(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンテナの一端に設けられたダミーブロックの穴を通してマンドレルを挿入すると共に、コンテナの他端に設けられたダイスのダイス穴内に挿通させてコンテナ内に充填された押出金属材にピアシングを施した後、上記ダイス穴と上記マンドレルの隙間から押出金属材を押出す金属管の押出製造方法において、上記マンドレルの先端に、上記ダイス穴よりやや小径で、かつ、着脱自在なノーズを取り付けた後、そのマンドレルを上記ダミーブロックの穴を通して挿入して上記ノーズの先端で上記押出金属材にピアシングを施すと共に、ノーズを上記ダイス穴に嵌合させ、その後、上記ダミーブロックに接続されたステムおよび上記マンドレルを上記ダイス側に前進させ、上記押出金属材を押圧してマンドレルに押出金属材を密着させた後、その押出金属材の押出力で上記ノーズを上記マンドレルから脱落させ、その後、上記マンドレルの先端が上記ダイス穴内に挿入された時点で、上記ステムの前進は継続したままマンドレルの前進を停止させ、上記ダイス穴とマンドレルの隙間から上記押出金属材を押出す方法であって、上記ノーズ長を、少なくとも上記ダイスのダイスベアリング長さと、上記ノーズによるピアシング穴と上記マンドレルとの間隙に相当する容積分の押出移動長さとの合計長さよりも長くしたことを特徴とする金属管の押出製造方法。
【請求項２】
上記マンドレルが、上記ノーズ外径と同径あるいはノーズ外径よりやや小径の太径部を有している請求項１記載の金属管の押出製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中空金属管の押出製造方法に係り、特に、中空金属管の偏肉を防止する押出製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
押出加工機を用いて金属管を製造する場合、一般に、復動形のプレス装置が使用されている。復動形のプレス装置では、ステムとマンドレルが独立して駆動することができ、いわゆるマンドレル方式と呼ばれる方法により金属管の押出製造が行われている。
【０００３】
マンドレル方式には、押出中にマンドレルをステムと共に前進させ、マンドレルがダイスに対して相対的に移動する移動マンドレル（フローティング）方式と、マンドレルは停止させたままステムのみを前進させ、マンドレルとダイスの相対位置が変わらない固定マンドレル（フィックス）方式とがある。
【０００４】
マンドレル方式（移動マンドレル方式）による金属管の押出方法は、図１１に示すように、先ず、筒状のコンテナ２内に挿入された押出金属材（金属ビレット）３に、マンドレル２６で穴加工を施す。
【０００５】
この穴加工には、金属ビレット３に直接マンドレル２６で穿孔する場合と、あらかじめ金属ビレット３にマンドレル２６のガイドとするための穴を形成しておき、その後、その穴にマンドレル２６を挿入する場合とがある。
【０００６】
この穴加工の工程は、一般にピアシングと呼ばれ、ピアシング後のマンドレル２６の先端はダイス１におけるダイス穴１ａ内に挿通する。
【０００７】
その後、主ラム（図示せず）に連結されたステム５を前進させ、ステム５に接続されたダミーブロック４を介して金属ビレット３を押圧することによって、ダイス１とマンドレル２６の隙間から金属ビレット３を押出し、製品である金属管７を得る。
【０００８】
ここで、熱間押出加工では、金属ビレット３を加熱することにより、金属ビレット３の表面に酸化層が形成され、この金属ビレット３の表皮層３ａが押出中にダイス１とマンドレル２６の隙間から流出すると巻き込み欠陥となり、金属管７の品質上大きな問題となる。そこで、一般的にはダミーブロック４の外径をコンテナ２の内径よりも十分に小さくし、金属ビレット３の表皮層３ａをダミーブロック４とコンテナ２との隙間から押出方向の後方側に流出させることによって、巻き込み欠陥を防いでいる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、金属ビレット３にピアシングを行う場合、図１２に示すように、マンドレル２６の先端がダイス穴１ａ内に達するまでの間、マンドレル２６が必ずしも真っ直ぐに挿入されてゆくとは限らず、そのほとんどの場合、マンドレル２６の先端の軸芯とダイス１の芯とが一致することはない。
【００１０】
これは、押出し前の機械芯（ステム５、マンドレル２６、ダイス１、コンテナ２などの各工具の芯）が一致していても発生する問題であり、ピアシング時におけるマンドレル２６のたわみが主な原因である。マンドレル２６のたわみは、マンドレル２６の材質および得ようとする金属管７のサイズにより制約を受け、また、熱間押出加工の場合、高温によるマンドレル２６の剛性低下などといった理由により、たわみを完全に抑えることは不可能である。
【００１１】
また、熱間押出加工においては、上述した巻き込み欠陥を防ぐべく、ダミーブロック４の外径をコンテナ２の内径よりも十分に小さくしているため、ダミーブロック４とコンテナ２との間に隙間があるが、この隙間が大きいと、金属ビレット３の流れによって、ダミーブロック４がその直径方向にコンテナ２内で可動し、マンドレル２６の後端の軸芯とダイス１の芯とが一致しなくなる場合が生じる。
【００１２】
このようなマンドレル２６の先端および後端の軸芯とダイス１の芯との不一致は、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、金属管７の同一断面内での肉厚に偏り（ｔ１＜ｔ２）が生じる偏肉に直接結び付き、品質上大きな問題となっていた。
【００１３】
ここで、ビレットのガイド孔とマンドレルとの位置合わせの不一致を解消させた方法として、マンドレルの横断面形状を、目的とする製品である異形中空形材の中空部と相似形にし、そのマンドレルの先端に、横断面形状が異形中空形材の中空部と相似形であり、断面寸法がマンドレルよりも大きく、かつ、ダイス孔よりも小さいノーズを、着脱自在に、かつ、回転止めして取り付けた後、そのマンドレルをビレットガイド孔を介してダイス孔から突出させ、その後、ノーズをマンドレルから取り外し、金属ビレットをダイス孔から押出す異形中空形材の熱間押出方法がある（特開平７−３２０３１号公報）。
【００１４】
しかしながら、この押出方法の場合においても、マンドレルの先端はビレットガイド孔内でフリーな状態となっているため、押出しによる金属ビレットの流れの影響でマンドレルがたわみ、マンドレルの先端の軸芯とダイス芯との不一致が生じるおそれがある。
【００１５】
そこで本発明は、上記課題を解決し、マンドレルの軸芯とダイス芯との不一致がなく、かつ、管全長に亘って偏肉が小さな金属管の押出製造方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１の発明は、コンテナの一端に設けられたダミーブロックの穴を通してマンドレルを挿入すると共に、コンテナの他端に設けられたダイスのダイス穴内に挿通させてコンテナ内に充填された押出金属材にピアシングを施した後、上記ダイス穴と上記マンドレルの隙間から押出金属材を押出す金属管の押出製造方法において、上記マンドレルの先端に、上記ダイス穴よりやや小径で、かつ、着脱自在なノーズを取り付けた後、そのマンドレルを上記ダミーブロックの穴を通して挿入して上記ノーズの先端で上記押出金属材にピアシングを施すと共に、ノーズを上記ダイス穴に嵌合させ、その後、上記ダミーブロックに接続されたステムおよび上記マンドレルを上記ダイス側に前進させ、上記押出金属材を押圧してマンドレルに押出金属材を密着させた後、その押出金属材の押出力で上記ノーズを上記マンドレルから脱落させ、その後、上記マンドレルの先端が上記ダイス穴内に挿入された時点で、上記ステムの前進は継続したままマンドレルの前進を停止させ、上記ダイス穴とマンドレルの隙間から上記押出金属材を押出す方法であって、上記ノーズ長を、少なくとも上記ダイスのダイスベアリング長さと、上記ノーズによるピアシング穴と上記マンドレルとの間隙に相当する容積分の押出移動長さとの合計長さよりも長くしたものである。
【００１８】
請求項２の発明は、上記マンドレルが、上記ノーズ外径と同径あるいはノーズ外径よりやや小径の太径部を有している請求項１記載の金属管の押出製造方法である。
【００１９】
以上の構成によれば、マンドレルの軸芯とダイス芯との不一致がなく、かつ、管全長に亘って偏肉が小さな金属管を得ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
本発明の金属管の押出製造方法に用いるマンドレルの横断面模式図を図１に、本発明の金属管の押出製造方法における押出状況を示す横断面模式図を図２〜図７に示す。ここで、図１〜図７において、図１１〜図１３と同様の部材には同じ符号を付している。
【００２２】
図２に示すように、本発明の金属管の押出製造方法は、先ず、筒状のコンテナ２内に、加熱した金属ビレット３を挿入すると共に、コンテナ２の一端に円板状で、かつ、中央部に穴４ａが形成されたダミーブロック４を挿入する。その後、コンテナ２の他端に、中央部にダイス穴１ａが形成されたダイス１を嵌合する。ここで、ダミーブロック４は、中央部に穴４ａを有したものであり、ダミーブロック４の外径は、金属ビレット３の表皮層（図示せず）の巻き込みを防止すべく、コンテナ２の内径に対して十分小さくなっている。
【００２３】
次に、図１に示すように、マンドレル６の先端に形成された挿入穴６ｃに、ノーズ８の挿入部８ａを嵌合させてマンドレル６の先端に長さＬ１  のノーズ８を取り付ける。ここで、マンドレル６は、押出方向の前方部が外径ｄ１  の細径部６ａ、押出方向の後方部が外径ｄ２  で、かつ、ノーズ８の外径Ｄ１  と同径あるいはノーズ８の外径Ｄ１  よりやや小径の太径部６ｂとなっており、ノーズ８の外径Ｄ１  は、穴４ａおよびダイス穴１ａよりやや小径とする。尚、マンドレル６とノーズ８は嵌め合わせているだけであるため、容易に着脱可能である。
【００２４】
次に、図３に示すように、ノーズ８側を先端にしたマンドレル６を、主ラム（図示せず）に連結された管状のステム５内に収納した状態でダミーブロック４側からコンテナ２内に挿入し、ステム５をダミーブロック４に当接させると共に、ノーズ８をダミーブロック４の穴４ａに嵌合させる。その後、ステム５およびマンドレル６をダイス１側の方に前進させ、コンテナ２内に挿入された金属ビレット３に圧力を加え、コンテナ２内に金属ビレット３を充満させる。この時の圧力をアプセット圧力と言い、これによって、コンテナ２の芯と金属ビレット３の芯とが合わせられる。
【００２５】
次に、図４に示すように、マンドレル６のみをダイス１側の方に前進させ、コンテナ２内に充填された金属ビレット３にノーズ８の先端でピアシングを施し、ダイス穴１ａからビレット中実部１１を押し出す。ピアシング後のノーズ８は、ダイス穴１ａ内に挿通させると共に、ダイス穴１ａに嵌合させておく。この時、金属ビレット３とマンドレル６との間には間隙９が形成されている。また、ピアシング後のノーズ８がダイス穴１ａに嵌合していないと、マンドレル６の先端の軸芯とダイス１の芯とを一致させることができなくなってしまうため、ノーズ８が必ずダイス１によって拘束されるような位置、即ち少なくともノーズ８の先端の一部が、ダイス１のダイスベアリング部に嵌合するようにノーズ８（又はマンドレル６）の位置を調整しておく必要がある。
【００２６】
次に、図５に示すように、ステム５およびマンドレル６を一緒にダイス１側の方に前進させて金属ビレット３を押圧し、間隙９を金属ビレット３で充満させる。この時においても、ノーズ８はダイス穴１ａに嵌合した状態とする。
【００２７】
次に、図６、図７に示すように、ステム５およびマンドレル６を更にダイス１側の方に前進させることで、金属ビレット３の押出力でノーズ８がマンドレル６から脱落する。その後、マンドレル６の先端（細径部６ａ）がダイス穴１ａ内に挿入された時点で、ステム５の前進は継続したままマンドレル６の前進を停止させ、ダイス穴１ａとマンドレル６（細径部６ａ）の隙間から金属ビレット３が押出されて金属管７を得る。この時、金属管７の押出と同時に、ダミーブロック４とコンテナ２との隙間からは、金属ビレット３の表皮層３ａが押出方向の後方側に流出する。
【００２８】
ダイスとノーズとの位置関係を示す横断面模式図を図８、図９に示す。尚、図１〜図７と同様の部材には同じ符号を付しており、図８は図４の部分拡大図、図９は図５の部分拡大図を示している。
【００２９】
図８、図９に示すように、ノーズ８の長さＬ１  が、少なくとも、ダイス１のダイスベアリング長さＬ２  と、金属ビレット３とマンドレル６との間隙９に相当する容積分の押出移動長さ（間隙９を金属ビレット３で充満させるためにステム５およびマンドレル６をダイス１側の方に前進させた長さ）Ｌ３  との合計長さよりも長くなっている。
【００３０】
また、ピアシング時のマンドレル６における細径部６ａは、従来方法と同様に、たわみながら前進することもあるが、ノーズ８の外径Ｄ１  は細径部６ａの外径ｄ１  よりも大きいため、ピアシング中の細径部６ａには金属ビレット３からの拘束力は働いておらず、細径部６ａがたわんでノーズ８の芯とダイス１の芯がずれていても、ノーズ８は容易にダイス穴１ａ内へ導かれる。
【００３１】
ノーズ長さが不適切な場合における押出状況を示す横断面模式図を図１０に示す。尚、図１〜図７と同様の部材には同じ符号を付している。
【００３２】
本発明においては、マンドレル６の細径部６ａの外径ｄ１  よりも大径のノーズ８を用いて金属ビレット３にピアシングを行うことによって、ピアシング穴内においてはマンドレル６と金属ビレット３との間に間隙９が生じている。この時、図１０に示すように、間隙９に金属ビレット３を充満させる前に、ダイス穴１ａに嵌合しているノーズ８を外してしまう（外れてしまう）と、ダイス穴１ａ内において細径部６ａがフリーな状態となり、金属ビレット３の流れの影響で細径部６ａがたわんでしまうため、金属管７の偏肉を低減させる効果が得られなくなってしまう。
【００３３】
さらに、細径部６ａの外径ｄ１  よりも大径のノーズ８を用いて金属ビレット３にピアシングを行うには、ダミーブロック４における穴４ａの径をノーズ８の外径Ｄ１  と同径以上にする必要があるため、マンドレル６の外径が長手方向において一定である場合、押出中にマンドレル６とダミーブロック４（穴４ａ）との間に大きな隙間が生じ、この隙間から押出方向の後方側に金属ビレット３が流出してしまう。したがって、本発明の金属管の押出し製造方法に用いるマンドレル６は、細径部６ａと太径部６ｂを有しており、押出開始時において、太径部６ｂがダミーブロック４の穴４ａ内に位置するように、細径部６ａの長さが調節されており、これによって、マンドレル６とダミーブロック４との間の隙間が埋められ、金属ビレット３の流出を防ぐことができる。
【００３４】
この太径部６ｂを有したマンドレル６を用いることによって、金属ビレット３の押出方向後方側への流出を防ぐことができるばかりでなく、押出加工終了後にマンドレル６を再び前進させ、マンドレル６の太径部６ｂをダイス穴１ａ内へ挿入させることによって、図７に示したように、金属管７と残存する金属ビレット３との切り離しを行うことができ、金属管７の製造に要する時間の短縮を図ることができる。
【００３５】
本発明の金属管の押出製造方法においては、マンドレル６の先端に取り付けられたノーズ８とダイス穴１ａとのクリアランスによって、間接的に、マンドレル６の先端の軸芯とダイス１の芯とを合わせることを目的とする。このため、ノーズ８とダイス穴１ａとのクリアランスが小さくなるようにノーズ８の外径Ｄ１  を設定することによって、マンドレル６の先端の軸芯とダイス１の芯との芯出し精度をより向上させることが可能となり、前端部の偏肉が小さな金属管７を得ることができる。
【００３６】
また、本発明の金属管の押出製造方法においては、金属ビレット３の押出力でノーズ８がマンドレル６から脱落した後、マンドレル６の先端（細径部６ａ）がダイス穴１ａ内に挿入された時点で、ステム５の前進は継続したままマンドレル６の前進を停止させている。これは、機械芯（ステム５、マンドレル６、ダイス１、コンテナ２などの各工具の芯）のズレが金属管７の偏肉に及ぼす影響を軽減させることが目的であり、細径部６ａをダイス穴１ａ内に臨ませておくことによって、押出中のマンドレル６の細径部６ａには金属ビレット３の流れによるダイス穴１ａ中心へのセンタリング力が働き、マンドレル６の軸芯とダイス１の芯とが常に一致するようになる。すなわち、押出動作中のマンドレル６の制御（マンドレル６の先端（細径部６ａ）がダイス穴１ａ内に挿入された時点でマンドレル６の前進を停止）を行うことにより、マンドレル６には常に金属ビレットの流れによるセルフセンタリング力が働き、マンドレル６の全長に亘ってマンドレル６の軸芯とダイス１の芯とが常に一致する。これによって、管全長に亘って偏肉が小さな金属管７を得ることができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、先端にノーズが取り付けられたマンドレルを用いて金属ビレットにピアシングを行った後、そのノーズをダイス穴に嵌合させ、その後、ダミーブロックに接続されたステムおよびマンドレルをダイス側に前進させ、押出金属材を押圧してマンドレルに押出金属材を密着させた後、その押出金属材の押出力でノーズをマンドレルから脱落させ、その後、マンドレルの先端がダイス穴内に挿入された時点で、ステムの前進は継続したままマンドレルの前進を停止させ、ダイス穴とマンドレルの隙間から押出金属材を押出すことで、マンドレルの軸芯とダイスの芯との芯出し精度を向上させることができ、偏肉が小さな金属管を得ることができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の金属管の押出製造方法に用いるマンドレルの横断面模式図である。
【図２】本発明の金属管の押出製造方法における押出状況を示す横断面模式図である。
【図３】本発明の金属管の押出製造方法における押出状況を示す横断面模式図である。
【図４】本発明の金属管の押出製造方法における押出状況を示す横断面模式図である。
【図５】本発明の金属管の押出製造方法における押出状況を示す横断面模式図である。
【図６】本発明の金属管の押出製造方法における押出状況を示す横断面模式図である。
【図７】本発明の金属管の押出製造方法における押出状況を示す横断面模式図である。
【図８】ダイスとノーズとの位置関係を示す横断面模式図である。
【図９】ダイスとノーズとの位置関係を示す横断面模式図である。
【図１０】ノーズ長さが不適切な場合における押出状況を示す横断面模式図である。
【図１１】従来の金属管の押出製造方法の横断面模式図である。
【図１２】従来の金属管の押出製造方法における押出状況を示す横断面模式図である。
【図１３】従来の金属管の押出製造方法における金属管の偏肉を示す断面模式図である。
【符号の説明】
１  ダイス
１ａ  ダイス穴
２  コンテナ
３  押出金属材（金属ビレット）
４  ダミーブロック
４ａ  穴
６  マンドレル
６ｂ  太径部
７  金属管
８  ノーズ
９  間隙
Ｄ１    ノーズ外径
Ｌ１    ノーズ長さ
Ｌ２    ダイスベアリング長さ
Ｌ３    押出移動長さ
【図１】
0003633281.tif 000002
【図２】
0003633281.tif 000003
【図３】
0003633281.tif 000004
【図４】
0003633281.tif 000005
【図５】
0003633281.tif 000006
【図６】
0003633281.tif 000007
【図７】
0003633281.tif 000008
【図８】
0003633281.tif 000009
【図９】
0003633281.tif 000010
【図１０】
0003633281.tif 000011
【図１１】
0003633281.tif 000012
【図１２】
0003633281.tif 000013
【図１３】
0003633281.tif 000014