説明

押出ダイス

【課題】中空形材等の押出材に圧着模様が発生するのを防止できる押出ダイスを提供する。
【解決手段】押出ダイス1は、押出材8を成形する成形孔3と、ウエルドチャンバ51と、複数のメタルホール55と、複数のブリッジ53とを有する。ブリッジ53の下流側端部の少なくとも一部の両側面53a、53aがそれぞれ押出方向Eに対して内側に傾斜した傾斜面に形成されている。さらに、ブリッジ53の下流側端面53bが、両側面53a、53aを滑らかに繋いだ断面円弧状の凸面に形成されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、中空形材や半中空形材等の押出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、及び押出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】
押出材として例えば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は、特開2001−71025号公報(特許文献1)、特開2002−1422号公報(特許文献2)、特開2010−82639号公報(特許文献3)等に開示されているように、中空形材を成形する成形孔と、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、周方向に互いに隣り合う2つのメタルホール間に配置された複数のブリッジとを有している。
【0004】
この押出ダイスを用いた押出加工では、押出材料は各メタルホールから導入されてウエルドチャンバ内で合流及び溶着(圧着)されて成形孔を通過する。これにより、所定の断面形状の中空形材が得られる。
【0005】
従来の押出ダイスでは、図10に示すように、ブリッジ153の下流側端部の両側面153a、153aはそれぞれ押出方向Eに対して内側に傾斜した傾斜面に形成されており、更に、ブリッジ153の下流側端面153bは押出方向Eに対して垂直な平坦面に形成されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2001−71025号公報
【特許文献2】特開2002−1422号公報
【特許文献3】特開2010−82639号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかるに、このような形状のブリッジ153では、その下流側端面153bが押出方向Eに対して垂直な平坦面に形成されていたため、下流側端面153bの下流側近傍にデッドメタル部Dが形成されてしまい、その結果、得られる中空形材に溶着模様(圧着模様)が発生するという欠点があった。
【0008】
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、中空形材や半中空形材等の押出材に溶着模様が発生するのを防止できる押出ダイス、及び押出ダイスを用いた押出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】
【0009】
本発明は以下の手段を提供する。
【0010】
[1] 押出材を成形する成形孔と、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、周方向に互いに隣り合う2つの前記メタルホール間に設けられた複数のブリッジとを有する押出ダイスであって、
前記ブリッジの下流側端部の少なくとも一部の両側面がそれぞれ押出方向に対し内側に傾斜した傾斜面に形成されるとともに、
前記ブリッジの下流側端面が、前記両側面を滑らかに繋いだ断面円弧状の凸面に形成されていることを特徴とする押出ダイス。
【0011】
[2] 前記ブリッジの下流側端部の全ての両側面がそれぞれ押出方向に対し内側に傾斜した傾斜面に形成されている前項1記載の押出ダイス。
【0012】
[3] 前記押出材は、半中空形材であり、
押出ダイスは、更に、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を有し、
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ている請求項1又は2記載の押出ダイス。
【0013】
[4] ダイス本体と、前記ダイス本体の上流側に設けられた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と前記ダミー成形部とを有している前項3記載の押出ダイス。
【0014】
[5] 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3又は4記載の押出ダイス。
【0015】
[6] 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3〜5のいずれかに記載の押出ダイス。
【0016】
[7] 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3〜6のいずれかに記載の押出ダイス。
【0017】
[8] 前項1〜7のいずれかに記載の押出ダイスを用いて押出材を押出加工により製造することを特徴とする押出材の製造方法。
【発明の効果】
【0018】
本発明は以下の効果を奏する。
【0019】
前項[1]の押出ダイスによれば、ブリッジの下流側端部の少なくとも一部の両側面がそれぞれ押出方向に対して内側に傾斜した傾斜面に形成されているので、各メタルホールを流れる押出材料がウエルドチャンバ内へスムーズに流入して合流する。さらに、ブリッジの下流側端面が両側面を滑らかに繋いだ断面円弧状の凸面に形成されているから、ウエルドチャンバ内での押出材料の合流の際にブリッジの下流側端面の下流側近傍にデッドメタル部が殆ど形成されない。これにより、得られる押出材に溶着模様(圧着模様)が発生するのを防止することができる。
【0020】
ここで、ブリッジの下流側端面が押出方向に対して垂直な平坦面にならないようにする他の方法として、ブリッジの下流側端部を断面く字状に押出方向に鋭く尖らせて形成する方法も考えられる。しかし、この方法では、ブリッジの尖った下流側端縁の位置がブリッジの厚さ方向の丁度中間位置になるようにブリッジの下流側端部を加工するのが非常に困難であり、ブリッジの尖った下流側端縁の位置がずれて加工され易い。もしブリッジの尖った下流側端縁の位置がずれて加工された場合には、押出材料の流れ(メタルフロー)が変化し、得られる押出材の形状、品質等に悪影響を及ぼすという問題を引き起こす。さらに、ブリッジの尖った下流側端縁が破損や摩耗し易いという欠点もある。これに対して、前項[1]の押出ダイスでは、ブリッジの下流側端面が両側面を滑らかに繋いだ断面円弧状の凸面に形成されているから、そのような不具合はないという利点がある。すなわち、ブリッジの下流側端面が断面円弧状の凸面に形成されている場合においては、ブリッジの下流側端面の最下流側位置がブリッジの厚さ方向の丁度中間位置になるように、ブリッジの下流側端面を加工し易いし、さらに、もしブリッジの下流側端面の最下流側位置がブリッジの厚さ方向の丁度中間位置に対してずれて加工された場合であっても、押出材料の流れはあまり変化せず、得られる押出材の形状、品質等に悪影響を殆ど及ぼさない。さらに、ブリッジの下流側端面において破損や摩耗も生じにくいという利点がある。
【0021】
前記[2]の押出ダイスでは、ブリッジの下流側端部の全ての両側面がそれぞれ押出方向に対して内側に傾斜した傾斜面に形成されているので、前項[1]の効果を強く奏し得る。
【0022】
前項[3]の押出ダイスは、押出材として半中空形材を製造する際に用いられるものであって、ウエルドチャンバ内に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、トング部成形部に加わる押出荷重が軽減される。このため、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、その結果、押出ダイスの耐久性を向上させることができる。
【0023】
前項[4]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雄型(ホールプレート)及び雌型(ポートプレート)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、各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。
【0024】
前項[5]の押出ダイスでは、押出荷重によってもし仮に押出ダイス(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、その結果、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。
【0025】
前項[6]及び[7]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。
【0026】
前項[8]の押出材の製造方法によれば、押出材に溶着模様が発生するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【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、押出材としての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、図7中のX−X線断面図である、
【図9】図9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押出材としての半中空形材の断面図である。
【図10】図10は、従来の押出ダイスのブリッジの、図8に対応する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
この押出加工装置10において製造される押出材8は、図9に示すように半中空形材である。以下では、押出材8を半中空形材8という。
【0031】
半中空形材8は、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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
図1〜4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、又はセラミック製である。
【0035】
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の断面形状に対応した形状の略C字状に形成されている。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
一方、ホールプレート5は、下流側(背面側)の内部に成形孔3に対応して設けられたウエルドチャンバ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の下流側に成形孔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。これにより、メタルホール55は、ホールプレート5の上流側からウエルドチャンバ51にかけて押出方向Eに沿って貫通している。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。
【0041】
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。ブリッジ53の個数は、メタルホール55の個数と同じく4つである。
【0042】
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。各ブリッジ53は、軸心部50から径方向外向きに放射状に延びるとともに、ホールプレート5の環状外周部5aに一体に繋がっている。これらのブリッジ53はその断面形状が互いに同一に形成されている。
【0043】
図7及び8に示すように、ブリッジ53の下流側端部の全ての両側面53a、53aは、それぞれ、押出方向Eに対してブリッジ53の内側に傾斜角θで傾斜した傾斜面に形成されている。これにより、ブリッジ53の下流側端部の肉厚が押出方向(即ち押出下流方向)Eに漸次小さくなっている。すなわち、両側面53a、53aは、それぞれ、ブリッジ53の下流側端部の肉厚が押出方向(即ち押出下流方向)Eに漸次小さくなるように傾斜している。
【0044】
さらに、ブリッジ53の下流側端面53bは、傾斜した両側面53a、53aを滑らかに繋いだ曲率半径Rの断面円弧状の凸面(いわゆるR面)に形成されている。すなわち、一方の側面53aと下流側端面53bとは互いに滑らかに連なっており、また同じく他方の側面53aと下流側端面53bとは互いに滑らかに連なっている。凸面は、押出方向Eに突出しており、更に、凸面は、ブリッジ53が軸心部50からホールプレート5の外周部5aに向かって延びる方向に沿って連続して形成されている。R及びθの望ましい範囲は後述する。
【0045】
図2及び3に示すように、ホールプレート5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が一体に形成されるとともに、この突出部61の先端(下流側端部)が、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(図7参照)。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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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「W」、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W)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。
【0053】
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は、トング部成形部22における正面の輪郭線よりも径方向内側に配置されている。さらに、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。
【0054】
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。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
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。
【0059】
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。
【0060】
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。
【0061】
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。すると、押出材料81が各ブリッジ53によって各メタルホール55に分流されて各メタルホール55から導入される。そして、押出材料が81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9に示す半中空形材8が製造される。
【0062】
本実施形態の押出加工装置10によれば、押出ダイス1のブリッジ53の下流側端部の両側面53a、53aがそれぞれ押出方向に対して内側に傾斜角θで傾斜した傾斜面に形成されているので、各メタルホール55を流れる押出材料81がウエルドチャンバ51内へスムーズに流入して合流する。さらに、ブリッジ53の下流側端面53bは両側面53a、53aを滑らかに繋いだ曲率半径Rの断面円弧状の凸面に形成されているから、ウエルドチャンバ51内での押出材料81の合流の際にブリッジ53の下流側端面53bの下流側近傍にデッドメタル部が殆ど形成されない。これにより、半中空形材8にウエルドライン等の溶着模様(圧着模様)が発生するのを防止することができて、表面状態が良好な半中空形材8を得ることができる。
【0063】
この押出ダイス1において、ブリッジ53の押出方向上流側の厚さをBとするとき、Rは0.05×B〜0.2×Bの範囲に設定されるのが望ましい。なお、Bは一般に3〜60mmの範囲に設定される。また、θは15〜40°の範囲に設定されるのが望ましい。R及びθがこのように設定されることにより、半中空形材8に溶着模様が発生するのを確実に防止することができる。
【0064】
なお本実施形態では、ブリッジ53の下流側端面53bに形成される凸面は、詳述すると断面真円弧状である。しかるに本発明では、この凸面は、断面真円弧状であることに限定されず、両側面53a、53aを互いに滑らかに繋いだ断面円弧状であれば良い。
【0065】
ここで、ブリッジ53の下流側端面53bが押出方向Eに対して垂直な平坦面にならないようにする他の方法として、ブリッジ53の下流側端部を断面く字状に押出方向Eに鋭く尖らせて形成する方法が考えられる。しかし、この方法では、ブリッジ53の尖った下流側端縁の位置がブリッジ53の厚さ方向の丁度中間位置になるように、ブリッジ53の下流側端部を加工するのが非常に困難であり、ブリッジ53の尖った下流側端縁の位置がずれて加工され易い。もしブリッジ53の尖った下流側端縁の位置がずれて加工された場合には、押出材料81の流れ(メタルフロー)が変化し、得られる半中空形材8の形状、品質等に悪影響を及ぼすという問題を引き起こす。さらに、ブリッジ53の尖った下流側端縁が破損や摩耗し易いという欠点もある。これに対して、本実施形態の押出ダイス1では、ブリッジ53の下流側端面53bが両側面53a、53aを滑らかに繋いだ断面円弧状の凸面に形成されるから、そのような不具合はないという利点がある。すなわち、本実施形態の押出ダイス1のように、ブリッジ53の下流側端面53bが断面円弧状の凸面に形成されている場合においては、ブリッジ53の下流側端面53bの最下流側位置がブリッジ53の厚さ方向の丁度中間位置になるように、ブリッジ53の下流側端面53bを加工し易いし、さらに、もしブリッジ53の下流側端面53bの最下流側位置がブリッジ53の厚さ方向の丁度中間位置に対してずれて加工された場合であっても、押出材料81の流れはあまり変化せず、得られる半中空形材8の形状、品質等に悪影響を殆ど及ぼさない。さらに、ブリッジ53の下流側端面53において破損や摩耗も生じにくいという利点がある。
【0066】
特に、本実施形態の押出ダイス1では、ブリッジ53の下流側端部の全ての両側面53a、53aがそれぞれ傾斜しているので、上述した効果を強く奏し得る。
【0067】
さらに、本実施形態の押出加工装置10によれば、押出ダイス1のダイス本体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に加わ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。
【0068】
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、押出荷重によって押出ダイス1のホールプレート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。
【0069】
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、押出ダイス1のホールプレート5の撓みによりダミー成形部6が変位したとしても、ダミー成形部6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。
【0070】
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。
【0071】
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。
【0072】
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。
【0073】
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。
【0074】
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。
【0075】
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。
【0076】
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。
【0077】
また、本発明では、上記実施形態の押出ダイス1のように、ブリッジ53の下流側端部の全ての両側面53a、53aがそれぞれ傾斜していることが、上述した効果を強く奏し得る点で望ましい。しかるに本発明は、ブリッジ53の下流側端部の一部の両側面53a、53aだけがそれぞれ傾斜していることを排除するものではない。すなわち、本発明では、ブリッジ53の下流側端部の少なくとも一部の両側面53a、53aがそれぞれ傾斜していれば良い。
【0078】
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。
【0079】
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。
【0080】
さらに本発明では、ホールプレート5のメタルホール55やブリッジ53の数は、上記実施形態のものだけに限定されるものではない。
【0081】
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。さらに本発明は、ダイス本体2から分離されたトング部成形部22がダミー成形部6に一体形成された押出ダイスやポートホールダイスを排除するものではない。
【0082】
さらに本発明では、押出ダイス1を用いた押出加工により得られる押出材8は、半中空形材の他に、中空形材等であっても良い。
【産業上の利用可能性】
【0083】
本発明は、中空形材や半中空形材等の押出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押出材の製造方法に利用可能である。
【符号の説明】
【0084】
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
53:ブリッジ
53a:ブリッジの下流側端部の側面
53b:ブリッジの下流側端面
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:トング開口部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
押出材を成形する成形孔と、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、周方向に互いに隣り合う2つの前記メタルホール間に設けられた複数のブリッジとを有する押出ダイスであって、
前記ブリッジの下流側端部の少なくとも一部の両側面がそれぞれ押出方向に対し内側に傾斜した傾斜面に形成されるとともに、
前記ブリッジの下流側端面が、前記両側面を滑らかに繋いだ断面円弧状の凸面に形成されていることを特徴とする押出ダイス。
【請求項2】
前記ブリッジの下流側端部の全ての両側面がそれぞれ押出方向に対し内側に傾斜した傾斜面に形成されている請求項1記載の押出ダイス。
【請求項3】
前記押出材は、半中空形材であり、
押出ダイスは、更に、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を有し、
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ている請求項1又は2記載の押出ダイス。
【請求項4】
ダイス本体と、前記ダイス本体の上流側に設けられた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と前記ダミー成形部とを有している請求項3記載の押出ダイス。
【請求項5】
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3又は4記載の押出ダイス。
【請求項6】
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3〜5のいずれかに記載の押出ダイス。
【請求項7】
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3〜6のいずれかに記載の押出ダイス。
【請求項8】
請求項1〜7のいずれかに記載の押出ダイスを用いて押出材を押出加工により製造することを特徴とする押出材の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【公開番号】特開2012−20314(P2012−20314A)
【公開日】平成24年2月2日(2012.2.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−160179(P2010−160179)
【出願日】平成22年7月15日(2010.7.15)
【出願人】(000002004)昭和電工株式会社 (3,251)
【Fターム(参考)】