JPS6341648B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は線、条及び相当長の他の細長い物体を
生産するための金属の連続押出に関する。 英国特許第1370894号（英国原子力公社）には
金属加工工業でコンフオーム法として知られる方
法が記載され、この方法は材料係合のために第一
部材より広い表面積のある第二部材と前記第一部
材の間に形成された通路で、その通路は一端から
離れた封鎖端と、前記封鎖端と組合つた少なくと
も一個のダイオリフイスを有するもので、前記通
路の前記一端に金属を送る工程と、第二部材の表
面を形成する通路を第一部材の表面を形成する通
路に対してダイオリフイスを前記一端から前記封
鎖端に向く方向に動かして、第二部材の表面を形
成する通路の摩擦抗力が前記材料を通路並びにダ
イオリフイスを通して実質上完全に引張るように
させる工程からなつている。 コンフオーム法の実用上通常の応用において
は、前記通路は弧状で、第二部材はその面に形成
された溝付の車輪でこの溝に第一部材が突入し、
封鎖端は第一部材から突出し（必然的間隙から離
れて）実質的に溝を埋める当接部材で形成されて
いる。 金属は棒の形で送られる必要なく粒状の形で送
られることが直ぐ分る。 銅の場合本発明者の興味を惹くことは、コンフ
オーム法で供給された棒からの押出しが通常の引
抜法と相当競合しないことのために、粒状で送込
みをすることであつた。 粒状の銅は試験的な規模でコンフオーム法によ
り押出されたが、このようにすることにおいて機
械に発生する力は材料と設計技術の限界となり、
高度な研究集団によつても一時間以上の間満足す
る押出状態を保つことが難かしいことが証明され
ているし、それ故に少なくとも８時間交代で職場
の生産労働者の監督のもとで中断なしに行なわれ
るようになる迄は、この方法は営利本位の実用に
対して採用されるとは考えられえない。 本発明者は、少なくとも粒状物の供給におい
て、押出を行なうに要する有効力が加工工程に対
し簡単であるが極めて重要な改善をすることによ
り、実質的に軽減されうること、および粒状銅が
加工される場合に、運転上の信頼性と継続性にお
いてかなりな改善をもたらすことを見出した。 本発明の一態様によれば弧状の第一部材と周面
に形成された周溝を有する車輪の形の第二部材の
間で入口端から出口端に到る通路を形成し、溝で
作られた通路面が入口端から出口端に移動する方
向に車輪が回転する間に前記溝中に第一部材は突
出しており、金属（好ましくは粒状金属）を入口
で前記通路に供給し、通路端で通路を横断してい
る前記第１部材が突出した当接部材に又は、当接
部材に隣接して置かれた少なくとも一個のダイオ
リフイスを通して前記通路から金属を押出す連続
摩擦作動の押出方法は前記当接部材は（通路端を
封鎖するに足る大きさに代つて）通路より実質的
に小さい断面のもので当接部材と溝面の間に実質
的間隙を残し、前記金属は前記溝面に粘着して金
属の相当部分（作業間隙を通し不可避的フラツシ
ユ漏洩とは別個で）が前記間隙を通して押出さ
れ、該金属が入口端で通路に再度入るよう溝内に
ライニングとして残り、その間残りの金属がダイ
オリフイスから押出されることを特徴としてい
る。 本発明の他の態様によれば弧状の第一部材と周
面に形成された周溝を有して該溝に第一部材が突
出している車輪上の第二部材との間で入口端から
出口端へ延びている通路と、前記車輪を溝で形成
された面が入口端から出口端に移動する方向に回
転させる手段と、通路から材料を押出すため通路
の出口端で通路を横切つている当接部材に又は当
接部材に隣接して置かれた少なくとも一個のダイ
オリフイスとを具えた連続摩擦作動の押出装置
は、前記当接部材が（通路の端を封鎖するに足る
大さに代つて）通路よりも実質的に小さい断面の
ものであり、当接部材と溝面の間に実質的間隙を
残して該間隙を通して金属の相当部分が使用中に
押出され入口端で通路に再度入るようライニング
として溝に残ることを特徴としている。 概して金属を溝面に適当に接着させるには特別
の事前の対策は、必要ではないが、或る金属に対
しては車輪と加工の材料及び寸法を注意深く選択
する必要がある。 本発明においては、ホイル（車輪形の第二部
材）のスタート時の回転においてのみ溝面に金属
が接着してリングが形成するために金属が消費さ
れる。その後リングを形成するために要する同じ
量の金属が再生利用により供給される。構内の金
属はダイオリフイスを通して押出されると共に、
当接部材と溝との間の間隙を通してその間隙に相
当する部分が押出される。溝内に形成される金属
のリングは上記ホイルの回転毎に再形成される
が、金属リングの表面が露呈されるのは数秒以内
で、金属リング表面に発生する酸化物フイルムは
殆んど無視しうる程度に少なく、従つて金属粒間
の結合にも、押出された銅材料の要求される電気
的特性にも全く問題をおこさない。 材料を溝面に接着させ押出しの有効力を最小に
するためには当接部材は（通路から押出される材
料と接触する）周長での断面が有効溝断面の周長
より実質的に短かいことが好ましく、当接部材は
緩やかに湾曲しているのが好ましい。後記する多
くの理由で、本発明者は方形溝又はほぼ方形溝に
半円形端又は他の円形端付の当接部材を用いるこ
とを選ぶのがよい。 上記のように半円状断面の当接部材を用いるこ
とは方形又はほぼ方形の溝に用いられると多くの
すぐれた利点である。 先ず当接部材の断面積に対する周囲の長さの割
合を最小にし、これが当接部材のぐるりを流れる
金属の剪断に費やされる全エネルギーの比率を少
なくするようにする。 次にこの様に形を組合せると等間隙の他の形以
上に所定の生産割合に対してトルク要求上相当の
軽減をなしとげることが分つた。この驚くべき結
果は一部は巾２ａ高さ２ｂの矩形当接部材の組織
系における縦力平衡の考察にもとずく近似計算で
説明された。 弾性応力と塑性応力の平衡を注目し、公知の応
力／歪の関係を用いると一般化したラプラス方程
式を導くことができ、この方程式は当接部材面に
隣合う区域の何れかの位置にある金属の変位を想
定するものである。適当な周辺条件でこの方程式
を解くと次式が導かれる。 ここにＵ（ｘ、ｙ、ｚ）は（当接部材面から垂
直に測つた）座標ｘ、（当接部材の中心線から横
に測つた）座標ｙ、（当接部材の中心から放射状
に測つた）座標ｚの点における変位である。βと
γは押出されている特殊金属の弾性特性常数と塑
性特性常数、Ｋは当接部材の周における剪断応
力、Ｃは、周辺条件を表わす常数である。 押出口に近接した圧力が金属の特性押出圧pe
に等しくなければならないとし、押出口と当接部
材基部の中心間の僅少の圧力差を省略すると、座
標ｙ、ｚ点で当接部材の圧力Ｐ（ｙ、ｚ）はほぼ
次の値になる。 Ｐ（ｙ、ｚ）＝Pe ＋2K／πγ｛tanh^-1（sinπz／2b−1n｜cosπy／2a｜
｝ 括弧内の項は逆符号であり、その大きさはｙが
ｂにｘがａに近付くと夫々急速に大きい値に増加
する。当接部材上の全体の推力 ∫^+a _y=-a∫^+b _x=-bＰ（ｙ、ｚ）dy・dz はｙとｚが同時に大きい区域部分をなくすことで
効果的に減少される。 第三に、別個の隅に生ずる応力集中と流れの乱
れを除くために緩やかな曲面形が望ましく、半円
形はこの点から最適であるばかりでなく、製作上
最も単純で経済的な緩曲形である。 押出の金属が酸化され易いと車輪上の材料再循
環を保護するため（例えば窒素という）適当な非
酸化ガス雰囲気を用いることが望ましい。 本発明の第二の利点は溝面の接着材は掴みをよ
くし、発生するフラツシユ量が減らされ、更に金
属が車輪材料より高い熱伝導性のものであると、
熱応力が減らされる。 本発明は一例として、添付図面と共に更に記載
される。 通常のコンフオーム機械（第１図と第２図）に
は比較的大径の車輪１が矩形溝２をつけて作ら
れ、この溝は三側面が押出通路３となつている。
第四側面は（僅かに小部分しか示してない）シユ
ー４と当接部材５を含む組立体で作られている。 ダイ部材７には半径方向押出オリフイス６が作
られている。（このダイ部材は当接部材又はシユ
ーの何れかと一体であるが別個のものであるのが
好ましい）。又ダイオリフイスは当接部材を貫通
して切線方向に形成されている。シユー、当接部
材、ダイ部材は高強度材料のもので、（図示しな
い）強力支持部材で正しく保持され、通常冷却手
段が具つている。通常間隙ｘは車輪半径の不可避
的許容範囲と一致して最小値に設定されている。
例えば巾9.6mm、深さ14mmの矩形車輪溝のある代
表的機械では間隙は最低0.05mm最高0.25mmとして
指定される。更にこの狭い間隙に現われた金属フ
ラツシユを車輪からはぎ取るためスクレーパー８
が設けられて、この金属フラツシユが車輪の周り
に担持されて、加工通路に再度挿入される。 本発明の機械では前例と直接比較して間隙ｙ
（第３図）は単なる加工間隙を設けるに要するも
のより相当大きく、最も近接した場所でも通常１
mmよりは狭くなつていない。第３〜８図の例では
当接部材１１は第４図のように半円形で（同じ車
輪溝に対して）提案の間隙ｙは1.5乃至２mmの範
囲で当接部材の巾に対する平均間隙は凡そ3.7mm
である。その結果金属の相当部分が当接部材１１
と車輪１の間の間隙を層１２の形で押出され、こ
のものは車輪１に接着してその周りに留つてやが
て加工通路３に再度入る。 第５図に明示するように、当接部材の曲面１３
は長さ方向にテーパ付けされ、加工される金属と
曲面との接触面積を適当な力と一致して少なくし
ている。テーパー角２度が最適と考えられる。 第７，８図に示すようにダイ部材の形は（環状
のダイ挿入の形となつている）ダイオリフイス１
５を具えた単純なブロツク１４で、反対側に端ぐ
り１６で広げられて押出し製品の周りに間隙を作
る。 第４図の半円形断面が好ましいが、実質的間隙
を具えた他の形の当接部材も用いられる。実施例
は次のように図示上之等のものを含んでいる。 第９図に１７で示すように溝底から間をおいて
丸味のある各部の簡単な矩形のもの、 第１０図に１８で示す大きく丸みをつけた矩形
のもの、 第１１図に１９で示す半楕円のもの、 第１２図に２０で示す放物片のもの、 第１３図に２１を示す丸みをつけた三角形のも
の、 実施例 １ バブコツク、ワイヤ、エクイツプメント、リミ
テツドより供給された型式“2D”のコンフオー
ム機械は第１，２図に示す形の溝と当接部材を有
していた。この型式のコンフオーム機械はアルミ
ニウム押出用に設計され、その任務として満足に
操業されたと報告されている。 この機械が直径２mmの単線を作るために粒状銅
（平均粒の大さ３mmのさい断状で電気伝導品級の）
周囲温度で供給された時、押出を行なうに要する
有効力（毎分約５回の車輪速度を保つよう加えら
れたトルクにより測つた）は31−37KNmの範囲
で大きく変動した。22回の短かい試運転で13回が
モーターの立往生で停止、２分以内で他の破壊が
あつた。残りは送りの限界によつて約10分後に停
止された。当接部材を第３，４図に示す形に変形
した後は押出力は約26KNmで安定されて一時間
の連続運動（採用機械の能力に制限され）が直ぐ
達成された。 実施例 ２ 厳密な比較試験のため第１例で用いたと同じ機
械が４個の別個の当接部材で運転された。 (i) 通常のブロツクの矩形当接部材 (ii) （第９図のように小さい丸み角付のもので）
約1.1mmの均一間隙を残した高さの低い矩形当
接部材 (iii) 第３，４図の半円状当接部材 (iv) 第１１図の楕円に近似する当接部材 この機械には出力比率を制御するよう車輪速度
に対し充分に維持されたホツパーを通し同じ粒度
にさい断した銅粒が送込まれ、車輪速度は２mm径
の線を毎秒2mの生産量に達成するに要した何れ
の値にも調節された。 次表は当接部材の本質的寸法で各種の当接部材
で特定した生産量を達成するに要した速度、トル
ク、動力を示す。

【表】 表の結果は本発明を用いることによつて行なわ
れた低いトルクを明らかに示し、動力消費に実質
的増加を伴わずして大にトルクを減らしたことで
半円形当接部材(iii)の目立つた優秀性を見せてい
る。 広い間隙の故に楕円当接部材(iv)は動力消費は多
かつたがまさに低トルクを確保したことが分る。
これは一部には当接部材の側面でフラツシユ形成
の増加比率によるものであろう。車輪溝の深さを
深くして性能が多分改造されたが、半円形当接部
材(iii)で得た結果がこの場合良かつたとは信じられ
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は通常のコンフオーム機械の略図で当接
部材とダイを側面図、車輪の一部を断面図で示
す。第２図は第１図の−線による断面図、第
３図と第４図は夫々第１，２図に対応して本発明
による装置の形状を示した図、第５図と第６図は
当接部材を相互に垂直に見た図、第７図と第８図
はダイ部材を相互に垂直に見た図、第９図乃至第
１３図は第２図と第４図に対応して本発明の他の
形を示した図である。 １：車輪、２：溝、３：押出通路、４：シユ
ー、５：当接部材、６：押出オリフイス、７：ダ
イ部材、８：スクレーパー、１１，１７〜２１：
当接部材、１２：層、１３：湾曲面、１４：単一
ブロツク、１５：ダイオリフイス、１６：端ぐ
り。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 弧状の第一部材と周面に形成された周溝を有
   する車輪形状の第二部材との間で入口端から出口
   端に伸びる通路を形成し、前記溝で作られた通路
   の面が入口端から出口端に移動する方向に前記車
   輪が回転する間前記第一部材が溝内に突出してお
   り、前記入口端で通路に金属を供給して出口端で
   通路を横切つている前記第１部材から突出した当
   接部材に又は当接部材に近接して配置された少な
   くとも一個のダイオリフイスを通して前記金属を
   通路から押出すようにした連続摩擦作動押出方法
   において、前記当接部材は通路より実質的に小さ
   い断面のものであり、当接部材と溝面の間で実質
   的間隙を残し且つ前記金属が溝面に接着されうる
   ものであり、金属の相当部分が間隙を通して押出
   され、該金属が入口端で通路に再度入るように前
   記溝にライニングとして残りその間残余の金属が
   ダイオリフイスを通して押出されることを特徴と
   した連続摩擦作動押出方法。 ２ 前記金属が銅である特許請求の範囲第１項に
   記載の方法。 ３ 前記金属が銅で粒状形で供給されてなる特許
   請求の範囲第１項に記載の方法。 ４ 弧状の第一部材と周面に形成された周溝を有
   する車輪状で前記溝内に第一部材が突出している
   第二部材との間で入口端から出口端に延びる通路
   と、前記溝で作られた通路面が入口端から出口端
   に向け移動する方向に前記車輪を回転させる手段
   と、前記入口端で通路に金属を供給する手段と、
   前記金属から材料を押出すため通路の出口端で通
   路を横切つた前記第１部材から突出した当接部材
   に又は当接部材に隣接して置かれた少なくとも１
   個のダイオリフイスとよりなる連続摩擦作動押出
   装置において、前記当接部材は通路より実質的に
   小さい断面のもので、当接部材と溝面の間で実質
   的間隙を残し、該間隙から相当部分の金属が押出
   され、使用上溝にライニングとして残り、再度入
   口端で通路に入ることを特徴とした連続摩擦作動
   押出装置。 ５ 前記当接部材は、有効溝断面の周長より実質
   的に短かい周長の断面を有してなる特許請求の範
   囲第４項に記載の装置。 ６ 前記当接部材の横断面における溝底に対面す
   る面が緩やかに湾曲してなる特許請求の範囲第５
   項に記載の装置。 ７ 前記当接部材が実質的半円の断面である特許
   請求の範囲第４項に記載の連続摩擦作動押出装
   置。