(57)【要約】【課題】  押出圧力を低下することができ、押出時間を短縮することができ、押出装置の小型化を図ることができる押出装置および押出方法を提供する。【解決手段】  本発明の押出装置１は、金属ビレット１７を収容孔１２内に収容するコンテナ１１と、コンテナ１１内に収容された金属ビレット１７を押圧するためのラム３と、ラム３の押圧によって金属ビレット１７を押し出すための押出口１４を有するダイス１３と、ラム３を加熱するための加熱装置９ａ，９ｂとを備えている。【選択図】        図１
2005342755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被押出材を収容孔内に収容するコンテナと、
前記コンテナ内に収容された前記被押出材を押圧するためのラムと、
前記ラムの押圧によって前記被押出材を押し出すための押出口を有するダイスと、
前記ラムを加熱するための加熱装置とを備える、押出装置。
【請求項２】
前記ラムは前記加熱装置を配置するための孔を有している、請求項１に記載の押出装置。
【請求項３】
前記被押出材を押圧する前記ラムの押圧面の面積よりも大きな断面積を有する部分に前記孔は形成されている、請求項２に記載の押出装置。
【請求項４】
被押出材をコンテナの収容孔内に収容し、ラムを用いて前記収容孔内の前記被押出材を押圧し、前記ラムの押圧によって前記被押出材を押し出す押出方法において、
前記押圧の際に３００℃よりも大きく６００℃以下の温度に前記ラムを加熱する、押出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押出装置および押出方法に関し、より特定的には、押出圧力を低下することができ、押出時間を短縮することができ、押出装置の小型化を図ることができる押出装置および押出方法。
【背景技術】
【０００２】
従来の押出方法では、コンテナの収容孔内に収容した金属ビレット（被押出材）をラムにて押圧することにより、ダイスの押出口を通じて押し出して、所望の断面形状を呈する押出製品を得ている。従来の押出方法の一種として、コンテナとダイスとビレットとを共に所定の温度に加熱した状態下で、ラムのビレットに対する押圧方向と同一方向において、ビレットを押し出す、いわゆる熱間押出加工がある。たとえばアルミニウム合金等の押出製品（押出形材）の多くが、この方法にて製造されている。熱間押出加工は、金属ビレットの変形抵抗を小さくできるという利点を有している。
【０００３】
熱間押出加工においては、さらに金属ビレットの変形抵抗の増大を抑止するために、所定の温度に加熱したダミーブロックをラムと金属ビレットとの間に挿入し、ダミーブロックを介して金属ビレットを押圧する方法がある。この方法によれば、加熱されたダミーブロックが金属ビレットに接して押圧する構成になるので、金属ビレットの温度が低下しにくくなる。その結果、金属ビレットの変形抵抗および金属ビレットとコンテナとの間の摩擦抵抗の増大を抑止することができる。なお、従来の押出装置の構成が、たとえば特開２００２−３６１３２１号公報（特許文献１）に開示されている。
【特許文献１】特開２００２−３６１３２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このような熱間前方押出加工により、たとえばアルミニウム合金等からなるビレットの押出を行なう場合、押出が進むにつれて金属ビレットの温度が低下し、金属ビレットを押し出すのに必要な圧力（押出圧力）が増大するという問題があった。その結果、一定の圧力で金属ビレットを押し出すことができず、得られる製品の寸法精度が悪化していた。さらには、押出圧力が押出装置の許容限界値を超えてしまい、コンテナ内の金属ビレットを最後まで完全に押し出すことができなかった。
【０００５】
さらに、ダミーブロックの温度は時間とともに低下するので、一回の押出しサイクル毎に加熱したダミーブロックと交換する必要があった。このため、押出しサイクルが長くなり、押出に時間がかかっていた。また、ダミーブロックを交換するためには新たな付帯設備が必要であり、押出装置の大型化を招いていた。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、押出圧力を低下することができ、押出時間を短縮することができ、押出装置の小型化を図ることができる押出装置および押出方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の押出装置は、被押出材を収容孔内に収容するコンテナと、コンテナ内に収容された被押出材を押圧するためのラムと、ラムの押圧によって被押出材を押し出すための押出口を有するダイスと、ラムを加熱するための加熱装置とを備えている。
【０００８】
本発明の押出装置によれば、ラム自体が加熱されるので、加熱された被押出材の熱がラムに奪われにくくなり、被押出材の温度を高く保つことができる。これにより、被押出材の変形抵抗および被押出材とコンテナとの間の摩擦抵抗を低く保つことができるので、押出圧力を低下することができる。また、ダミーブロックの交換が不要となるので押出時間を短縮することができ、ダミーブロックの交換のための付帯設備が不要となるので押出装置の小型化を図ることができる。
【０００９】
本発明の押出装置において好ましくは、ラムは加熱装置を配置するための孔を有している。
【００１０】
これにより、孔内の加熱装置を用いて容易にラムを加熱することができる。また、加熱装置の着脱が容易となる。
【００１１】
本発明の押出装置において好ましくは、被押出材を押圧するラムの押圧面の面積よりも大きな断面積を有する部分に孔が形成されている。
【００１２】
加熱装置を設置するための孔が形成された部分では、被押出材を押し出す際にラムに加わる力を受けることができず、孔が形成された位置の断面における孔以外の部分でラムに加わる力を受ける必要がある。このため、ラムの押圧面と同じ断面積の位置に孔を設置すると、孔が形成された位置の断面に加わる圧力が押圧面に加わる圧力に比べて大きくなる。そこで、ラムの押圧面の面積よりも大きな断面積を有する位置に孔を形成することにより、孔が形成された位置の断面に加わる圧力を押圧面に加わる圧力よりも低く保つことができ、ラムの機械的強度を十分に保つことができる。
【００１３】
本発明の押出方法は、被押出材をコンテナの収容孔内に収容し、ラムを用いて収容孔内の被押出材を押圧し、ラムの押圧によって被押出材を押し出す押出方法において、押圧の際に３００℃よりも大きく６００℃以下の温度にラムを加熱する。
【００１４】
本発明の押出方法によれば、ラム自体が３００℃を超える温度に加熱されるので、加熱された被押出材の熱がラムに奪われにくくなり、被押出材の温度を高く保つことができる。これにより、被押出材の変形抵抗および被押出材とコンテナとの間の摩擦抵抗を低く保つことができるので、押出圧力を低下することができる。また、ダミーブロックの交換が不要となるので押出時間を短縮することができ、ダミーブロックの交換のための付帯設備が不要となるので押出装置の小型化を図ることができる。また、ラムが６００℃以下に加熱されることにより、ラムの機械的強度を高く保つことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の押出装置および押出方法によれば、ラム自体が加熱されるので、加熱された被押出材の熱がラムに奪われにくくなり、被押出材の温度を高く保つことができる。これにより、被押出材の変形抵抗および被押出材とコンテナとの間の摩擦抵抗を低く保つことができるので、押出圧力を低下することができる。また、ダミーブロックの交換が不要となるので押出時間を短縮することができ、ダミーブロックの交換のための付帯設備が不要となるので押出装置の小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施の形態について、図に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施の形態における押出装置の構成を示す断面図である。
【００１８】
図１を参照して、本実施の形態の押出装置１は、コンテナ１１と、ラム３と、ダイス１３と、複数の加熱装置９ａ，９ｂとを備えている。コンテナ１１は、収容孔１２を有しており、収容孔１２内に被押出材としての金属ビレット１７が収容されている。また、コンテナ１１内には複数の加熱装置１９ａ，１９ｂが設置されている。複数の加熱装置１９ａ，１９ｂは、たとえばカートリッジヒータであり、コンテナ１１を加熱するためのものである。
【００１９】
コンテナ１１の後方（図１中右側）には、コンテナ１１と一体化したラム３が配置されている。ラム３は、金属ビレット１７を前方（図１中左側）に押し出すように押圧するためのものである。ラム３には複数の孔７ａ，７ｂが形成されており、複数の孔７ａ，７ｂの各々の内部には複数の加熱装置９ａ，９ｂの各々が配置されている。複数の加熱装置９ａ，９ｂは、たとえばカートリッジヒータである。本実施の形態では、複数の加熱装置９ａ，９ｂによってラム３を加熱することができるので、金属ビレット１７の熱がラム３によって奪われることがなくなり、金属ビレット１７の温度を高い状態に保ち続けることができる。
【００２０】
コンテナ１１の前方には、ダイス１３が配置されている。ダイス１３は、金属ビレット１７を押し出すための押出口１４を有しており、ダイステム１５にて保持されている。押出口１４は、押出製品２７の断面形状に形成されている。
【００２１】
本実施の形態における押出装置１においては、たとえばＡｌ（アルミニウム）等の金属ビレット１７が、たとえば３００℃よりも大きく６００℃以下の温度に加熱され、コンテナ１１の収容孔１２内に収容される。コンテナ１１の温度も３００℃よりも大きく６００℃以下の温度に加熱される。そして、収容孔１２内に収容された金属ビレット１７が、その後方から油圧シリンダ（図示なし）などによって駆動されるラム３の前進作動によって押圧される。これによって、ダイス１３の押出口１４を通じて、押出口１４の形状に対応した断面形状を有する押出製品２７が、ラム３の前進方向、言い換えればラム３の金属ビレット１７に対する押圧方向と同一の方向に向かって、連続的に押し出される。押出成形の際、ラム３は複数の加熱装置９ａ、９ｂによって３００℃よりも大きく６００℃以下の温度に加熱される。また、コンテナ１１は複数の加熱装置１９ａ，１９ｂによって加熱される。さらに、ダイス１３は、外部で加熱炉にて加熱され、コンテナ１１の収容孔１２の内面に接触して収容孔１２内にすることにより保温される。
【００２２】
続いて、本実施の形態におけるラム３の構造について詳しく説明する。
【００２３】
図２は、本発明の実施の形態１におけるラムの構造を示す正面図である。
【００２４】
図２を参照して、本実施の形態のラム３は、円筒部分２３と、４つの延在部分２１とを有している。円筒部分２３の先端部分には、金属ビレットを押圧するための押圧面５となっており、押圧面５はたとえば円の形状を有している。４つの延在部分２１の各々は、ラム３の押圧面５付近において、円筒部分２３から上下左右の方向に向かって棒状に延びている。延在部分２１の端部はたとえば弧状になっている。
【００２５】
図３は、図２のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。図５は、図３のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【００２６】
図３〜図５を参照して、延在部分２１が形成されている位置には、加熱装置９ａ，９ｂ（図１）の各々を配置するための複数の孔７ａ、７ｂが形成されている。孔７ｂよりも押圧面５に近い側には、３つの孔７ａが図５中上下方向に形成されており、孔７ａよりも押圧面５から離れた側には、３つの孔７ｂが図４中左右方向に形成されている。
【００２７】
図３において、延在部分２１の各々は台形の断面形状を有している。複数の孔７ａが形成されている位置の断面積Ｓ２および複数の孔７ｂが形成されている位置の断面積Ｓ３は、円筒部分２３の断面積と４つの延在部分２１の断面積との和になるので、押圧面５の断面積Ｓ１よりも大きくなっている。なお、孔７ａ，７ｂ付近の円筒部分２３には、孔２５ａが開口されており、孔２５ａの内部には図示しない温度感知手段が配置されている。温度感知手段で感知されたラム３の温度に基づいて加熱装置９ａ，９ｂの出力が調節され、それによりラム３の温度が制御される。
【００２８】
本実施の形態の押出装置１は、金属ビレット２１を収容孔１２内に収容するコンテナ１１と、コンテナ１１内に収容された金属ビレット２１を押圧するためのラム３と、ラム３の押圧によって金属ビレット２１を押し出すための押出口１４を有するダイス１３と、ラム３を加熱するための加熱装置９ａ，９ｂとを備えている。
【００２９】
本実施の形態の押出装置１によれば、ラム３自体が加熱されるので、加熱された金属ビレット１７の熱がラム３に奪われにくくなり、金属ビレット１７の温度を高く保つことができる。これにより、金属ビレット１７の変形抵抗および金属ビレット１７とコンテナ１１との間の摩擦抵抗を低く保つことができるので、押出圧力を低下することができる。また、ダミーブロックの交換が不要となるので押出時間を短縮することができ、ダミーブロックの交換のための付帯設備が不要となるので押出装置の小型化を図ることができる。
【００３０】
本実施の形態の押出装置１において、ラム３は加熱装置９ａ，９ｂの各々を配置するための孔７ａ，７ｂを有している。
【００３１】
これにより、孔７ａ，７ｂ内の各々の加熱装置９ａ，９ｂを用いて容易にラム３を加熱することができる。また、加熱装置９ａ，９ｂの着脱が容易となる。
【００３２】
本実施の形態の押出装置１においては、金属ビレット１７を押圧するラム３の押圧面５の面積Ｓ１よりも大きな断面積を有する部分に孔７ａ，７ｂが形成されている。
【００３３】
加熱装置を設置するための孔が形成された部分では、金属ビレットを押し出す際にラムに加わる力を受けることができず、孔が形成された位置の断面における孔以外の部分でラムに加わる力を受ける必要がある。このため、ラムの押圧面と同じ断面積の位置に孔を設置すると、孔が形成された位置の断面に加わる圧力が押圧面に加わる圧力に比べて大きくなる。そこで、ラム３の押圧面５の面積Ｓ１よりも大きな断面積を有する位置に孔７ａ，７ｂを形成することにより、孔７ａ，７ｂが形成された位置の断面に加わる圧力を押圧面５に加わる圧力よりも低く保つことができ、ラムの機械的強度を十分に保つことができる。
【００３４】
本実施の形態の押出方法は、金属ビレット１７をコンテナ１１の収容孔１２内に収容し、ラム３を用いて収容孔１２内の金属ビレット１７を押圧し、ラム３の押圧によって金属ビレット１７を押し出す押出方法において、押圧の際に３００℃よりも大きく６００℃以下の温度にラムを加熱する。
【００３５】
本実施の形態の押出方法によれば、ラム３自体が３００℃よりも大きい温度に加熱されるので、加熱された金属ビレット１７の熱がラム３に奪われにくくなり、金属ビレット１７の温度を高く保つことができる。これにより、金属ビレット１７の変形抵抗および金属ビレット１７とコンテナ１１との間の摩擦抵抗を低く保つことができるので、押出圧力を低下することができる。また、ダミーブロックの交換が不要となるので押出時間を短縮することができ、ダミーブロックの交換のための付帯設備が不要となるので押出装置の小型化を図ることができる。また、ラムが６００℃以下に加熱されることにより、ラムの機械的強度を高く保つことができる。
【実施例１】
【００３６】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００３７】
本実施例では、図１に示す押出装置１を用いて押出成形した場合のラム３の位置と、押出荷重およびラム３の速度との関係をシミュレーションした。ラム３の温度は、それぞれ３００℃、３５０℃、および４００℃に設定した。図６は、ラムの位置と、押出荷重およびラムの速度との関係を示す図である。
【００３８】
図６に示すように、ラム３の温度がいずれも場合にも、押出開始直後には押し出し荷重が上昇し、ラム３の速度が低下している。これは、コンテナ１１の壁面から金属ビレット１７が摩擦抵抗を受けるためである。その後、押出が進むにつれて押出荷重は緩やかに上昇し、押出速度は一定に保たれる。押出荷重の上昇率は、ラム３の温度が低いほど増加している。特にラム３の温度が３００℃の場合には、押出荷重が押出装置１の設備許容荷重限界に達して、押出が停止する。このため、コンテナ１１内の金属ビレット１７を最後まで完全に押し出せなくなっている。一方、ラム３の温度が３５０℃および４００℃の場合には、押出荷重が押出装置１の設備許容荷重限界に達することがなく、コンテナ１１内の金属ビレット１７を最後まで完全に押し出すことができている。以上の結果から、ラム３を加熱して３００℃を超える温度に保持することにより、押出圧力を低下できることが分かる。
【００３９】
なお、本発明の押出装置および押出方法は、特に、低温（６００℃以下）での押出成形が可能なＡｌの押出成形に好適である。また、粉末Ａｌ合金は高強度であるために、押出成形時の押出圧力が特に高くなる傾向がある。このため、本発明の押出装置および押出方法は、特に粉末Ａｌ合金の押出成形に好適である。
【００４０】
以上に開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態および実施例ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正や変形を含むものと意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施の形態における押出装置の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるラムの構造を示す正面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【図６】ラムの位置と、押出荷重およびラムの速度との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  押出装置、３  ラム、５  押圧面、７ａ，７ｂ，２５ａ  孔、９ａ，９ｂ  加熱装置、１１  コンテナ、１２  収容孔、１３  ダイス、１４  押出口、１５  ダイステム、１７  金属ビレット、１９ａ，１９ｂ  加熱装置、２１  延在部分、２３  円筒部分、２７  押出製品。
【図１】
2005342755.tif 000003
【図２】
2005342755.tif 000004
【図３】
2005342755.tif 000005
【図４】
2005342755.tif 000006
【図５】
2005342755.tif 000007
【図６】
2005342755.tif 000008