
出形材の安価な製造法を提供することにある。
この発明による真空用アルミニウム製中空押出
形材の製造法は、アルミニウム中空押出形材を押
出成形するにあたり、押出されつつある形材の中
空部内に不純物としての酸素を含む不活性ガスを
供給し、この不活性ガス中に含まれる酸素によ
り、中空押出形材の内面にちみつで薄い酸化膜を
形成することを特徴とするものである。
形材の製造法は、アルミニウム中空押出形材を押
出成形するにあたり、押出されつつある形材の中
空部内に不純物としての酸素を含む不活性ガスを
供給し、この不活性ガス中に含まれる酸素によ
り、中空押出形材の内面にちみつで薄い酸化膜を
形成することを特徴とするものである。
上記において、押出形材の素材としては、押出
性および機械的強度の点から、A6061および
A6063などのＡ―Mg―Si系合金が好ましい。
不活性ガスとしては、アルゴンおよびヘリウムが
一般的である。また現在工業的に得られる不活性
ガスの純度はほぼ99.99％であり、微量の酸素が
不純物として必ず含まれている。
性および機械的強度の点から、A6061および
A6063などのＡ―Mg―Si系合金が好ましい。
不活性ガスとしては、アルゴンおよびヘリウムが
一般的である。また現在工業的に得られる不活性
ガスの純度はほぼ99.99％であり、微量の酸素が
不純物として必ず含まれている。
従来方法で製造されたアルミニウム製加速用パ
イプでは、その真空度が充分満足しうるまで高く
ない理由は、上述したようにアルミニウム表面に
水和酸化膜が形成せられており、この水和酸化膜
に吸蔵された状態になつている真空度低下物質が
パイプ内に放出されるからであるが、この発明の
真空用アルミニウム製中空押出形材の製造法によ
れば、アルミニウム中空押出形材を押出成形する
にあたり、押出されつつある形材の中空部内に不
純物としての酸素を含む不活性ガスを供給するも
のであるから、中空押出形材の内面は水分を含ん
だ大気と接触することはなく、同内面に問題のあ
る水和酸化膜が生成しない。他方上記供給不活性
ガス中に含まれる酸素により、同内面に酸化膜が
形成せられる。この酸化膜の膜質はちみつでかつ
その膜厚は薄いから、水和酸化膜に較べて真空度
低下物質の吸着、吸蔵は著しく少なく、かつ吸
着、吸蔵されていても脱ガス処理により簡単にこ
れを除去することができる。したがつて、真空度
低下物質がパイプ内に放出される量が非常に少な
くなり、高真空度を保つことができるし、従来の
ように真空度を高めるための面倒な作業を省略な
いし軽減することができる。
イプでは、その真空度が充分満足しうるまで高く
ない理由は、上述したようにアルミニウム表面に
水和酸化膜が形成せられており、この水和酸化膜
に吸蔵された状態になつている真空度低下物質が
パイプ内に放出されるからであるが、この発明の
真空用アルミニウム製中空押出形材の製造法によ
れば、アルミニウム中空押出形材を押出成形する
にあたり、押出されつつある形材の中空部内に不
純物としての酸素を含む不活性ガスを供給するも
のであるから、中空押出形材の内面は水分を含ん
だ大気と接触することはなく、同内面に問題のあ
る水和酸化膜が生成しない。他方上記供給不活性
ガス中に含まれる酸素により、同内面に酸化膜が
形成せられる。この酸化膜の膜質はちみつでかつ
その膜厚は薄いから、水和酸化膜に較べて真空度
低下物質の吸着、吸蔵は著しく少なく、かつ吸
着、吸蔵されていても脱ガス処理により簡単にこ
れを除去することができる。したがつて、真空度
低下物質がパイプ内に放出される量が非常に少な
くなり、高真空度を保つことができるし、従来の
ように真空度を高めるための面倒な作業を省略な
いし軽減することができる。
また形材の中空部内に酸素のみを供給すること
が考えられるが、酸素でけであればダイスに付着
している油が押出時の温度の高い中空押出形材に
転移したりすると爆発の危険性がある。この危険
性を除くために酸素と不活性ガスとの混合ガスを
用いるのがよいが、コスト高となる。この発明に
よれば、不活性ガスの存在によりこのようなおそ
れがないし、微量の酸素で充分上記酸化膜が得ら
れるからコスト安となる利点がある。
が考えられるが、酸素でけであればダイスに付着
している油が押出時の温度の高い中空押出形材に
転移したりすると爆発の危険性がある。この危険
性を除くために酸素と不活性ガスとの混合ガスを
用いるのがよいが、コスト高となる。この発明に
よれば、不活性ガスの存在によりこのようなおそ
れがないし、微量の酸素で充分上記酸化膜が得ら
れるからコスト安となる利点がある。
なお、この発明の方法によつて得られた中空押
出形材は、粒子加速用パイプに限らず高真空を保
つ必要がある製品に用いることができる。
出形材は、粒子加速用パイプに限らず高真空を保
つ必要がある製品に用いることができる。
この発明の実施例を、以下図面を参照して説明
する。
する。
第１図には押出機が示されており、同図におい
て、１はコンテナ、２はコンテナ１内のアルミニ
ウム・ビレツト、３，４はビレツト２を押圧する
ダミー・ブロツクおよびステム、５は中央に混合
ガス噴射口６を有するポート・ホール・ダイス雄
型、７は同雌型、８はダイ・ホルダ、９，１０は
雄型５およびダイ・ホルダ８に形成せられたガス
通路、１１はダイ・ホルダ８に設けられたガス供
給口、１２はガス容器で、これに取付けられた導
管１３がガス供給口１１に接続せられている。１
４はボルスタである。
て、１はコンテナ、２はコンテナ１内のアルミニ
ウム・ビレツト、３，４はビレツト２を押圧する
ダミー・ブロツクおよびステム、５は中央に混合
ガス噴射口６を有するポート・ホール・ダイス雄
型、７は同雌型、８はダイ・ホルダ、９，１０は
雄型５およびダイ・ホルダ８に形成せられたガス
通路、１１はダイ・ホルダ８に設けられたガス供
給口、１２はガス容器で、これに取付けられた導
管１３がガス供給口１１に接続せられている。１
４はボルスタである。
第１図の押出機により、第２図および第３図に
示されているような横断面を有する粒子加速用パ
イプに用いられる中空押出形材１５，１６が押出
成形されるのである。もちろん両者を成形するダ
イスは成形されるべき形材１５，１６のそれぞれ
に合致した形状のものが用いられる。所定長さの
両押出形材１５，１６が交互に連結せられて無端
状の粒子加速用パイプ（図示せず）が組立てられ
るのである。両図において、１７，１８は横断面
楕円形の粒子流通中空部（粒子加速用パイプに組
込時―以下同様）、１９はこれに隣接する横断面
方形の真空引き用中空部、２０は両中空部１７，
１９間の隔壁で、これには所定間隔おきに連通孔
があけられる。２１，２２は粒子流通中空部１
７，１８の一側に設けられた横断面小円形の冷却
水流通中空部、２３，２４および２５は粒子流通
中空部１７，１８および真空用中空部１９のそれ
ぞれ一側に設けられた加熱脱ガス処理用シーズ・
ヒータ線取付用溝である。
示されているような横断面を有する粒子加速用パ
イプに用いられる中空押出形材１５，１６が押出
成形されるのである。もちろん両者を成形するダ
イスは成形されるべき形材１５，１６のそれぞれ
に合致した形状のものが用いられる。所定長さの
両押出形材１５，１６が交互に連結せられて無端
状の粒子加速用パイプ（図示せず）が組立てられ
るのである。両図において、１７，１８は横断面
楕円形の粒子流通中空部（粒子加速用パイプに組
込時―以下同様）、１９はこれに隣接する横断面
方形の真空引き用中空部、２０は両中空部１７，
１９間の隔壁で、これには所定間隔おきに連通孔
があけられる。２１，２２は粒子流通中空部１
７，１８の一側に設けられた横断面小円形の冷却
水流通中空部、２３，２４および２５は粒子流通
中空部１７，１８および真空用中空部１９のそれ
ぞれ一側に設けられた加熱脱ガス処理用シーズ・
ヒータ線取付用溝である。
上記中空押出形材１５の製造順序について述べ
る。まず、ダイスを苛性洗浄した後560℃で３時
間均質化処理したA6063のビレツト２を押出温度
500℃、押出速度10m／minで押出す。このさい
潤滑油は使用しない。前記押出と同時にガス容器
１２より不純物としての酸素を含むアルゴンガス
２６を導管１３、通路１０，９を経て噴出口６よ
り圧力２〜３Kg／cm2で噴出し、押出されつつある
形材１５の中空部内に供給する。そして僅か押出
された後の形材１５の先端開口部をプレスで圧接
して密封し、第１図に示されているような一方の
密封端部２７を形成する。その後も混合ガス２６
の供給を継続し、所定長さ押出した後、形材１５
をシヤーで切断すると同時に切断端を密封し、他
方の密封端部２８を形成する（第４図参照）。そ
の後混合ガス２６を密封したまゝの形材１５を
250℃まで強制空冷し、続いて自然冷却した後引
張り矯正する。つぎにそのまゝの状態で180℃で
６時間時効処理を行なう。最後に形材１５の両密
封端部２７，２８を油を用いずかつエヤー・ブロ
ーなしで切断し、所定寸法の中空押出形材をう
る。他の中空押出形材１６もダイスを代えるだけ
で上記と同様にして製造せられる。
る。まず、ダイスを苛性洗浄した後560℃で３時
間均質化処理したA6063のビレツト２を押出温度
500℃、押出速度10m／minで押出す。このさい
潤滑油は使用しない。前記押出と同時にガス容器
１２より不純物としての酸素を含むアルゴンガス
２６を導管１３、通路１０，９を経て噴出口６よ
り圧力２〜３Kg／cm2で噴出し、押出されつつある
形材１５の中空部内に供給する。そして僅か押出
された後の形材１５の先端開口部をプレスで圧接
して密封し、第１図に示されているような一方の
密封端部２７を形成する。その後も混合ガス２６
の供給を継続し、所定長さ押出した後、形材１５
をシヤーで切断すると同時に切断端を密封し、他
方の密封端部２８を形成する（第４図参照）。そ
の後混合ガス２６を密封したまゝの形材１５を
250℃まで強制空冷し、続いて自然冷却した後引
張り矯正する。つぎにそのまゝの状態で180℃で
６時間時効処理を行なう。最後に形材１５の両密
封端部２７，２８を油を用いずかつエヤー・ブロ
ーなしで切断し、所定寸法の中空押出形材をう
る。他の中空押出形材１６もダイスを代えるだけ
で上記と同様にして製造せられる。
なお、上記両密封端部２７，２８は、押出成形
後、中空押出形材の使用地に送られてから切断除
去してもよい。
後、中空押出形材の使用地に送られてから切断除
去してもよい。
上記押出形材の内面にはちみつでかつ薄い酸化
膜が形成されていた。
膜が形成されていた。
図面はこの発明の実施例を示すもので、第１図
は押出成形途上の状態を示す縦断面図、第２図は
第１図の―線にそう断面図、第３図は粒子加
速用パイプをつくるさい第２図の形材と組合わせ
て用いられる他の形材の第２図相当断面図、第４
図は不純物としての酸素を含む不活性ガス密封状
態の形材の縦断面図である。 １５，１６…中空押出形材。
は押出成形途上の状態を示す縦断面図、第２図は
第１図の―線にそう断面図、第３図は粒子加
速用パイプをつくるさい第２図の形材と組合わせ
て用いられる他の形材の第２図相当断面図、第４
図は不純物としての酸素を含む不活性ガス密封状
態の形材の縦断面図である。 １５，１６…中空押出形材。
Claims (1)
- １ アルミニウム中空押出形材を押出成形するに
あたり、押出されつつある形材の中空部内に不純
物としての酸素を含む不活性ガスを供給し、この
不活性ガス中に含まれる酸素により、中空押出形
材の内面にちみつで薄い酸化膜を形成することを
特徴とする真空用アルミニウム製中空押出形材の
製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58249760A JPS59130624A (ja) | 1981-11-04 | 1983-12-26 | 真空用アルミニウム製中空押出形材の製造法 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56177552A JPS5919769B2 (ja) | 1981-11-04 | 1981-11-04 | 真空用アルミニウム製中空押出形材の製造法 |
| JP58249760A JPS59130624A (ja) | 1981-11-04 | 1983-12-26 | 真空用アルミニウム製中空押出形材の製造法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56177552A Division JPS5919769B2 (ja) | 1981-11-04 | 1981-11-04 | 真空用アルミニウム製中空押出形材の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59130624A JPS59130624A (ja) | 1984-07-27 |
| JPS6137005B2 true JPS6137005B2 (ja) | 1986-08-21 |
Family
ID=26498063
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58249760A Granted JPS59130624A (ja) | 1981-11-04 | 1983-12-26 | 真空用アルミニウム製中空押出形材の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59130624A (ja) |
-
1983
- 1983-12-26 JP JP58249760A patent/JPS59130624A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59130624A (ja) | 1984-07-27 |
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