JPS6255925B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、複合材の押出成形法に係り、特にセ
ラミツク材料とアルミニウム若しくはその合金か
らなる複合ビレツトから、目的とする複合材を押
出成形する方法に関するものである。

従来から、セラミツクとアルミニウム若しくは
その合金との複合材料から長尺状の所定の形状物
を形成せしめることについて、種々検討が行なわ
れてきているが、現在の一般の技術水準では、そ
のような複合材料からなる複合ビレツトをそのま
ま押出機のコンテナ内に挿入し、直接押出手法に
より押出成形しようとしている。

しかしながら、そのような複合ビレツトをその
まま直接押出成形する方法にあつては、複合ビレ
ツト自体が非常に硬く、加工性に劣るセラミツク
を含むものであるところから、その押出時にダイ
スベアリング部が摩耗、損傷する問題があり、ま
た押出時に、形成される複合材に対して表面の肌
荒れや割れの問題を惹起するのである。しかも、
かかる直接押出方法は、ビレツト外周部とコンテ
ナとの摩擦を生ぜしめるところから、ビレツト中
心部がその外周部よりも材料の流れが速く、これ
によつて樅の木状の割れが発生する問題を内在し
ており、そしてこの割れが発生するために、その
押出速度を高めることができず、生産性を向上さ
せることは著しく困難であつたのである。

ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景に
して為されたものであつて、その目的とするとこ
ろは、セラミツクとアルミニウム若しくはその合
金からなる複合ビレツトから、目的とする複合材
を押出成形するに際して、その押出ダイスベアリ
ング部の摩耗、損傷を防止しつつ、押出後の複合
材（製品）の表面肌荒れや割れを効果的に阻止し
て、その品質を高め、更にはその生産性を向上し
得る方法を提供することにある。

すなわち、本発明は、かかる目的を達成するた
めに、セラミツク材料とアルミニウム若しくはそ
の合金からなる複合ビレツトを、アルミニウム若
しくはその合金製の円筒状容器に密に収容して覆
蓋せしめた後、所定の間接押出装置のコンテナに
装填せしめ、そしてそれらコンテナとビレツト収
容容器との間に相対変位が実質的に惹起されない
ようにして、所定のダイスを通じて間接押出せし
めることにより、前記容器が表皮部分となつた、
前記複合ビレツトの所定形状の押出物を形成する
ようにしたことを特徴とするものである。

このように、本発明手法によれば、セラミツク
材料とアルミニウム若しくはその合金からなる所
定の複合ビレツトを、間接押出手法にて押し出す
と共に、かかる複合ビレツトを容器内に収容して
押出成形するものであるところから、デツドメタ
ル部が微少となり、そして該複合ビレツトの外表
面を覆う容器が、同時に、該複合ビレツトと共に
押し出されて、押出し材（製品）の表皮として残
り、その表面を構成するようになるのであつて、
従来の直接押出法の如く、押出操作によつて容器
材料が複合ビレツト内に入り込むようになる押出
し品とは異なり、その表皮の巻込み等の問題が全
く生じず、それ故得られた押出し品を、表面切削
等の機械加工にて簡単に除去することができ、以
て目的とする長尺状の複合材を有利に得ることが
できることとなつたのである。

また、このように、複合ビレツトは、その表面
を良加工性材料であるアルミニウム若しくはその
合金製の円筒状容器にて覆われた状態で押し出さ
れることとなるために、押出しダイスのベアリン
グ部が、複合ビレツトを構成するセラミツク材料
に接触することがなく、それ故に、かかる押出し
ダイスの摩耗、損傷が効果的に阻止され得、そし
てまたそのような容器材料からなる表皮の介在に
よつて、ダイスと成形される複合材との間の摩擦
による該複合材の表面肌荒れや割れ等が、効果的
に阻止され得ることとなつたのであり、またこの
間接押出法によりビレツト中心部と外周部との間
の材料の流れの差が小さくなつて、従来の如き樅
の木状の割れ等も効果的に抑制され得ることとな
つたのである。

そして、このようなダイス摩耗や押出し材たる
複合材の割れ等の問題が、効果的に解消され得た
ために、その押出し速度を上げることが可能とな
り、以てその生産性を著しく向上せしめ得ること
となつたのである。

ところで、かかる本発明において用いられるセ
ラミツク材料、例えば粉末、長繊維、短繊維、ウ
イスカーなどとアルミニウム若しくはその合金か
らなる複合ビレツトは、一般に、そのようなセラ
ミツク材料とアルミニウム若しくはその合金粉末
との混合物を圧縮成形して得られる円柱状の圧縮
成形体であるが、また溶湯鍛造手法にて得られ
る、セラミツク材料の所定の成形体にアルミニウ
ム若しくはその合金溶湯を含浸せしめてなるもの
等も、好適に用いることができる。なお、このよ
うな複合ビレツトを構成するセラミツク材料は、
適度の大きさにおいて用いられて、アルミニウム
若しくはその合金に混和されることとなるが、一
般に、粉末にあつては0.1μｍ〜100μｍ程度の大
きさ（粒径）において、また長繊維にあつては太
さ：0.1μｍ〜100μｍ程度の寸法において、更に
短繊維にあつては、太さ：0.1μｍ〜100μｍ、長
さ：１μｍ〜50mm程度の寸法において、更にまた
ウイスカーにあつては太さ：0.1μｍ〜10μｍ、
長さ：１μｍ〜100μｍ程度の寸法において、そ
れぞれ用いられることとなる。更にまた、このセ
ラミツク材料は、通常容量基準で50％以下、特に
10〜30％程度の割合でビレツト中に存在せしめら
れるものである。

そして、このようなセラミツク材料とアルミニ
ウム若しくはその合金からなる複合ビレツトは、
所定のアルミニウム若しくはその合金からなる円
筒状容器に密に収容されて、覆蓋せしめられ、以
てその全面が完全に被覆された状態とされるので
ある。

例えば、第１図及び第２図ａ，ｂにおいて、そ
の一例が示されているが、そこにおいて円柱状の
複合ビレツト２は、アルミニウム若しくはそ合金
製の円筒体４内に挿入され、その両端部が同様な
アルミニウム材料からなる円板状の蓋体６にて覆
蓋されており、これによつて複合ビレツト２は、
完全にその全面がアルミニウム若しくはその合金
材料にて覆われた構造となるのである。

なお、この円筒体４及び蓋体６の材質として
は、アルミニウム又はその合金であれば、何れを
も使用可能であるが、特にA6063，A1050等の押
出性が良好な材質のものを選ぶことが望ましい。
また、円筒体４の筒壁部の肉厚は一般に１〜５mm
程度とされ、その軸方向の長さは、複合ビレツト
２の長さと蓋体６の厚さとの和に略等しくされる
ようになつている。

また、かかる円筒体４の両端部を覆蓋する蓋体
６は、一般に１〜５mm程度に板厚のものとされ、
その外径は、円筒体４の内径よりも0.2〜0.5mm程
度小さくなるようにされている。これは、蓋体６
の円筒体４端部への嵌込み易さと、円筒体４内の
気体（主として空気）が押出し時に外部に排出さ
れ得るようにするためである。

さらに、このように円筒体４と蓋体６にて構成
される容器内に装入される複合ビレツト２は、押
出し後の表皮の偏心を防ぐために、それら円筒体
４や蓋体６の面との間のクリアランスができるだ
け小さくなるように密に挿入、位置せしめられる
こととなる。そして、一般に、それらの間のクリ
アランスは、0.5mm以下とされることとなる。ま
た、複合ビレツト２を円筒体４内に挿入し、両端
部を蓋体６にて覆蓋せしめた後、それらを固定す
るために、円筒体４の端部と蓋体６との間のクリ
アランス部を複数箇所（ここでは３点）溶接せし
めるのである。なお、第２図において、８はその
溶接部である。

次いで、このように、円筒状４内に密に収容さ
れた複合ビレツト２は、その押出成形加工のため
に、300〜500℃の温度に予熱せしめられることと
なる。このビレツト２の加熱温度は、一般に母材
アルミニウムの押出前の予熱温度となるものであ
る。そして、このように予熱された複合ビレツト
２の収容容器４，６は、例えば第３図に示される
ように、所定の間接押出装置のコンテナ１０のビ
レツト装填孔１２内に装填せしめられる。また、
このビレツト装填孔１２内には、目的とする複合
材の押出形状を与えるダイス１４が予めセツトさ
れている。そして、このダイス１４に対して上記
装填された複合ビレツト２収容容器４，６が、押
盤１６を介して、ステム１８にて加圧せしめられ
て、押出が開始されるのである。そして、この加
圧押出の際、コンテナ１０は、図示の如く別駆動
による移動機構によつて、矢印方向の押出し方向
にステム１８と等速度にて移動せしめられ、これ
によつてコンテナ１０のビレツト装填孔１２の内
面とビレツト収容容器、具体的には円筒体４の外
面との間に相対変位が実質的に惹起されないよう
にして、間接押出が行なわれるのである。

従つて、このような複合ビレツト２を収容した
容器４，６の間接押出にあつては、コンテナ１０
のビレツト装填孔１２の内面との間において摩擦
力は働らかず、またダイス１４とこれに押圧され
るビレツト収容容器の前端との当接部に形成され
るデツドメタル部が微少となることとなり、これ
によつてビレツト収容容器を構成する蓋体６や円
筒状４が、押圧力によつて変形作用を受ける複合
ビレツト２に混じり込まないようになり、かかる
円筒体４や蓋体６の構成材料が、そのまま、ダイ
ス１４から押し出される複合材２０（押出し材）
の表皮２２として、その全面に残り、以て表皮２
２の巻込みがない複合材２０を効果的に得ること
ができるのである。なお、この複合材２０の表面
を覆う表皮２２は、適当な機械加工、例えば表面
切削等によつて簡単に除去することができ、それ
故それによつて、必要に応じて、目的とする形状
のセラミツク材料とアルミニウム若しくはその合
金のみからなる所定形状の長尺状の複合材２０
を、取り出すことができるのである。

また、かかる本発明手法に従えば、ビレツト装
填孔１２面とビレツト収容容器４，６との間の相
対変位がなく、摩擦力が働らかないところから、
ビレツト中心部と外周部との間の材料の流れの差
が小さく、それ故樅の木状の割れが防止され得る
ものであり、更には複合ビレツト２と、ビレツト
装填孔１２或いはダイス１４との間には、ビレツ
ト収容容器、即ち円筒体４や蓋体６が介在せしめ
られて、該複合ビレツト２と共に、押出成形を受
けるものであるところから、押出ダイス１４の摩
耗損傷や得られる複合材２０の表面肌荒れ、割れ
等の問題が効果的に解消され得ることとなつたの
である。

なお、本発明は、上記例示の具体例にのみ限定
して解釈されるものでは決してなく、本発明の趣
旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基
づいて種々なる変更、修正、改良等を加え得るも
のであつて、そのような実施形態のものをも含む
ものであること、また、言うまでもないところで
ある。

例えば、上例の複合ビレツト２を収容するため
の容器としては、円筒体４とその両端部に嵌め込
まれる二つの円板状の蓋体６，６とから構成され
るようになつているが、これに代えて、有底円筒
状の筒体を用い、これに一つの蓋体を組み合わせ
たものであつても良いことは勿論である。また、
ダイス１４から押し出される長尺の複合材２０
は、一般に丸棒形状を為すものであるが、また、
その他の断面形状を為すものであつても何等差支
えないものである。

さらに、間接押出手法にあつても、前例の如く
コンテナ１０とステム１８とを等速度に移動せし
める方式に代えて、それらコンテナ１０及びステ
ム１８を固定して、ダイス１４をステム１８に向
かつて押圧せしめる方式、換言すればダイス１４
が第３図において左方に移動せしめられる方式を
採用することも可能である。

また、本発明手法に従つて得られる複合材はそ
のまま（表皮２２が付いたまま）の状態で使用さ
れる他、前述の如く表皮が除去された状態におい
ても使用され得るものであり、更には前記押し出
された複合材には、適当な熱処理や焼結などの操
作も必要に応じて適宜に加えられるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にて用いられる複合ビレツトを
使容した容器の分解図を示し、第２図ａはそのよ
うな複合ビレツト収容容器の縦断面説明図であ
り、第２図ｂはその左側面図であり、第３図は本
発明に従う間接押出の一形態を示す断面説明図で
ある。 ２：複合ビレツト、４：円筒体、６：蓋体、
８：溶接部、１０：コンテナ、１２：ビレツト装
填孔、１４：ダイス、１６：押盤、１８：ステ
ム、２０：複合材、２２：表皮。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ セラミツク材料とアルミニウム若しくはその
   合金からなる複合ビレツトを、アルミニウム若し
   くはその合金製の円筒状容器に密に収容して覆蓋
   せしめた後、所定の間接押出装置のコンテナに装
   填せしめ、そしてそれらコンテナとビレツト収容
   容器との間に相対変位が実質的に惹起されないよ
   うにして、所定のダイスを通じて間接押出せしめ
   ることにより、前記容器が表皮部分となつた、前
   記複合ビレツトの所定形状の押出物を形成するよ
   うにしたことを特徴とする複合材の押出成形法。 ２ 前記複合ビレツトが、セラミツク材料とアル
   ミニウム若しくはその合金粉末との混合物から得
   られた圧縮成形体である特許請求の範囲第１項記
   載の押出成形法。 ３ 前記複合ビレツトが、溶湯鍛造手法にてセラ
   ミツク材料に所定のアルミニウム若しくはその合
   金溶湯を含浸せしめてなるものである特許請求の
   範囲第１項記載の押出成形法。