(57)【要約】  【課題】  スクリュ式押出機に金属薄体もしくは金属粒子などの固体金属を直接投入し、押出すことにより、予熱処理や密閉処理を必要とせず、安価に高強度の金属成形部材を大量生産することができる金属の固化成形方法とその装置を提供する。  【解決手段】  加熱シリンダよりも短いスクリュを加熱シリンダ内に設け、金属薄体もしくは金属粒子などの固体金属を加熱シリンダ内に供給し、スクリュ回転によって前記固体金属を加熱シリンダの前方に送りながら固体状態である溶融開始温度以下に加熱し、加熱シリンダ内のスクリュ末端部よりも前方で固体金属を固化成形する。  【選択図】  図１
2005068538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱シリンダよりも短いスクリュを加熱シリンダ内に設け、金属薄体もしくは金属粒子などの固体金属を加熱シリンダ内に供給し、スクリュ回転によって前記固体金属を加熱シリンダの前方に送りながら固体状態である溶融開始温度以下に加熱し、加熱シリンダ内のスクリュ末端部よりも前方で固体金属を固化成形する金属の固化成形方法。
【請求項２】
加熱シリンダ先端と対向する位置において、押出材へその押出方向とは反対の向きへの力を与えて圧縮固化させることを特徴とする請求項１に記載の金属の固化成形方法。
【請求項３】
更に、加熱シリンダ先端から押出された固化成形金属を所定の長さに切断することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の金属の固化成形方法。
【請求項４】
押出された固化成形材を二つ割の金型でプレスして製品形状へと成形する請求項１又は請求項２に記載の金属の固化成形方法。
【請求項５】
原料として使用する固体金属がアルミニウム、マグネシウム、チタンなどの軽金属の急冷凝固金属であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の金属の固化成形方法。
【請求項６】
前記軽金属の急冷凝固金属に、アルミナ、炭化珪素、炭素などマトリックス金属の特性を向上させる無機物もしくは金属の強化材が添加されていることを特徴とする請求項５に記載の金属の固化成形方法。
【請求項７】
金属薄体もしくは金属粒子などの固体金属が供給されるシリンダと、
前記シリンダ内に供給された前記固体金属を前記シリンダの前方に回転しながら送るスクリュと、
前記スクリュにより前記シリンダの前方に送られる固体金属を溶融開始温度以下に加熱する加熱手段と、
前記シリンダの前方に送られた固体金属を加熱シリンダ内のスクリュ末端部よりも前方で固化成形する固化成形部と
を備えてなる金属の固化成形装置。
【請求項８】
スクリュ末端よりも前方のシリンダ内面の少なくとも一部が押出材に対して摩擦抵抗が大きくなるよう構成されていることを特徴とする請求項７に記載の金属の固化成形装置。
【請求項９】
スクリュ端末よりも前方のシリンダ内面の少なくとも一部に、押出材に対して摩擦抵抗が大きくなるようライナーが設けられていることを特徴とする請求項７に記載の金属の固化成形装置。
【請求項１０】
加熱シリンダ先端から押出された固化成形金属を所定の長さに切断する切断手段を備えていることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の金属の固化成形装置。
【請求項１１】
押出された固化成形材を二つ割の金型でプレスして製品形状へと成形する金型を備えていることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の金属の固化成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、マグネシウム合金、アルミニウム合金、チタン合金などの急冷凝固金属薄体や金属粒子などの固体金属、もしくはＳｉＣ、カーボン、アルミナなど無機化合物に代表される強化材が添加されてなる固体金属を原料として用い、それらを均質で高強度かつ高硬度の高強度金属体へと固化成形する金属の固化成形方法とそれに用いられる装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の装置としては、下記特許文献１や特許文献２で提案されているものが知られている。図８に示すものは特許文献１（特開平９−１５５４９１号公報）により提案されているものであり、図８において、１０１は急冷凝固合金材、１０２は銅管やアルミニウム管などの易加工性金属材、１０３は一般的にアルミニウム合金などの押出で使用され急冷凝固合金材１０１を押し出すためのコンテナ、１０４はコンテナ１０３内で急冷凝固合金材１０１を包んだ易加工性金属材１０２による密閉缶を押すステムである。
【０００３】
また、同図において、１０５はコンテナ１０３の開口部、１０６は開口部１０５から押し出された急冷凝固合金材１０１および易加工性金属材１０２の被覆押出材、１０７は被覆押出材１０６の易加工性金属材部分を除去する皮剥ぎ刃、１０８は皮剥ぎ刃１０７で被覆が除去されたビレットを切断するための切断刃である。
【０００４】
次に動作について説明する。
【０００５】
まず、最初に急冷凝固合金薄体を作製する。これには熱伝導の良い銅製の単ロールあるいは双ロールなどに溶融金属を吹き出す方法がある。この溶解操作は、酸化による発火を抑制するため、真空あるいはアルゴンなどの不活性ガスを充填したチャンバー内で行う。急冷材は厚さ１００ミクロン程度、好ましくは後の粉砕を効果的に行うために３０〜５０ミクロン程度の急冷薄体材（リボン）にする。得られたリボン材の保管については、巻き取ることでかさ密度を減じて保管できる。
【０００６】
次に、ボールミルで粉砕を行うが、遊星型などの高エネルギー投入型のミルを用いる方が短時間での粉砕が可能である。粉砕中の雰囲気は、不活性ガスあるいは大気圧以下の真空中で行った方が粉末の酸化を抑制できる。
【０００７】
こうして作製された急冷凝固金属薄体は銅やアルミニウムのパイプとその片端の蓋板を溶接することで作製される易加工性金属製の金属カプセル内に入れられる。そして、金属カプセルへ充填した状態で真空チャンバーに入れられ、脱ガスを行った状態でもう一方の蓋が溶接される。こうして真空状態で急冷凝固合金材を密閉した金属カプセルが作製される。
【０００８】
このとき真空状態で密閉するのは、後の押出時に長時間予備加熱した際、急冷凝固金属薄体が酸化してしまい、目的とする強度や伸びが得られなくなるのを防止するためである。
【０００９】
次に、急冷凝固合金材１０１を易加工性金属材１０２で内封した金属カプセルは、通常のアルミニウム合金などの押出で使用されている押出機のコンテナ１０３内に挿入され、ステム１０４によってコンテナの開口部１０５から押し出される。
【００１０】
具体的には、急冷凝固による結晶粒微細化効果がなくならないように溶体化温度以下でビレットを加熱し、押出しやすくしたものをコンテナ１０３の拡径側に置き、ステム１０４が油圧装置によってコンテナ方向に移動することでコンテナの穴から押し出されていく。被覆押出材１０６は真空密閉した易加工性金属材が外部に残っているので、外面の易加工性金属材部分だけ削ったあとに、内部の急冷凝固金属薄体を原料とする部分を機械加工で切断し、高強度部材として鍛造などの２次加工に供する。
【特許文献１】特開平９−１５５４９１号公報  （第３―４頁、図１）
【特許文献２】特開平１−１０８３３７号公報  （第３―４頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来の急冷凝固金属の成形方法は、プロセスが複雑であるため、試験レベルでは実施されているが商業ベースで急冷凝固金属成形体を生産することが困難であった。特に真空状態で銅やアルミニウムなどの易加工性金属缶に密閉することは連続的に施行することが難しく、押出された後に機械加工で被覆材だけを除去することは多大な手間がかかり且つ困難な作業であった。すなわち、固化成形するために熱間押出するが、押出時に変形しやすくするためには急冷凝固金属薄体を加熱昇温しなければいけない。しかし炉内で長時間昇温していると酸化してしまうので上記のように密閉しなければならずプロセスが複雑になる。
【００１２】
一方、急冷凝固金属の組織が変化しないような温度、具体的にはアルミニウム合金の急冷凝固金属でおよそ４００℃以下の温度で押し出さないと、急冷凝固組織による高強度化が達成できないため、このような低温で金属を押し出さなければならない。
【００１３】
通常のアルミニウムなどの押出加工では原料に固体アルミニウムの塊（インゴット）である円柱ビレットを使用するが、急冷凝固金属薄体や金属粒子（粉末）を押出すことで固化させようとすると、金属薄体や粉末表面の酸化膜を破断させ金属の新生面を表面に出して固着させるだけのせん断力（応力）を金属薄体や金属粒子に与えなければならない。そのようなせん断力をあたえるためには押出比（押出し前のビレットの断面積を押出し後の押出材の断面積で割った面積比）を２０〜１００と高くして押出し時により大きなせん断力が作用するようにする必要がある。
【００１４】
以上のように変形抵抗の大きい低温で押出比の大きい条件で押出すためには、押出力が非常に大きな装置が必要となり、商業ベースの低価格で量産化することは困難である。
【００１５】
この発明は上記のような従来の問題点を解決するためになされたもので、スクリュ式押出機に金属薄体もしくは金属粒子などの固体金属を直接投入し、押出すことにより、予熱処理や密閉処理を必要とせず、安価に高強度の金属成形部材を大量生産することができる金属の固化成形方法とその装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述した課題を解決するため、本発明に係る金属の固化成形方法は、加熱シリンダよりも短いスクリュを加熱シリンダ内に設け、金属薄体もしくは金属粒子などの固体金属を加熱シリンダ内に供給し、スクリュ回転によって前記固体金属を加熱シリンダの前方に送りながら固体状態である溶融開始温度以下に加熱し、加熱シリンダ内のスクリュ末端部よりも前方で固体金属を固化成形するものである。
【００１７】
ここで、加熱シリンダ先端と対向する位置において、押出材へその押出方向とは反対の向きへの力を与えて圧縮固化させるようにすることができる。また、加熱シリンダ先端から押出された固化成形金属を所定の長さに切断するようにすることもできる。あるいは押出された固化成形材を二つ割の金型でプレスして製品形状へと成形するようにすることもできる。
【００１８】
また、本発明において、原料として使用する固体金属がアルミニウム、マグネシウム、チタンなどの軽金属の急冷凝固金属であることを特徴とする。更に、前記軽金属の急冷凝固金属に、アルミナ、炭化珪素、炭素などマトリックス金属の特性を向上させる無機物もしくは金属の強化材が添加されていることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係る金属の固化成形装置は、金属薄体もしくは金属粒子などの固体金属が供給されるシリンダと、前記シリンダ内に供給された前記固体金属を前記シリンダの前方に回転しながら送るスクリュと、前記スクリュにより前記シリンダの前方に送られる固体金属を溶融開始温度以下に加熱する加熱手段と、前記シリンダの前方に送られた固体金属を加熱シリンダ内のスクリュ末端部よりも前方で固化成形する固化成形部とを備えてなるものである。
【００２０】
ここで、スクリュ末端よりも前方のシリンダ内面の少なくとも一部が押出材に対して摩擦抵抗が大きくなるよう構成されている。また、スクリュ端末よりも前方のシリンダ内面の少なくとも一部に、押出材に対して摩擦抵抗が大きくなるようライナーが設けられている。なお、加熱シリンダ先端から押出された固化成形金属を所定の長さに切断する切断手段を備えたり、或いは、押出された固化成形材を二つ割の金型でプレスして製品形状へと成形する金型を備えたりすることができる。
【００２１】
この発明の実施の形態においては、第１の構成として、図１〜図４に示すように、成形された急冷凝固金属をカッターで切断するようにしている。その構成においては、外部に加熱手段としてのヒーター４を有した加熱シリンダ１内に、駆動装置によって設定した回転数で回転するスクリュ２を内蔵する。そして、加熱シリンダ１の一方に近い外周面に開けられた材料投入口５から急冷凝固金属薄体（又は金属粉末材料等の固体金属）６を投入すると、スクリュ回転によって投入された急冷凝固金属薄体６は加熱シリンダ１の他方側へと加熱されながら送られる。このとき急冷凝固による結晶粒微細化効果をなくさないためにも、加熱シリンダ１は急冷凝固金属薄体６の状態（又は特性）が変化しない温度（具体的にはアルミニウム基の急冷凝固金属で約４００℃であったり、マグネシウム基の急冷凝固金属で３００℃であったりして合金種によって変わる）以下に温度設定されている。
【００２２】
スクリュ２は加熱シリンダ１よりも短く構成されている。具体的には加熱シリンダ１に対して３０〜７０％程度の長さになっており、固化しやすい材料の場合や、シリンダ内面と押出材との摩擦抵抗が大きいことで、押出材内に大きな圧縮力が作用する場合には、スクリュ２を長くすることができるが、固化しにくい材料の場合や、シリンダ内面と押出材１０との摩擦抵抗が小さくて押出材内にそれほど大きな圧縮力が作用しない場合には、スクリュ２を短くして固化するゾーンを長くする。
【００２３】
加熱されスクリュ先端から前方へと押出された急冷凝固金属薄体６は、シリンダ内に蓄積され、続いてスクリュ２から送り出される急冷凝固金属薄体６に押されながらゆっくりと前進していく。このときシリンダ内面と急冷凝固金属薄体の間には摩擦力が発生し、急冷凝固金属薄体が前進する方向とは逆方向への力が発生する。この反力により急冷凝固金属内に圧縮力が発生し、急冷凝固金属薄体が固化されることになる（図１）。
【００２４】
この反力については、加熱シリンダ１に対向する位置に押出材受け１４を設けることで、この反力を高めて固化を促進させることができるほか、成形スタート時には最初にシリンダ内を急冷凝固金属薄体６で充満させる役割も行う。つまり、押出材受け１４やプレス型などの囲いがなく、シリンダ１が完全に開放された状態で成形をスタートすると、スクリュ２から前に送られた材料がポロポロと前に送られるだけで固化は発生しない。これは摩擦力が発生しない状態においては、それによる圧縮力も発生しないためである。即ち、摩擦力は摩擦係数と摩擦力発生面の垂直応力の積で求められるため、一度シリンダ内が急冷凝固金属薄体６で充満されて圧縮力（内部応力）が発生すると、シリンダ内面にも垂直応力が作用して摩擦力が発生し、その摩擦力で圧縮力が維持されるという効果が生じるが、最初に何らかの圧縮力が発生しなければ摩擦力も発生せず、従ってそれによる圧縮力が発生することもないので固化も発生しない。
【００２５】
急冷凝固金属薄体６を固化させるための圧縮力を発生させる摩擦力を積極的に発生させるため、図４の拡大図に示すようにシリンダ内面に摩擦係数の大きいライナー２３を入れる方法もある。ここで摩擦係数を更に上げる手段としては、ライナー２３の材質を変えるほか、シボ加工で細かな凹凸を付けたり、溝を付けるなど形状で摩擦係数を上げても良い。また、シリンダ出口１１を縮径化させて圧縮力を発生させる方法もあるが、あまり縮径させると押出す力が大きくなり装置が大掛かりになるので、必要最小限の縮径が望ましい。
【００２６】
シリンダ内で固化された押出材１０は、続いてスクリュ２から送り出され固化していく急冷凝固金属薄体に押されシリンダ出口から外へ押出される（図２）。これを何らかの切断手段、例えばカッター１２を用いて切断すれば、シリンダ内面形状の急冷凝固金属押出ビレット１６が完成する（図３）。このビレット１６は別工程でさまざまな成形に使用することが可能である。例えば、ビレットの結晶が極力成長しないように誘導加熱装置などでビレットを急速加熱し、鍛造装置で鍛造加工すれば、高強度の急冷凝固材鍛造製品を作ることもできる。また、同じく急速加熱してアルミニウム合金などで使われる通常の押出機（従来技術のような装置）に使用し、複雑形状に押出し加工することも可能である（従来技術では薄体や粉末を固化させつつそのまま複雑形状に押出すことは難しい）。
【００２７】
次に、この発明の実施の形態の第２の構成として、図５〜図７に示すように、シリンダから固化させながら押出された急冷凝固金属の押出材１０をそのままプレスして更に製品に近い複雑形状へと加工することも可能である。
【００２８】
これら図においては、シリンダ出口１１から押出された押出材１０は上型１８と下型１９の間のキャビティ２０へ充填されていく（図５）。１回のプレスに必要な量が充填されたかどうかは、スクリュ回転時間やスクリュの回転負荷圧、キャビティ内に設けた圧力センサーなどで検知させ、そこでスクリュの回転を一時停止し、上型１８を下ろしていく。上型１８はキャビティ内の押出材１０とその下にある下型１９を押してシリンダ出口１１よりも下方へと移動させ、キャビティ２０の入口で押出材１０を切断する。さらにそのまま上型１８を降下させていくと下型１９が下限位置に当接し、それ以上下がらなくなる（図６）。
【００２９】
そこで、設定した圧力で上型１８を下ろすと、降下する上型１８とそれ以上降下しない下型１９に挟まれてプレス加工がなされる（図７）。プレスした後に上型１８と下型１９が元の位置まで上がり、それらの間に位置したプレス品が取り出される。そして次の押出しのためにキャビティ２０表面に無機化合物や鉱物油などで作られた離型潤滑材が塗布され、次の押出工程へ移る。なお、このプレスを１次鍛造として行い、そのプレス品を別の鍛造装置で２次鍛造、３次鍛造と行って複雑形状に成形してもよい。
なお、本発明の実施例においては単軸のスクリュを使用しているが、輸送力増加のために二軸スクリュとして貯蓄部への出口を一つにすることも容易に考えられる。
【００３０】
次に作用について説明する。マグネシウム合金やアルミニウム合金にしろいずれの金属粒子（薄体、粉末）も表面にナノメータオーダーの安定した酸化層に覆い尽くされている。粉末冶金法で粉末同士を固化させるためには、粉末表面の酸化層を何らかの方法で除去して、隣あった金属粉末の新生面同士を突き合わせる必要がある。材料投入口５から加熱シリンダ１へ供給された急冷凝固金属薄体６は、スクリュ２の回転により加熱シリンダ１内を先端側へと送られていくが、その過程で急冷凝固金属薄体６同士の摩擦力やぶつかり合い、急冷凝固金属薄体６と回転するスクリュ表面やシリンダ内面の摩擦力、輸送途中の急冷凝固金属の変形等により急冷凝固金属薄体表面の酸化層が破壊され、固化しやすい新生面が現れる。一部の急冷凝固金属薄体はスクリュ２で送られる途中に合体固化し始める。
【００３１】
このように輸送途中で一部の新生面が現れた状態で貯蓄部に急冷凝固金属が送られるので、貯蓄部に貯められた時点で固化しやすい状態になっており、少ない圧力の付加、昇温で固化成形することができる。
【００３２】
材料投入口５から投入された急冷凝固金属薄体６は加熱シリンダ１からの伝熱で加熱されるが、従来技術のように銅缶などで密閉された急冷凝固金属薄体の塊を炉内で加熱するよりも、スクリュで送られていく方が比表面積が大きくてシリンダからの伝熱面積も大きいので、より効率的に短時間での昇温が可能である。そのため急冷凝固金属薄体６の酸化の可能性や昇温により結晶成長して急冷効果が失われる可能性が少なくなる。さらに、加熱シリンダ１内をアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気にすることで酸化の抑制が可能である。
【００３３】
押出後、連続してプレスする方法ではプレスによって更に強固に固化することができ、同時に製品に近い形状まで成形することが可能となる。また、このように連続してプレスを行う場合、押出された時点で既に昇温されているのでそのままプレスすることができ、再加熱する必要がなくなるという利点がある。
【００３４】
スクリュ２から徐々に固化材を固化・積層させながら押出材の体積（長さ）を増やしていくので、どれだけ体積（長さ）の大きい急冷凝固金属体の押出材１０でも均一に固化したものを成形できる。
なお、本発明の実施の形態では急冷凝固金属の成形について記載しているが、通常の金属粉末の成形にも適用可能であることは自明であり、同じように簡単なプロセスで粉末を原料とした均質な金属体が成形可能である。また、急冷凝固金属にアルミナや炭化珪素、カーボンなどの無機物やＳＵＳなどの高強度金属の粒子、繊維、ウイスカーといった形状の強化材を原料となる急冷凝固金属薄体や金属粉末に所定量（複合強化の効果を発揮させるためには、およそ１０％以上は入れることが望ましい）だけ混ぜて加熱シリンダ内に供給したり、あらかじめそれらの強化材を複合化させた急冷凝固金属薄体や金属粉末を原料として使用したりすれば、更に機械的特性の優れた金属基複合材料の固化成形も可能である。
【発明の効果】
【００３５】
以上のように、この発明によれば加熱シリンダ１内に固体金属薄体６もしくは粒子等の固体金属を供給し、スクリュ２で輸送することで、固体金属同士の衝突や摩擦力、固体金属と加熱シリンダ内面もしくはスクリュ表面の摩擦力により固体金属表面の酸化層を剥ぎ取りながら加熱することで、貯蓄部の固体金属同士が固着しやすい状態にすることができ、さらにそれらをシリンダ先端の貯蓄部で固化することで均一でより強固な成形体を作製することができ、しかもこの成形動作は一つの工程で連続的に行うことができるので、低コストで生産性に優れる。また、スクリュの回転により原料の混合効果も得られ、合金成分や強化材の混合にも効果的であり、得られる固化成形体の偏析を防止できるという効果がある。そして、従来のように押出工程だけで使用する密閉缶も必要ないし、密閉処理や押出後の缶部材除去、押出のための予熱処理も必要ない。さらに、固化成形される金属体の大きさ（長さ）も切断位置を変えることで調整可能であり、製造する品物に応じて臨機応変に急冷凝固金属体の大きさを調整可能である。また、押出後に加熱された状態のままプレス成形することで製品形状に近い形へと成形することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
（第１の実施の形態）
この発明の第１の実施の形態を図１〜図４について説明する。
【００３７】
第１の実施の形態は、加熱シリンダのシリンダ出口側に押出された固体金属を切断する切断手段としてのカッターを備え、成形された急冷凝固金属をカッターで切断するようにした場合について説明するものである。
【００３８】
図１〜図４はこの発明の第１の実施の形態による固化成形方法及び装置を示す断面側面図であり、図１はシリンダ出口に押出材受けを当てるとともに、スクリュ回転により急冷凝固金属薄体を加熱しながらシリンダ前方へ送ることで、押出材に反力をかけるとともに押出材が押出材受けを押しはじめる状態を示す図である。図２は押出材により押出材受けが押されて押出材がシリンダ内面形状の形で押出されている状態を示す図であり、図３は押出材が切断された状態を示す図である。また、図４はシリンダ先端内側に摩擦抵抗の大きいライナーを入れることで押出材を固化成形しやすくした第１の実施の形態の改良例を示す図である。
【００３９】
図１〜図４において、１は加熱シリンダ、２は加熱シリンダ１内で回転可能であり、螺旋状の溝が形成され、シリンダ末端よりも短いスクリュ、３はスクリュ２を設定した回転数で回転可能なモーター、４は加熱シリンダ１を加熱するためのシリンダヒーターであり、図示されないシリンダ固定の熱電対で測温しながら設定温度になるように、やはり図示されていない温度制御装置によって制御されている。
【００４０】
また、５はシリンダ根元側上部に開けられた原料供給用の材料投入口、６は原料となる材料である固体金属としての急冷凝固金属薄体６である。急冷凝固金属薄体６の材料としては、金属粒子や粉末であってもよい。急冷凝固金属薄体６は、冷却ロールに溶融金属を噴射して急冷させる単ロール方式で作られた急冷凝固金属でリボン状になったものを粉砕して、スクリュの溝に入る大きさに調整したものである。金属粉末としては、例えばアトマイズ法による急冷凝固粉末があげられる。
【００４１】
また、７は原料を単位時間当たりあらかじめ設定された一定量を供給するフィーダー、８はシリンダ１内に投入された急冷凝固金属薄体６が酸化するのを防止するために、Ａｒガスなどの不活性ガスを流入するための不活性ガス供給口である。Ａｒガスはアルゴンガスボンベから圧力バルブ、流量弁を通って不活性ガス供給口８から流れ込む。また、９は装置架台、１０はスクリュ２末端から更に前方へと押出され、スクリュ内面形状（円筒の場合は円柱形状）に押し固められ固化した押出材、１１はシリンダ出口であり、このシリンダ出口１１には、押出材を強固に固化させるために若干の絞り（シリンダの縮径）を付けてもよい。
【００４２】
また、１２はシリンダ出口１１から出た押出材１０を切断するためのカッターであり、一方から刃を降下させる方法や、回転ノコ刃で切断する方法、多方向から同時に切断する方法など通常考えられる切断方法であれば限定されない。また、１３はこの第１の実施の形態におけるカッター１２の移動用の油圧シリンダであり、設定長さまで押出材が出たことを押出材受けの軸に取り付けた位置センサーで検知したときに、一端スクリュ回転（押出）を止めて切断のために刃を降下させる。
【００４３】
また、１４はシリンダ１内でスクリュ先端よりも前方に押出された材料を押出方向とは反対方向に抑えることで、シリンダ内の材料に圧縮力を作用させるための押出材受けであり、１５は押出材受けに一定の反力を発生させるための油圧シリンダやエアシリンダなどの流体シリンダ、１６は押出し後に切断された急冷凝固金属ビレットであり、再加熱後に鍛造するなど二次加工に供されて高強度部品へと加工される。
【００４４】
また、図４に示す拡大図において、２３はシリンダ内先端側でスクリュ末端よりも前に押出された材料に接触面で押出し方向とは反対方向への摩擦力を作用させ、その材料に軸方向への圧縮力を発生させるライナーである。このライナー２３は、使用される急冷凝固金属薄体の材料種との組み合わせで摩擦抵抗の大きくなる材料を選定したり、表面に細かな凹凸のあるシボ加工を施したり、円周方向の溝やネジ溝が切ってあったりすることができる。また、２４はライナー２３を加熱シリンダ１に固定するためのライナーオサエ、２５はライナーオサエをシリンダに固定するためのボルトである。
【００４５】
以上の構成において、固化成形動作においては、図１で示すように、シリンダ出口１１に押出材受け１４を当てることで、押出材１０に反力をかけるとともに、スクリュ回転により急冷凝固金属薄体６を加熱しながら加熱シリンダ１前方へ送り、押出材受け１４を押圧させて固化させる（図１）。そして、押出材１０により押出材受け１４が押されて押出材１０はシリンダ内面形状で押出される（図２）。その後、押出材１０は適当な長さにおいてカッター１２により切断される（図３）。
【００４６】
なお、図４に示すように、シリンダ先端内側に摩擦抵抗の大きいライナー２３を入れることで押出材１０を固化成形しやすくすることができる。
（第２の実施の形態）
この発明の第２の実施の形態を図５〜図７により説明する。
【００４７】
第２の実施の形態は、加熱シリンダから固化されながら押出された固化成形金属（急冷凝固金属の押出材）をそのままプレスして、更に製品に近い複雑形状へと加工するようにした例を説明するものである。
【００４８】
図５〜図７は第２の実施の形態を示す断面側面図であり、図５はスクリュ回転により急冷凝固金属薄体を加熱しながらシリンダ前方へと送り、プレスのキャビティに押出材が押出されている状態を示す図であり、図６はプレスの上型が降下してキャビティ内の押出材と下型を下方に押すことで押出材をキャビティ入口で切断している状態を示す図であり、図７は下型が下限位置に当接し、上型が設定圧力で下方向にプレスすることでキャビティ２０内の押出材１０を成形している状態を示す図である。
【００４９】
これら図５〜図７において、１７は加熱シリンダ１先端に取り付けられ、押出材（固化成形金属）を一定形状、一定サイズに変形させながら押出し、同時にその変形抵抗によりシリンダ１内でスクリュ末端よりも前にある材料に固化するための圧縮力を作用させるダイスである。１８は押出された押出材１０をプレス成形する際の上型であり、この上型１８は内部に電気ヒーターなどの加熱手段を設けて、成形性の良くなる１００〜３００℃程度に昇温している。１９は押出された押出材１０をプレス成形する際の下型であり、内部に電気ヒーターなどの加熱手段を設けて、成形性の良くなる１００〜３００℃程度に昇温している。これら上下の型１８，１９それぞれは、押出し動作毎にその前処理として、各キャビティ側表面に鍛造などで使われる無機化合物などの離型材が塗布される。
【００５０】
また、２０は上型１８と下型１９で形成される上述のキャビティ（空洞）であり、プレス後にはこの成形品形状に押出材が成形される。２１は上型を下方にプレスする油圧シリンダ、２２は下型に接続され、プレス時には下型を一定速度で下方へ動くように支えながら調整し、プレス後には下型を持ち上げる油圧シリンダである。
【００５１】
以上の構成において、固化成形動作においては、スクリュ回転により急冷凝固金属薄体を加熱しながらシリンダ前方へと送り、固化させるとともに、プレスのキャビティに押出材を押出させる（図５）。次に、プレスの上型が降下されてキャビティ内の押出材と下型を下方に押すことで押出材をキャビティ入口で切断する（図６）。そして、下型が下限位置に当接し、上型が設定圧力で下方向にプレスすることでキャビティ２０内の押出材１０を成形する（図７）。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】急冷凝固金属薄体が加熱されながらシリンダ前方へ送られて押出材受けを押し始める状態を示す断面側面図である。
【図２】押出材により押出材受けが押されて押出材がシリンダ内面形状で押出されている状態を示す断面側面図である。
【図３】押出材が切断された状態を示す断面側面図である。
【図４】第１の実施の形態の改良例を示す断面側面図である。
【図５】プレスのキャビティに押出材が押出されている状態を示す断面側面図である。
【図６】押出材をキャビティ入口で切断している状態を示す断面側面図である。
【図７】キャビティ内の押出材を成形している状態を示す断面側面図である。
【図８】従来の急冷凝固金属の熱間押出装置を示す断面側面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  加熱シリンダ、２  スクリュ、３  モーター、４  ヒーター、５  材料投入口、６  急冷凝固金属薄体、７  フィーダー、８  不活性ガス供給口、９  装置架台、１０  押出材、１１  シリンダ出口、１２  カッター、１３、２１、２２  油圧シリンダ、１４  押出材受け、１５  流体シリンダ、１６  急冷凝固金属ピレット、１７  ダイス、１８  上型、１９  下型、２０  キャビティ。
【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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