半中空形材製造用押出ダイス
【課題】トング開口部の幅寸法の精度が高い半中空形材を製造可能な半中空形材製造用押出ダイスを提供する。
【解決手段】押出ダイス１は、半中空形材８を成形する成形孔３と、半中空形材３のトング部82を成形するトング部成形部22と、半中空形材８のトング開口部83を成形するトング開口部成形部23と、成形孔３の上流側に設けられたウエルドチャンバ51とを有する。ウエルドチャンバ51内に、ダイス本体２のトング部成形部22の上流側に対応してダミー成形部６が設けられている。トング開口部成形部23の幅寸法Ｗ2が半中空形材８のトング開口部83の幅寸法Ｗ1よりも大きく設定されている。
【解決手段】押出ダイス１は、半中空形材８を成形する成形孔３と、半中空形材３のトング部82を成形するトング部成形部22と、半中空形材８のトング開口部83を成形するトング開口部成形部23と、成形孔３の上流側に設けられたウエルドチャンバ51とを有する。ウエルドチャンバ51内に、ダイス本体２のトング部成形部22の上流側に対応してダミー成形部６が設けられている。トング開口部成形部23の幅寸法Ｗ2が半中空形材８のトング開口部83の幅寸法Ｗ1よりも大きく設定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半中空形材を押出加工により製造する際に用いられる半中空形材製造用押出ダイス、及び該押出ダイスを用いた半中空形材の製造方法に関する。
【０００２】
なお本明細書において、上流及び下流とは、それぞれ押出方向に対し上流及び下流を意味している。
【背景技術】
【０００３】
周壁に長さ方向に沿ってスリット状のトング開口部（周壁開口部）を有する断面略Ｃ字状の半中空形材を押出加工により製造するには、押出ダイスとしてソリッドダイスを用いる方法が周知である。
【０００４】
特開２０００−１７６５３６号公報（特許文献１）に示すように、ソリッドダイスは、その中央部に半中空形材を成形する成形孔が設けられている。この成形孔の内側には半中空形材の空所であるトング部を成形するトング部成形部が配置されている。さらに、このトング部成形部が、半中空形材のトング開口部を成形するトング開口部成形部（片持ち支持部）にてダイス外周部と一体に繋がっている。すなわち、トング部成形部は、ダイス外周部にトング開口部成形部を介して片持ち状に支持されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１７６５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このようなソリッドダイスを用いて半中空形材を製造するに際して、半中空形材のトング比が大きいような場合には、トング開口部成形部におけるトング部成形部の片持ち支持力（トング開口部成形部の強度）が弱くなるため、押出加工中に、トング部成形部に作用する押出荷重によって、トング開口部成形部において破損を起こす可能が高くなり、十分な耐久性を得ることが困難であった。
【０００７】
さらに このようなソリッドダイスを用いて半中空形材を製造する場合、押出材料が押出ダイスの成形孔を通過する際に押出材料が押出ダイスのトング開口部成形部から抵抗を受け、そのため、押出ダイスの成形孔におけるトング開口部成形部両側の部分を通過する押出材料の流速が、押出ダイスの成形孔の他の部分を通過する材料の流速よりも遅くなる。その結果、得られる半中空形材のトング開口部の幅寸法が、ダイスのトング開口部成形部の幅寸法よりも小さくなってしまうという問題が発生していた。
【０００８】
なお従来では、ダイスのベアリング長さに差をつけることでこの問題を解決しようとしていたが、この方法では、得られる半中空形材の寸法ばらつきが大きくなるという難点があった。
【０００９】
本発明は、上述した技術背景に鑑みてなされたもので、その目的は、十分な耐久性を備え、高品質の半中空形材を製造することができ、更に、トング開口部の幅寸法の精度が高い半中空形材を製造することができる半中空形材製造用押出ダイス、及び該押出ダイスを用いた半中空形材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は以下の手段を提供する。
【００１１】
［１］ 半中空形材を成形する成形孔と、半中空形材のトング部を成形するトング部成形部と、半中空形材のトング開口部を成形するトング開口部成形部と、前記成形孔の上流側に設けられたウエルドチャンバと、上流側から前記ウエルドチャンバにかけて押出方向に沿って貫通し且つ周方向に間隔をおいて設けられた複数のメタルホールと、周方向に隣り合うメタルホール間にそれぞれ設けられた複数のブリッジとを備え、前記各メタルホールから導入された押出材料が前記ウエルドチャンバを介して前記成形孔を通過するようにした半中空形材製造用押出ダイスであって、
前記ウエルドチャンバ内に、前記トング部成形部の上流側に対応してダミー成形部が設けられるとともに、
前記トング開口部成形部の幅寸法が、半中空形材の前記トング開口部の幅寸法よりも大きく設定されていることを特徴とする半中空形材製造用押出ダイス。
【００１２】
［２］ ダイス本体と、前記ダイス本体の上流側に設けられるホールプレートとを備えており、
前記ダイス本体は、前記成形孔と前記トング部成形部と前記トング開口部成形部とを有し、
前記ホールプレートは、前記メタルホールと前記ブリッジを有している前項１記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００１３】
［３］ 前記ダミー成形部は、前記トング部成形部に対し非固定状態となっている前項１又は２記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００１４】
［４］ 前記ダミー成形部の下流側端面は、前記トング部成形部の上流側端面よりも面積が小さく設定されている前項１〜３のいずれかに記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００１５】
［５］ 上流側から押出方向に沿って見た正面視状態において、前記ダミー成形部の輪郭線が、前記トング部成形部の輪郭線よりも径方向内側に配置されている前項１〜４のいずれかに記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００１６】
［６］ 前項１〜５のいずれかに記載の押出ダイスを用いて半中空形材を押出加工により製造することを特徴とする半中空形材の製造方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は以下の効果を奏する。
【００１８】
前項［１］の押出ダイスでは、トング部成形部の上流側に対応してダミー成形部が設けられているため、押出加工時に、押出材料がダミー成形部の外周側に流動することにより、押出材料がトング部成形部の主要部に圧接せず、トング部成形部に作用する押出荷重が軽減される。このため、その押出荷重によりトング開口部成形部が破損する可能性を低く抑えることができ、耐久性を向上させることができる。
【００１９】
さらに、押出ダイスのトング開口部成形部の幅寸法が、所望する押出製品としての半中空形材のトング開口部の幅寸法よりも大きく設定されている。そのため、この押出ダイスを用いて半中空形材を製造することにより、得られる半中空形材のトング開口部の幅寸法が、ダイスのトング開口部成形部の幅寸法よりも小さくなって、所望する半中空形材のトング開口部の幅寸法に近づく。その結果、半中空形材のトング開口部の幅寸法の精度が高くなる。
【００２０】
前項［２］の押出ダイスでは、製品形状を決定するベアリング部がダイス本体側に集約されているので、互いに組み合わされる雌型（ポートプレート）及び雄型（ホールプレート）から構成されるポートホールダイス等のホローダイスに比べて、内周側及び外周側ベアリング面間の位置調節等、ベアリング部の寸法精度や形状の管理を精度良く簡単に行うことができ、高品質の半中空形材を簡単かつ確実に製造することができる。
【００２１】
前項［３］の押出ダイスでは、押出荷重によって押出ダイス（ホールプレート）に撓みが発生して、ダミー成形部が変位したとしても、その変位による悪影響がトング部成形部に及ぶようなことがなく、押出ダイスの耐久性をより一層向上させることができる。
【００２２】
前項［４］及び［５］の押出ダイスでは、所望するメタルフローを形成することができ、安定した押出加工を行えて、高品質の半中空形材をより確実に製造することができる。
【００２３】
前項［６］の半中空形材の製造方法によれば、トング開口部の幅寸法の精度が高い半中空形材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る押出ダイスを具備した押出加工装置を、半中空形材を製造している途中の状態で示す断面図である。
【図２】図２は、同押出ダイスの断面図である。
【図３】図３は、同押出ダイスのダミー成形部周辺を拡大した断面図である。
【図４】図４は、同押出ダイスの一部切欠き分解斜視図である。
【図５】図５は、同押出ダイスを上流側から見た正面図である。
【図６】図６は、同押出ダイスのダイス本体を上流側から見た正面図である。
【図７】図７は、同押出ダイスのホールプレートを下流側から見た背面図である。
【図８】図８は、同押出ダイスを具備した押出加工装置を用いて製造される半中空形材の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
次に、本発明の一実施形態について図面を参照して以下に説明する。
【００２６】
図１において、１は本発明の一実施形態に係る押出ダイス、１０は押出ダイス１を具備した押出加工装置である。同図に示すように、この押出加工装置（半中空形材の製造装置）１０は、直接押出加工方式のものであり、本実施形態の押出ダイス１を始め、その他に、コンテナ１１、ステム１２等を具備するものである。
【００２７】
この押出加工装置１０において製造される半中空形材８は、図８に示すように、リップ溝型（リップチャンネル状）の形状を有しており、トング比が高い略Ｃ字状の断面形状に形成されている。
【００２８】
この半中空形材８の材質は、金属であり、本実施形態ではアルミニウム（その合金を含む。以下同じ）である。
【００２９】
この半中空形材８は、その内側に設けられ、かつ長さ方向（押出方向Ｅ）に延びるトング部（ボイド部）８２と、周壁に設けられ、かつ長さ方向に延びるスリット状のトング開口部（周壁開口部）８３とを備え、トング開口部８３を介してトング部８２が外部に開放されている。
【００３０】
図１〜７に示すように、本実施形態の押出ダイス１は、押出方向Ｅに対し下流側に配置されるダイス本体２と、上流側に配置されるホールプレート５とに分割されている。なお後に詳述するように、ホールプレート５は、ベアリング部を備えず、ダイス（雄型）として機能するものではないが、便宜上、ダイス本体２を雌型、ホールプレート５を雄型と称する場合もある。ダイス本体２及びホールプレート５は、例えば、ＳＫＤ６１、ＳＫＤ１１等のダイス鋼やセラミック製である。
【００３１】
押出ダイス１のダイス本体２は、図４及び６に示すように、その中央部に半中空形材８を成形する成形孔３が押出方向Ｅに貫通して設けられている。成形孔３の断面形状は、製造される半中空形材８の断面形状に概ね対応した形状の略Ｃ字状に形成されている。
【００３２】
なお本実施形態において、ダイス本体２は、図２及び３に示すように、成形孔３を構成する内周側ベアリング面３１及び外周側ベアリング面３２等の全てのベアリング部がダイス本体２に形成されるものであり、ソリッドダイスとして捉えることもできる。なお、内周側ベアリング面３１は半中空形材８の内周面を成形するものであり、外周側ベアリング面３２は半中空形材８の外周面を成形するものである。
【００３３】
ダイス本体２の成形孔３の径方向内側には、半中空形材８のトング部８２を成形するトング部成形部２２が配置されるとともに、このトング部成形部２２が、半中空形材８のトング開口部８３を成形するトング開口部成形部２３にてダイス本体２の外周部２１と一体に繋がっている。従って、トング部成形部２２は、ダイス本体外周部２１に片持ち支持部としてのトング開口部成形部２３を介して片持ち状に支持されている。なおトング開口部成形部２３は、トング部成形部２２の基端くびれ部として捉えることもできる。
【００３４】
トング部成形部２２の上流側端面（正面）は、軸心方向（押出方向Ｅ）に対し直交する平坦面に形成されている。このトング部成形部２２の断面形状（正面形状）は、半中空形材８のトング部８２の断面形状に対応して、コーナーの曲率半径が大きい略矩形状（四角形状）に形成されている。
【００３５】
また、図２に示すように、ダイス本体２の上流側端面（正面）における外周縁部には、上流側に突出する嵌合凸縁部２９が周方向（軸心回りの方向）に連続して形成されている。
【００３６】
一方、ホールプレート５は、下流側（背面側）の内部にウエルドチャンバ５１を有し、このウエルドチャンバ５１が下流側に開放されている。したがって、ウエルドチャンバ５１は成形孔３の上流側に成形孔３と連通して配置されている。さらにホールプレート５には、上流側端部がホールプレート５の上流側端面（正面）に開口し、下流側端部が上記ウエルドチャンバ５１に開口する複数のメタルホール５５が形成されている。各メタルホール５５の断面形状（正面視形状）は、略１／４円形に形成されており、このメタルホール５５が周方向に等間隔おきに４つ形成されている。
【００３７】
図４、５及び７に示すように、４つのメタルホール５５の各間の領域は、ブリッジ５３…として構成されており、周方向に互いに隣り合う２つのメタルホール５５、５５がブリッジ５３によって仕切られている。すなわち、周方向に互いに隣り合う２つのメタルホール５５、５５間にブリッジ５３が配置されている。
【００３８】
ホールプレート５における４つのメタルホール５５によって囲まれた部分は、押出ダイス１の軸心に沿って配置される軸心部５０として構成されている。この軸心部５０における下流側端部には、下流側方向に向けて突出する突出部６１が一体に設けられるとともに、この突出部６１の先端（下流側端部）が、図７に示すように背面視状態において矩形状のダミー成形部６として形成されている。このダミー成形部６は、トング部成形部２２とは別体に形成されており、またダイス本体２のトング部成形部２２に位置的に対応しており、ウエルドチャンバ５１内にトング部成形部２２の上流側にて該トング部成形部２２に対向した状態に配置されるとともに、後に詳述するように、トング部成形部２２に対し略相似形に形成されている。
【００３９】
ここで、このダミー成形部６を備えた本実施形態のホールプレート５と、周知のポートホールダイス（ホローダイス）のホールプレートとを比較した場合、本実施形態のダミー成形部６は、周知のホールプレートにおける雄型ダイス（マンドレル）と同じ位置に配置されるものではあるが、半中空形材８の製品形状を決定するベアリング部（内周側ベアリング面）を有するものではない。つまり、このダミー成形部６は、雄型ダイスの位置に配置されるものの、雄型ダイスとして機能することはないため、雄型ダイスのダミーとして捉えることができる。
【００４０】
なお本実施形態のダミー成形部６は、後に詳述するように、押出加工時において、主として、押出材料８１の流れ（メタルフロー）を制御して、トング部成形部２２に加わる押出荷重（圧力）を調整するものであり、流動制御部や圧力制御部と称するようにしても良い。
【００４１】
ダミー成形部６の下流側端面（先端面、背面）は、軸心方向（押出方向Ｅ）に対し直交する平坦面に形成されている。さらにこのダミー成形部６の断面形状（背面形状）は、ダイス本体２のトング部成形部２２の断面形状（正面形状）に対応して、コーナーの曲率半径が大きい略矩形状（四角形状）に形成されている。
【００４２】
さらにこのダミー成形部６は、図５に示すように正面視状態において、トング部成形部２２に対し一回り小さく形成されている（図３参照）。具体的には、正面視または背面視の状態において、トング部成形部２２の上流側端面（正面）の面積に対し、ダミー成形部６の下流側端面（背面）の面積の割合（百分率）、換言すれば、ダミー成形部６の背面によりトング部成形部２２の正面が隠蔽される割合（隠蔽率）が、６０〜９７％に設定するのが良く、より好ましくは７５〜９５％に設定するのが良い。すなわちこのダミー成形部６によるトング部成形部２２の隠蔽率が、小さ過ぎる場合には、後述するように、押出加工時におけるトング部成形部２２への押出荷重を十分に軽減させることができず、押出荷重によりトング開口部成形部２３が破損する可能性が高くなり、耐久性の低下を来すおそれがある。逆にダミー成形部６による隠蔽率が、大き過ぎる場合には、後述するように、押出加工時におけるメタルフローを適切に制御することが困難になり、安定した押出加工を行うことが困難になるおそれがある。
【００４３】
もっとも本発明においては、トング部成形部２２の圧力軽減効果のみを重要視する場合には、ダミー成形部６によるトング部成形部２２の隠蔽率を１００％以上に、つまりダミー成形部６の背面形状を、トング部成形部２２の正面形状よりも大きく形成するようにしても良い。さらに隠蔽率を１０５％以上にすれば、圧力軽減効果は、より一層高くなる。
【００４４】
ここで図６に示すように、本実施形態において、トング部成形部２２とトング開口部成形部２３との境界線は、成形孔３の内周側ベアリング面３１の両端部を結ぶ仮想の直線Ｌによって構成されている。従ってこの仮想の直線Ｌと、内周側ベアリング面３１とによって、トング部成形部２２の輪郭線（外周形状）が特定されるとともに、その輪郭線によって囲まれる領域がトング部成形部２２の領域となり、この領域の面積がトング部成形部２２の正面の面積と等しくなる。
【００４５】
さらに図６に示すように、トング長さ（仮想直線Ｌの長さ）としてのトング開口部成形部２３の幅寸法を「Ｗ２」、トング部成形部２２の正面面積を「Ｓｔ」としたとき、トング比Ｔは、（トング部成形部正面面積Ｓｔ）／（トング開口部成形部２３の幅寸法Ｗ２）で求められる。そして本発明は、トング比Ｔが４以上（Ｔ≧４）の高トング比の押出ダイス１に好適に採用することができる。
【００４６】
また本実施形態において、ダミー成形部６における背面の輪郭線と、トング部成形部２２における正面の輪郭線との間隔は、全周にわたって略一定の距離に設定されて、ダミー成形部６の背面形状（外周形状）は、トング部成形部２２の正面形状（外周形状）に対し略相似形に形成されている。具体的には、正面視状態において、ダミー成形部６の外周形状は、トング部成形部２２の輪郭線（成形孔３の内周側ベアリング面３１）を基点列としたとき、その基点列の各基点を中心とする各等距離円の集合体における内側の輪郭線によって構成される形状となる。つまりダミー成形部６の外周形状は、トング部成形部２２の輪郭線を基線とする等距離線によって構成される形状となっている。
【００４７】
さらにダミー成形部６の背面（下流側端面）と、トング部成形部２２の正面（上流側端面）とは略平行に配置されている。
【００４８】
またホールプレート５の下流側端面（背面）における外周縁部には、上記ダイス本体２の嵌合凸縁部２９に対応して、嵌合凹段部５９が周方向に連続して形成されている。
【００４９】
そしてこの構成のホールプレート５の嵌合凹段部５９内に、上記ダイス本体２の嵌合凸縁部２９が嵌合されるようにして、ダイス本体２とホールプレート５とが組み合わされて、本実施形態の押出ダイス１が製作される。
【００５０】
図３に示すように、こうして組み立てられた本実施形態の押出ダイス１においては、ダミー成形部６の背面と、トング部成形部２２の正面との間には隙間２０が形成されている。この隙間２０の幅寸法Ｓ２の下限値は、０．１ｍｍに設定するのが好ましく、隙間２０の幅寸法Ｓ２の上限値は、成形孔３の幅寸法（ベアリング幅）Ｓ１と同等に設定するのがより好ましい。つまり０．１ｍｍ≦「Ｓ２」≦「Ｓ１」の関係が成立するように構成するのが良い。なお言うまでもなく、成形孔３の幅寸法（ベアリング幅）Ｓ１は、半中空形材８の厚み（肉厚）寸法と等しくなる。
【００５１】
ここで、隙間２０の幅寸法Ｓ２が小さ過ぎる場合には、押出加工時にホールプレート５に加わる押出荷重によって、ホールプレート５が下流側へ撓んだ際に、ホールプレート５のダミー成形部６が、ダイス本体２のトング部成形部２２に圧接し、トング部成形部２２に大きな荷重が加わって、その荷重によってトング開口部成形部２３が破損する可能性が高くなるおそれがある。逆に幅寸法Ｓ２が大き過ぎる場合、つまり幅寸法Ｓ２が成形孔３の幅寸法Ｓ１を超える場合には、ビレットによって構成される押出材料（メタル）８１が、ダミー成形部６およびトング部成形部２２間の隙間２０に浸入し易くなる。この隙間２０に押出材料８１が浸入して押出材料８１をかみ込んでしまうと、押出荷重によってホールプレート５が下流側へ撓んだ際に、ダミー成形部６が押出材料８１を介してトング部成形部２２を押圧し、トング部成形部２２が撓んでトング開口部成形部２３が破損する可能性が高くなるおそれがある。
【００５２】
また本実施形態の押出ダイス１においては、ダミー成形部６とトング部成形部２２とは、ボルトやねじ等で機械的に連結固定されることはなく、ダミー成形部６とトング部成形部２２とは、非連結状態ないし非固定状態、つまり互いに連係されることのないフリーな状態となっている。
【００５３】
本実施形態の押出ダイス１では、ダミー成形部６とトング部成形部２２との間に隙間２２があり更にダミー成形部６はトング部成形部２２に対して非固定状態となっているので、押出加工時にダミー成形部６に加わる押出荷重はブリッジ５３のみが支える。
【００５４】
図１に示すように、本実施形態の押出ダイス１が、押出加工装置１０におけるコンテナ１１の下流側にダイスホルダー（図示省略）を介して保持されている。
【００５５】
そしてこの押出加工装置１０を用いた押出加工（半中空形材の製造方法）は、周知の押出加工方法と同様である。すなわち押出加工装置１０のコンテナ１１内に装填された押出材料（成形材料）８１としてのアルミニウムビレットをステム１２でダミーブロック１３を介して押出方向Ｅに押す。これにより、押出材料８１がホールプレート５の各メタルホール５５から導入されてウエルドチャンバ５１内で合流及び溶着（圧着）されて成形孔３を通過する。これにより、押出材料８１が成形加工されて成形孔３に対応した断面形状の図８に示す半中空形材８が製造される。
【００５６】
本実施形態の押出加工装置１０によれば、ダイス本体２におけるトング部成形部２２の上流側にトング部成形部２２に対応してダミー成形部６を配置しているため、押出加工時に、押出材料８１がダミー成形部６の外周側を流動することにより、押出材料８１がトング部成形部２２の中心部（主要部）に圧接することがなく、トング部成形部２２に作用する押出荷重が軽減される。このため、その押出荷重によりトング開口部成形部２３が破損する可能性を低く抑えることができ、もって押出ダイス１の耐久性を向上させることができる。
【００５７】
また本実施形態においては、ダミー成形部６をトング部成形部２２に対し離間させているため、押出荷重によってホールプレート５に撓みが発生して、ダミー成形部６が下流側に押し出されたとしても、ダミー成形部６がトング部成形部２２に圧接するのを有効に防止できる。このため、トング部成形部２２に多大な荷重が加わることがなく、この点からも、トング開口部成形部２３の破損を確実に防止でき、もって押出ダイス１の耐久性を一層向上させることができる。
【００５８】
その上さらに、本実施形態においては、ダミー成形部６をトング部成形部２２に対し非固定状態としているため、ホールプレート５の撓みによりダミー成形部６が変位したとしても、その変位に追従してトング部成形部２２が変位するようなことがなく、ダミー成形部６の変位による悪影響がトング部成形部２２に及ぶようなことがない。従ってトング開口部成形部２３の破損をより確実に防止でき、もって押出ダイス１の耐久性をより一層確実に向上させることができる。
【００５９】
なお本実施形態においては、ダミー成形部６およびトング部成形部２２間の隙間２０の幅寸法Ｓ２を、成形孔３の幅寸法Ｓ１よりも狭く設定しているため、押出材料８１は優先して成形孔３を通過するようになり、ダミー成形部６およびトング部成形部２２間の隙間２０に押出材料８１が浸入するのを確実に防止することができる。このため、押出材料８１の隙間２０への浸入による不具合、例えば隙間２０に押出材料８１がかみ込むことによって、ホールプレート５の撓みによる悪影響がトング部成形部２２に及ぶのを確実に防止でき、もって押出ダイス１の耐久性をより一層確実に向上させることができる。
【００６０】
また本実施形態においては、内周側ベアリング面３１や外周側ベアリング面３２等、製品形状を決定するベアリング部をダイス本体２側にのみ形成しているため、一般的なホローダイスのように、内周側ベアリング面と外周側ベアリング面とが、雄型（ホールプレート）と雌型（ポートプレート）とに分散して形成されるもの（例：ポートホールダイス）と比較して、寸法精度に優れた半中空形材８を製造することができる。
【００６１】
すなわち、ベアリング部が雄型および雌型に分散して形成されていると、ベアリング部の寸法精度や形状の維持・管理、例えば内周側および外周側ベアリング面間の位置関係の調整（ベアリング幅の調整）等が面倒となり、高い寸法精度を維持できず、高品質の半中空形材を製造することが困難になるおそれがある。
【００６２】
これに対し、本実施形態においては、ベアリング面３１、３２をダイス本体２側に集約させているため、ベアリング面３１、３２間の位置調整等の各ベアリング面３１、３２の寸法精度や形状の維持・管理を精度良く簡単に行うことができ、高い寸法精度を維持できて、高品質の半中空形材を簡単かつ確実に製造することができる。
【００６３】
また本実施形態においては、ダミー成形部６の外周形状をトング部成形部２２の外周形状よりも一回り小さく形成しているため、ダミー成形部６の外周面近傍を流動する押出材料８１は、トング部成形部２２の外周部に圧接しその外周部にガイドされて、径方向外側（外径方向）への流れとなって、成形孔３に流入される。その一方、ウエルドチャンバ５１の周壁面近傍を流動する押出材料８１は、ダイス本体２の外周部２１に圧接しその外周部２１にガイドされて、径方向内側（内径方向）への流れとなって、成形孔３に流入される。このように押出材料８１が、内径方向および外径方向の両側から成形孔３に流入されるという所望の理想的な押出材料８１の流れ（メタルフロー）を形成することができ、安定した押出加工をスムーズに行えて、高品質の半中空形材製品をより一層確実に製造することができる。
【００６４】
特に本実施形態においては、ダミー成形部６の外周形状は、トング部成形部２２の輪郭線を基線とする等距離線によって構成される形状としているため、周方向全域において、押出材料８１が径方向内側から外側へとスムーズに流動して成形孔３に流入させることができ、上記理想的なメタルフローをより確実に実現させることができ、より一層高品質の半中空形材製品をより確実に製造することができる。
【００６５】
なお本発明は、半中空形材８の断面形状がその最小外接円の直径が９ｍｍ以上、１５０ｍｍ以下である場合に好適である。９ｍｍ未満では、隙間２０から押出材料８１を介してトング部成形部２２に加わる押出荷重の、ダミー成形部６が低減する押出荷重に対する比率が大きくなって本発明の効果が少なくなり、一方、１５０ｍｍを超えると、ダミー成形部６およびトング部成形部２２間の隙間２０の幅寸法Ｓ２を一定とする機械加工が困難になるからである。
【００６６】
以上のように構成された押出ダイス１において、本実施形態では、更に、図６に示すようにダイス本体２のトング開口部成形部２３の幅寸法Ｗ２が、所望する押出製品としての半中空形材８のトング開口部８３の幅寸法Ｗ１よりも若干大きく設定されている（即ち、Ｗ２＞Ｗ１）。Ｗ２は一般にＷ１よりも０．１〜１５％大きく設定するのが望ましい。
【００６７】
このような押出ダイス１を用いて半中空形材８を製造することにより、得られる半中空形材８のトング開口部８３の幅寸法Ｗ１が、ダイス本体２のトング開口部成形部２３の幅寸法Ｗ２よりも小さくなって目標寸法に近づき、その結果、半中空形材８のトング開口部８３の幅寸法Ｗ１の精度が高くなる。
【００６８】
以上で本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に示したものであることに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々に変更可能である。
【００６９】
また上記実施形態では、ウエルドチャンバ５１はホールプレート５に設けられているが、本発明では、その他に、ウエルドチャンバ５１はダイス本体２に設けられていても良いし、ダイス本体２とホールプレート５とに跨がって設けられていても良い。すなわち、本発明では、ウエルドチャンバ５１は、ダイス本体２とホールプレート５のうち少なくとも一方に設けられていれば良い。
【００７０】
また上記実施形態では、半中空形材８の材質はアルミニウムであるが、本発明では、その他に、アルミニウム以外の金属であっても良い。
【００７１】
さらに本発明では、ホールプレート５のメタルホール５５の数や形状は、上記実施形態のものだけに限定されるものではない。
【００７２】
また上記実施形態では、ダミー成形部６とトング部成形部２２とが離間された状態に配置されていることが上述した理由により望ましいが、しかしながら本発明では、その他に、ダミー成形部がトング部成形部に対し非固定状態であり且つダミー成形部６の下流側端面とトング部成形部２２の上流側端面とが接触した状態に配置されていることを排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、半中空形材を押出加工により製造する際に用いられる押出ダイス、及び該押出ダイスを用いた半中空形材の製造方法に利用可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１：押出ダイス
１０：押出加工装置
２：ダイス本体
２２：トング部成形部
２３：トング開口部成形部
３：成形孔
５：ホールプレート
５０：軸心部
５１：ウエルドチャンバ
５５：メタルホール
６：ダミー成形部
８：半中空形材
８１：押出材料
８２：トング部
８３：トング部開口部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半中空形材を押出加工により製造する際に用いられる半中空形材製造用押出ダイス、及び該押出ダイスを用いた半中空形材の製造方法に関する。
【０００２】
なお本明細書において、上流及び下流とは、それぞれ押出方向に対し上流及び下流を意味している。
【背景技術】
【０００３】
周壁に長さ方向に沿ってスリット状のトング開口部（周壁開口部）を有する断面略Ｃ字状の半中空形材を押出加工により製造するには、押出ダイスとしてソリッドダイスを用いる方法が周知である。
【０００４】
特開２０００−１７６５３６号公報（特許文献１）に示すように、ソリッドダイスは、その中央部に半中空形材を成形する成形孔が設けられている。この成形孔の内側には半中空形材の空所であるトング部を成形するトング部成形部が配置されている。さらに、このトング部成形部が、半中空形材のトング開口部を成形するトング開口部成形部（片持ち支持部）にてダイス外周部と一体に繋がっている。すなわち、トング部成形部は、ダイス外周部にトング開口部成形部を介して片持ち状に支持されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１７６５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このようなソリッドダイスを用いて半中空形材を製造するに際して、半中空形材のトング比が大きいような場合には、トング開口部成形部におけるトング部成形部の片持ち支持力（トング開口部成形部の強度）が弱くなるため、押出加工中に、トング部成形部に作用する押出荷重によって、トング開口部成形部において破損を起こす可能が高くなり、十分な耐久性を得ることが困難であった。
【０００７】
さらに このようなソリッドダイスを用いて半中空形材を製造する場合、押出材料が押出ダイスの成形孔を通過する際に押出材料が押出ダイスのトング開口部成形部から抵抗を受け、そのため、押出ダイスの成形孔におけるトング開口部成形部両側の部分を通過する押出材料の流速が、押出ダイスの成形孔の他の部分を通過する材料の流速よりも遅くなる。その結果、得られる半中空形材のトング開口部の幅寸法が、ダイスのトング開口部成形部の幅寸法よりも小さくなってしまうという問題が発生していた。
【０００８】
なお従来では、ダイスのベアリング長さに差をつけることでこの問題を解決しようとしていたが、この方法では、得られる半中空形材の寸法ばらつきが大きくなるという難点があった。
【０００９】
本発明は、上述した技術背景に鑑みてなされたもので、その目的は、十分な耐久性を備え、高品質の半中空形材を製造することができ、更に、トング開口部の幅寸法の精度が高い半中空形材を製造することができる半中空形材製造用押出ダイス、及び該押出ダイスを用いた半中空形材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は以下の手段を提供する。
【００１１】
［１］ 半中空形材を成形する成形孔と、半中空形材のトング部を成形するトング部成形部と、半中空形材のトング開口部を成形するトング開口部成形部と、前記成形孔の上流側に設けられたウエルドチャンバと、上流側から前記ウエルドチャンバにかけて押出方向に沿って貫通し且つ周方向に間隔をおいて設けられた複数のメタルホールと、周方向に隣り合うメタルホール間にそれぞれ設けられた複数のブリッジとを備え、前記各メタルホールから導入された押出材料が前記ウエルドチャンバを介して前記成形孔を通過するようにした半中空形材製造用押出ダイスであって、
前記ウエルドチャンバ内に、前記トング部成形部の上流側に対応してダミー成形部が設けられるとともに、
前記トング開口部成形部の幅寸法が、半中空形材の前記トング開口部の幅寸法よりも大きく設定されていることを特徴とする半中空形材製造用押出ダイス。
【００１２】
［２］ ダイス本体と、前記ダイス本体の上流側に設けられるホールプレートとを備えており、
前記ダイス本体は、前記成形孔と前記トング部成形部と前記トング開口部成形部とを有し、
前記ホールプレートは、前記メタルホールと前記ブリッジを有している前項１記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００１３】
［３］ 前記ダミー成形部は、前記トング部成形部に対し非固定状態となっている前項１又は２記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００１４】
［４］ 前記ダミー成形部の下流側端面は、前記トング部成形部の上流側端面よりも面積が小さく設定されている前項１〜３のいずれかに記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００１５】
［５］ 上流側から押出方向に沿って見た正面視状態において、前記ダミー成形部の輪郭線が、前記トング部成形部の輪郭線よりも径方向内側に配置されている前項１〜４のいずれかに記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【００１６】
［６］ 前項１〜５のいずれかに記載の押出ダイスを用いて半中空形材を押出加工により製造することを特徴とする半中空形材の製造方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は以下の効果を奏する。
【００１８】
前項［１］の押出ダイスでは、トング部成形部の上流側に対応してダミー成形部が設けられているため、押出加工時に、押出材料がダミー成形部の外周側に流動することにより、押出材料がトング部成形部の主要部に圧接せず、トング部成形部に作用する押出荷重が軽減される。このため、その押出荷重によりトング開口部成形部が破損する可能性を低く抑えることができ、耐久性を向上させることができる。
【００１９】
さらに、押出ダイスのトング開口部成形部の幅寸法が、所望する押出製品としての半中空形材のトング開口部の幅寸法よりも大きく設定されている。そのため、この押出ダイスを用いて半中空形材を製造することにより、得られる半中空形材のトング開口部の幅寸法が、ダイスのトング開口部成形部の幅寸法よりも小さくなって、所望する半中空形材のトング開口部の幅寸法に近づく。その結果、半中空形材のトング開口部の幅寸法の精度が高くなる。
【００２０】
前項［２］の押出ダイスでは、製品形状を決定するベアリング部がダイス本体側に集約されているので、互いに組み合わされる雌型（ポートプレート）及び雄型（ホールプレート）から構成されるポートホールダイス等のホローダイスに比べて、内周側及び外周側ベアリング面間の位置調節等、ベアリング部の寸法精度や形状の管理を精度良く簡単に行うことができ、高品質の半中空形材を簡単かつ確実に製造することができる。
【００２１】
前項［３］の押出ダイスでは、押出荷重によって押出ダイス（ホールプレート）に撓みが発生して、ダミー成形部が変位したとしても、その変位による悪影響がトング部成形部に及ぶようなことがなく、押出ダイスの耐久性をより一層向上させることができる。
【００２２】
前項［４］及び［５］の押出ダイスでは、所望するメタルフローを形成することができ、安定した押出加工を行えて、高品質の半中空形材をより確実に製造することができる。
【００２３】
前項［６］の半中空形材の製造方法によれば、トング開口部の幅寸法の精度が高い半中空形材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る押出ダイスを具備した押出加工装置を、半中空形材を製造している途中の状態で示す断面図である。
【図２】図２は、同押出ダイスの断面図である。
【図３】図３は、同押出ダイスのダミー成形部周辺を拡大した断面図である。
【図４】図４は、同押出ダイスの一部切欠き分解斜視図である。
【図５】図５は、同押出ダイスを上流側から見た正面図である。
【図６】図６は、同押出ダイスのダイス本体を上流側から見た正面図である。
【図７】図７は、同押出ダイスのホールプレートを下流側から見た背面図である。
【図８】図８は、同押出ダイスを具備した押出加工装置を用いて製造される半中空形材の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
次に、本発明の一実施形態について図面を参照して以下に説明する。
【００２６】
図１において、１は本発明の一実施形態に係る押出ダイス、１０は押出ダイス１を具備した押出加工装置である。同図に示すように、この押出加工装置（半中空形材の製造装置）１０は、直接押出加工方式のものであり、本実施形態の押出ダイス１を始め、その他に、コンテナ１１、ステム１２等を具備するものである。
【００２７】
この押出加工装置１０において製造される半中空形材８は、図８に示すように、リップ溝型（リップチャンネル状）の形状を有しており、トング比が高い略Ｃ字状の断面形状に形成されている。
【００２８】
この半中空形材８の材質は、金属であり、本実施形態ではアルミニウム（その合金を含む。以下同じ）である。
【００２９】
この半中空形材８は、その内側に設けられ、かつ長さ方向（押出方向Ｅ）に延びるトング部（ボイド部）８２と、周壁に設けられ、かつ長さ方向に延びるスリット状のトング開口部（周壁開口部）８３とを備え、トング開口部８３を介してトング部８２が外部に開放されている。
【００３０】
図１〜７に示すように、本実施形態の押出ダイス１は、押出方向Ｅに対し下流側に配置されるダイス本体２と、上流側に配置されるホールプレート５とに分割されている。なお後に詳述するように、ホールプレート５は、ベアリング部を備えず、ダイス（雄型）として機能するものではないが、便宜上、ダイス本体２を雌型、ホールプレート５を雄型と称する場合もある。ダイス本体２及びホールプレート５は、例えば、ＳＫＤ６１、ＳＫＤ１１等のダイス鋼やセラミック製である。
【００３１】
押出ダイス１のダイス本体２は、図４及び６に示すように、その中央部に半中空形材８を成形する成形孔３が押出方向Ｅに貫通して設けられている。成形孔３の断面形状は、製造される半中空形材８の断面形状に概ね対応した形状の略Ｃ字状に形成されている。
【００３２】
なお本実施形態において、ダイス本体２は、図２及び３に示すように、成形孔３を構成する内周側ベアリング面３１及び外周側ベアリング面３２等の全てのベアリング部がダイス本体２に形成されるものであり、ソリッドダイスとして捉えることもできる。なお、内周側ベアリング面３１は半中空形材８の内周面を成形するものであり、外周側ベアリング面３２は半中空形材８の外周面を成形するものである。
【００３３】
ダイス本体２の成形孔３の径方向内側には、半中空形材８のトング部８２を成形するトング部成形部２２が配置されるとともに、このトング部成形部２２が、半中空形材８のトング開口部８３を成形するトング開口部成形部２３にてダイス本体２の外周部２１と一体に繋がっている。従って、トング部成形部２２は、ダイス本体外周部２１に片持ち支持部としてのトング開口部成形部２３を介して片持ち状に支持されている。なおトング開口部成形部２３は、トング部成形部２２の基端くびれ部として捉えることもできる。
【００３４】
トング部成形部２２の上流側端面（正面）は、軸心方向（押出方向Ｅ）に対し直交する平坦面に形成されている。このトング部成形部２２の断面形状（正面形状）は、半中空形材８のトング部８２の断面形状に対応して、コーナーの曲率半径が大きい略矩形状（四角形状）に形成されている。
【００３５】
また、図２に示すように、ダイス本体２の上流側端面（正面）における外周縁部には、上流側に突出する嵌合凸縁部２９が周方向（軸心回りの方向）に連続して形成されている。
【００３６】
一方、ホールプレート５は、下流側（背面側）の内部にウエルドチャンバ５１を有し、このウエルドチャンバ５１が下流側に開放されている。したがって、ウエルドチャンバ５１は成形孔３の上流側に成形孔３と連通して配置されている。さらにホールプレート５には、上流側端部がホールプレート５の上流側端面（正面）に開口し、下流側端部が上記ウエルドチャンバ５１に開口する複数のメタルホール５５が形成されている。各メタルホール５５の断面形状（正面視形状）は、略１／４円形に形成されており、このメタルホール５５が周方向に等間隔おきに４つ形成されている。
【００３７】
図４、５及び７に示すように、４つのメタルホール５５の各間の領域は、ブリッジ５３…として構成されており、周方向に互いに隣り合う２つのメタルホール５５、５５がブリッジ５３によって仕切られている。すなわち、周方向に互いに隣り合う２つのメタルホール５５、５５間にブリッジ５３が配置されている。
【００３８】
ホールプレート５における４つのメタルホール５５によって囲まれた部分は、押出ダイス１の軸心に沿って配置される軸心部５０として構成されている。この軸心部５０における下流側端部には、下流側方向に向けて突出する突出部６１が一体に設けられるとともに、この突出部６１の先端（下流側端部）が、図７に示すように背面視状態において矩形状のダミー成形部６として形成されている。このダミー成形部６は、トング部成形部２２とは別体に形成されており、またダイス本体２のトング部成形部２２に位置的に対応しており、ウエルドチャンバ５１内にトング部成形部２２の上流側にて該トング部成形部２２に対向した状態に配置されるとともに、後に詳述するように、トング部成形部２２に対し略相似形に形成されている。
【００３９】
ここで、このダミー成形部６を備えた本実施形態のホールプレート５と、周知のポートホールダイス（ホローダイス）のホールプレートとを比較した場合、本実施形態のダミー成形部６は、周知のホールプレートにおける雄型ダイス（マンドレル）と同じ位置に配置されるものではあるが、半中空形材８の製品形状を決定するベアリング部（内周側ベアリング面）を有するものではない。つまり、このダミー成形部６は、雄型ダイスの位置に配置されるものの、雄型ダイスとして機能することはないため、雄型ダイスのダミーとして捉えることができる。
【００４０】
なお本実施形態のダミー成形部６は、後に詳述するように、押出加工時において、主として、押出材料８１の流れ（メタルフロー）を制御して、トング部成形部２２に加わる押出荷重（圧力）を調整するものであり、流動制御部や圧力制御部と称するようにしても良い。
【００４１】
ダミー成形部６の下流側端面（先端面、背面）は、軸心方向（押出方向Ｅ）に対し直交する平坦面に形成されている。さらにこのダミー成形部６の断面形状（背面形状）は、ダイス本体２のトング部成形部２２の断面形状（正面形状）に対応して、コーナーの曲率半径が大きい略矩形状（四角形状）に形成されている。
【００４２】
さらにこのダミー成形部６は、図５に示すように正面視状態において、トング部成形部２２に対し一回り小さく形成されている（図３参照）。具体的には、正面視または背面視の状態において、トング部成形部２２の上流側端面（正面）の面積に対し、ダミー成形部６の下流側端面（背面）の面積の割合（百分率）、換言すれば、ダミー成形部６の背面によりトング部成形部２２の正面が隠蔽される割合（隠蔽率）が、６０〜９７％に設定するのが良く、より好ましくは７５〜９５％に設定するのが良い。すなわちこのダミー成形部６によるトング部成形部２２の隠蔽率が、小さ過ぎる場合には、後述するように、押出加工時におけるトング部成形部２２への押出荷重を十分に軽減させることができず、押出荷重によりトング開口部成形部２３が破損する可能性が高くなり、耐久性の低下を来すおそれがある。逆にダミー成形部６による隠蔽率が、大き過ぎる場合には、後述するように、押出加工時におけるメタルフローを適切に制御することが困難になり、安定した押出加工を行うことが困難になるおそれがある。
【００４３】
もっとも本発明においては、トング部成形部２２の圧力軽減効果のみを重要視する場合には、ダミー成形部６によるトング部成形部２２の隠蔽率を１００％以上に、つまりダミー成形部６の背面形状を、トング部成形部２２の正面形状よりも大きく形成するようにしても良い。さらに隠蔽率を１０５％以上にすれば、圧力軽減効果は、より一層高くなる。
【００４４】
ここで図６に示すように、本実施形態において、トング部成形部２２とトング開口部成形部２３との境界線は、成形孔３の内周側ベアリング面３１の両端部を結ぶ仮想の直線Ｌによって構成されている。従ってこの仮想の直線Ｌと、内周側ベアリング面３１とによって、トング部成形部２２の輪郭線（外周形状）が特定されるとともに、その輪郭線によって囲まれる領域がトング部成形部２２の領域となり、この領域の面積がトング部成形部２２の正面の面積と等しくなる。
【００４５】
さらに図６に示すように、トング長さ（仮想直線Ｌの長さ）としてのトング開口部成形部２３の幅寸法を「Ｗ２」、トング部成形部２２の正面面積を「Ｓｔ」としたとき、トング比Ｔは、（トング部成形部正面面積Ｓｔ）／（トング開口部成形部２３の幅寸法Ｗ２）で求められる。そして本発明は、トング比Ｔが４以上（Ｔ≧４）の高トング比の押出ダイス１に好適に採用することができる。
【００４６】
また本実施形態において、ダミー成形部６における背面の輪郭線と、トング部成形部２２における正面の輪郭線との間隔は、全周にわたって略一定の距離に設定されて、ダミー成形部６の背面形状（外周形状）は、トング部成形部２２の正面形状（外周形状）に対し略相似形に形成されている。具体的には、正面視状態において、ダミー成形部６の外周形状は、トング部成形部２２の輪郭線（成形孔３の内周側ベアリング面３１）を基点列としたとき、その基点列の各基点を中心とする各等距離円の集合体における内側の輪郭線によって構成される形状となる。つまりダミー成形部６の外周形状は、トング部成形部２２の輪郭線を基線とする等距離線によって構成される形状となっている。
【００４７】
さらにダミー成形部６の背面（下流側端面）と、トング部成形部２２の正面（上流側端面）とは略平行に配置されている。
【００４８】
またホールプレート５の下流側端面（背面）における外周縁部には、上記ダイス本体２の嵌合凸縁部２９に対応して、嵌合凹段部５９が周方向に連続して形成されている。
【００４９】
そしてこの構成のホールプレート５の嵌合凹段部５９内に、上記ダイス本体２の嵌合凸縁部２９が嵌合されるようにして、ダイス本体２とホールプレート５とが組み合わされて、本実施形態の押出ダイス１が製作される。
【００５０】
図３に示すように、こうして組み立てられた本実施形態の押出ダイス１においては、ダミー成形部６の背面と、トング部成形部２２の正面との間には隙間２０が形成されている。この隙間２０の幅寸法Ｓ２の下限値は、０．１ｍｍに設定するのが好ましく、隙間２０の幅寸法Ｓ２の上限値は、成形孔３の幅寸法（ベアリング幅）Ｓ１と同等に設定するのがより好ましい。つまり０．１ｍｍ≦「Ｓ２」≦「Ｓ１」の関係が成立するように構成するのが良い。なお言うまでもなく、成形孔３の幅寸法（ベアリング幅）Ｓ１は、半中空形材８の厚み（肉厚）寸法と等しくなる。
【００５１】
ここで、隙間２０の幅寸法Ｓ２が小さ過ぎる場合には、押出加工時にホールプレート５に加わる押出荷重によって、ホールプレート５が下流側へ撓んだ際に、ホールプレート５のダミー成形部６が、ダイス本体２のトング部成形部２２に圧接し、トング部成形部２２に大きな荷重が加わって、その荷重によってトング開口部成形部２３が破損する可能性が高くなるおそれがある。逆に幅寸法Ｓ２が大き過ぎる場合、つまり幅寸法Ｓ２が成形孔３の幅寸法Ｓ１を超える場合には、ビレットによって構成される押出材料（メタル）８１が、ダミー成形部６およびトング部成形部２２間の隙間２０に浸入し易くなる。この隙間２０に押出材料８１が浸入して押出材料８１をかみ込んでしまうと、押出荷重によってホールプレート５が下流側へ撓んだ際に、ダミー成形部６が押出材料８１を介してトング部成形部２２を押圧し、トング部成形部２２が撓んでトング開口部成形部２３が破損する可能性が高くなるおそれがある。
【００５２】
また本実施形態の押出ダイス１においては、ダミー成形部６とトング部成形部２２とは、ボルトやねじ等で機械的に連結固定されることはなく、ダミー成形部６とトング部成形部２２とは、非連結状態ないし非固定状態、つまり互いに連係されることのないフリーな状態となっている。
【００５３】
本実施形態の押出ダイス１では、ダミー成形部６とトング部成形部２２との間に隙間２２があり更にダミー成形部６はトング部成形部２２に対して非固定状態となっているので、押出加工時にダミー成形部６に加わる押出荷重はブリッジ５３のみが支える。
【００５４】
図１に示すように、本実施形態の押出ダイス１が、押出加工装置１０におけるコンテナ１１の下流側にダイスホルダー（図示省略）を介して保持されている。
【００５５】
そしてこの押出加工装置１０を用いた押出加工（半中空形材の製造方法）は、周知の押出加工方法と同様である。すなわち押出加工装置１０のコンテナ１１内に装填された押出材料（成形材料）８１としてのアルミニウムビレットをステム１２でダミーブロック１３を介して押出方向Ｅに押す。これにより、押出材料８１がホールプレート５の各メタルホール５５から導入されてウエルドチャンバ５１内で合流及び溶着（圧着）されて成形孔３を通過する。これにより、押出材料８１が成形加工されて成形孔３に対応した断面形状の図８に示す半中空形材８が製造される。
【００５６】
本実施形態の押出加工装置１０によれば、ダイス本体２におけるトング部成形部２２の上流側にトング部成形部２２に対応してダミー成形部６を配置しているため、押出加工時に、押出材料８１がダミー成形部６の外周側を流動することにより、押出材料８１がトング部成形部２２の中心部（主要部）に圧接することがなく、トング部成形部２２に作用する押出荷重が軽減される。このため、その押出荷重によりトング開口部成形部２３が破損する可能性を低く抑えることができ、もって押出ダイス１の耐久性を向上させることができる。
【００５７】
また本実施形態においては、ダミー成形部６をトング部成形部２２に対し離間させているため、押出荷重によってホールプレート５に撓みが発生して、ダミー成形部６が下流側に押し出されたとしても、ダミー成形部６がトング部成形部２２に圧接するのを有効に防止できる。このため、トング部成形部２２に多大な荷重が加わることがなく、この点からも、トング開口部成形部２３の破損を確実に防止でき、もって押出ダイス１の耐久性を一層向上させることができる。
【００５８】
その上さらに、本実施形態においては、ダミー成形部６をトング部成形部２２に対し非固定状態としているため、ホールプレート５の撓みによりダミー成形部６が変位したとしても、その変位に追従してトング部成形部２２が変位するようなことがなく、ダミー成形部６の変位による悪影響がトング部成形部２２に及ぶようなことがない。従ってトング開口部成形部２３の破損をより確実に防止でき、もって押出ダイス１の耐久性をより一層確実に向上させることができる。
【００５９】
なお本実施形態においては、ダミー成形部６およびトング部成形部２２間の隙間２０の幅寸法Ｓ２を、成形孔３の幅寸法Ｓ１よりも狭く設定しているため、押出材料８１は優先して成形孔３を通過するようになり、ダミー成形部６およびトング部成形部２２間の隙間２０に押出材料８１が浸入するのを確実に防止することができる。このため、押出材料８１の隙間２０への浸入による不具合、例えば隙間２０に押出材料８１がかみ込むことによって、ホールプレート５の撓みによる悪影響がトング部成形部２２に及ぶのを確実に防止でき、もって押出ダイス１の耐久性をより一層確実に向上させることができる。
【００６０】
また本実施形態においては、内周側ベアリング面３１や外周側ベアリング面３２等、製品形状を決定するベアリング部をダイス本体２側にのみ形成しているため、一般的なホローダイスのように、内周側ベアリング面と外周側ベアリング面とが、雄型（ホールプレート）と雌型（ポートプレート）とに分散して形成されるもの（例：ポートホールダイス）と比較して、寸法精度に優れた半中空形材８を製造することができる。
【００６１】
すなわち、ベアリング部が雄型および雌型に分散して形成されていると、ベアリング部の寸法精度や形状の維持・管理、例えば内周側および外周側ベアリング面間の位置関係の調整（ベアリング幅の調整）等が面倒となり、高い寸法精度を維持できず、高品質の半中空形材を製造することが困難になるおそれがある。
【００６２】
これに対し、本実施形態においては、ベアリング面３１、３２をダイス本体２側に集約させているため、ベアリング面３１、３２間の位置調整等の各ベアリング面３１、３２の寸法精度や形状の維持・管理を精度良く簡単に行うことができ、高い寸法精度を維持できて、高品質の半中空形材を簡単かつ確実に製造することができる。
【００６３】
また本実施形態においては、ダミー成形部６の外周形状をトング部成形部２２の外周形状よりも一回り小さく形成しているため、ダミー成形部６の外周面近傍を流動する押出材料８１は、トング部成形部２２の外周部に圧接しその外周部にガイドされて、径方向外側（外径方向）への流れとなって、成形孔３に流入される。その一方、ウエルドチャンバ５１の周壁面近傍を流動する押出材料８１は、ダイス本体２の外周部２１に圧接しその外周部２１にガイドされて、径方向内側（内径方向）への流れとなって、成形孔３に流入される。このように押出材料８１が、内径方向および外径方向の両側から成形孔３に流入されるという所望の理想的な押出材料８１の流れ（メタルフロー）を形成することができ、安定した押出加工をスムーズに行えて、高品質の半中空形材製品をより一層確実に製造することができる。
【００６４】
特に本実施形態においては、ダミー成形部６の外周形状は、トング部成形部２２の輪郭線を基線とする等距離線によって構成される形状としているため、周方向全域において、押出材料８１が径方向内側から外側へとスムーズに流動して成形孔３に流入させることができ、上記理想的なメタルフローをより確実に実現させることができ、より一層高品質の半中空形材製品をより確実に製造することができる。
【００６５】
なお本発明は、半中空形材８の断面形状がその最小外接円の直径が９ｍｍ以上、１５０ｍｍ以下である場合に好適である。９ｍｍ未満では、隙間２０から押出材料８１を介してトング部成形部２２に加わる押出荷重の、ダミー成形部６が低減する押出荷重に対する比率が大きくなって本発明の効果が少なくなり、一方、１５０ｍｍを超えると、ダミー成形部６およびトング部成形部２２間の隙間２０の幅寸法Ｓ２を一定とする機械加工が困難になるからである。
【００６６】
以上のように構成された押出ダイス１において、本実施形態では、更に、図６に示すようにダイス本体２のトング開口部成形部２３の幅寸法Ｗ２が、所望する押出製品としての半中空形材８のトング開口部８３の幅寸法Ｗ１よりも若干大きく設定されている（即ち、Ｗ２＞Ｗ１）。Ｗ２は一般にＷ１よりも０．１〜１５％大きく設定するのが望ましい。
【００６７】
このような押出ダイス１を用いて半中空形材８を製造することにより、得られる半中空形材８のトング開口部８３の幅寸法Ｗ１が、ダイス本体２のトング開口部成形部２３の幅寸法Ｗ２よりも小さくなって目標寸法に近づき、その結果、半中空形材８のトング開口部８３の幅寸法Ｗ１の精度が高くなる。
【００６８】
以上で本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に示したものであることに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々に変更可能である。
【００６９】
また上記実施形態では、ウエルドチャンバ５１はホールプレート５に設けられているが、本発明では、その他に、ウエルドチャンバ５１はダイス本体２に設けられていても良いし、ダイス本体２とホールプレート５とに跨がって設けられていても良い。すなわち、本発明では、ウエルドチャンバ５１は、ダイス本体２とホールプレート５のうち少なくとも一方に設けられていれば良い。
【００７０】
また上記実施形態では、半中空形材８の材質はアルミニウムであるが、本発明では、その他に、アルミニウム以外の金属であっても良い。
【００７１】
さらに本発明では、ホールプレート５のメタルホール５５の数や形状は、上記実施形態のものだけに限定されるものではない。
【００７２】
また上記実施形態では、ダミー成形部６とトング部成形部２２とが離間された状態に配置されていることが上述した理由により望ましいが、しかしながら本発明では、その他に、ダミー成形部がトング部成形部に対し非固定状態であり且つダミー成形部６の下流側端面とトング部成形部２２の上流側端面とが接触した状態に配置されていることを排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、半中空形材を押出加工により製造する際に用いられる押出ダイス、及び該押出ダイスを用いた半中空形材の製造方法に利用可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１：押出ダイス
１０：押出加工装置
２：ダイス本体
２２：トング部成形部
２３：トング開口部成形部
３：成形孔
５：ホールプレート
５０：軸心部
５１：ウエルドチャンバ
５５：メタルホール
６：ダミー成形部
８：半中空形材
８１：押出材料
８２：トング部
８３：トング部開口部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半中空形材を成形する成形孔と、半中空形材のトング部を成形するトング部成形部と、半中空形材のトング開口部を成形するトング開口部成形部と、前記成形孔の上流側に設けられたウエルドチャンバと、上流側から前記ウエルドチャンバにかけて押出方向に沿って貫通した複数のメタルホールとを有し、前記各メタルホールから導入された押出材料が前記ウエルドチャンバを介して前記成形孔を通過するようにした半中空形材製造用押出ダイスであって、
前記ウエルドチャンバ内に、前記トング部成形部の上流側に対応してダミー成形部が設けられるとともに、
前記トング開口部成形部の幅寸法が、半中空形材の前記トング開口部の幅寸法よりも大きく設定されていることを特徴とする半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項２】
ダイス本体と、前記ダイス本体の上流側に設けられるホールプレートとを備えており、
前記ダイス本体は、前記成形孔と前記トング部成形部と前記トング開口部成形部とを有し、
前記ホールプレートは、前記メタルホールと前記ブリッジを有している請求項１記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項３】
前記ダミー成形部は、前記トング部成形部に対し非固定状態となっている請求項１又は２記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項４】
前記ダミー成形部の下流側端面は、前記トング部成形部の上流側端面よりも面積が小さく設定されている請求項１〜３のいずれかに記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項５】
上流側から押出方向に沿って見た正面視状態において、前記ダミー成形部の輪郭線が、前記トング部成形部の輪郭線よりも径方向内側に配置されている請求項１〜４のいずれかに記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の押出ダイスを用いて半中空形材を押出加工により製造することを特徴とする半中空形材の製造方法。
【請求項１】
半中空形材を成形する成形孔と、半中空形材のトング部を成形するトング部成形部と、半中空形材のトング開口部を成形するトング開口部成形部と、前記成形孔の上流側に設けられたウエルドチャンバと、上流側から前記ウエルドチャンバにかけて押出方向に沿って貫通した複数のメタルホールとを有し、前記各メタルホールから導入された押出材料が前記ウエルドチャンバを介して前記成形孔を通過するようにした半中空形材製造用押出ダイスであって、
前記ウエルドチャンバ内に、前記トング部成形部の上流側に対応してダミー成形部が設けられるとともに、
前記トング開口部成形部の幅寸法が、半中空形材の前記トング開口部の幅寸法よりも大きく設定されていることを特徴とする半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項２】
ダイス本体と、前記ダイス本体の上流側に設けられるホールプレートとを備えており、
前記ダイス本体は、前記成形孔と前記トング部成形部と前記トング開口部成形部とを有し、
前記ホールプレートは、前記メタルホールと前記ブリッジを有している請求項１記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項３】
前記ダミー成形部は、前記トング部成形部に対し非固定状態となっている請求項１又は２記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項４】
前記ダミー成形部の下流側端面は、前記トング部成形部の上流側端面よりも面積が小さく設定されている請求項１〜３のいずれかに記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項５】
上流側から押出方向に沿って見た正面視状態において、前記ダミー成形部の輪郭線が、前記トング部成形部の輪郭線よりも径方向内側に配置されている請求項１〜４のいずれかに記載の半中空形材製造用押出ダイス。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の押出ダイスを用いて半中空形材を押出加工により製造することを特徴とする半中空形材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１６７２４（Ｐ２０１２−１６７２４Ａ）
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５５４０４（Ｐ２０１０−１５５４０４）
【出願日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【出願人】（０００００２００４）昭和電工株式会社 (3,251)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【出願人】（０００００２００４）昭和電工株式会社 (3,251)
【Ｆターム（参考）】
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