(57)【要約】【課題】押出荷重を抑えながら、断面に割れが発生したり、断面肉厚にヒケが発生したりすることなく押出速度を上昇させることが可能な中空形材用押出ダイスを提供すること。【解決手段】中空形材の内側形状を成形するマンドレル１３及び該マンドレル１３を支持するブリッジ１４を有するオス型１２と、中空形材の外側形状を成形する孔１６を有するメス型１５とを備える中空形材用押出ダイス１１であって、ブリッジ１４には、押出成形時に流動中の成形材料が接触するフロー面１４ｂが形成されており、このフロー面１４ｂには、ブリッジ１４の押出方向における後端１４ａとマンドレル１３との間に位置するとともにダイス径方向内方に凹となるデッドメタル部Ｄが設けられている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空形材の内側形状を成形するマンドレル及び該マンドレルを支持するブリッジを有するオス型と、中空形材の外側形状を成形する孔を有するメス型とを備える中空形材用押出ダイスであって、
前記ブリッジには、押出成形時に流動中の成形材料が接触するフロー面が形成されており、
前記フロー面には、前記ブリッジの押出方向における後端と前記マンドレルとの間に位置するとともにダイス径方向内方に凹となるデッドメタル部が設けられていることを特徴とする中空形材用押出ダイス。
【請求項２】
請求項１に記載の押出ダイスは、前記ブリッジにより分割される成形材料の導入路が４つであり、前記デッドメタル部は前記フロー面でダイス径方向における最も内方の位置に設けられていることを特徴する中空形材用押出ダイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム合金等からなる中空断面を有する形材を成形する押出ダイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウム合金等の押出加工は、断面形状の自由度が高く、中空断面を有する形材を得るのにも優れているため、広く採用されている。また、一般的な押出加工は、断面形状が固定されたダイスに円柱状の素材（ビレット）を押出して成形するため、押出方向の全てにおいて同一断面形状の細長い製品（形材）を得る工法となっている。
【０００３】
中空断面を有する形材を成形するための押出ダイスとしては、例えば、図４及び図５に示すような、スパイダー式ダイスがある。スパイダー式ダイス５１は、押出方向に次第に拡開するダイリング５７の内部に、中空形材の内側を成形するマンドレル５３及び該マンドレルを支持する互いに交差したブリッジ５４を有するオス型５２と、中空形材の外側を成形する孔５６を有するメス型５５を組み合わせて装着されている。通常、オス型５２のフロー面５２ｂは押出方向に平行な平面で、アルミニウム合金等はオス型と接触しながら流れ、形材の内側を成形する構造になっている。
【０００４】
また、押出成形時の押出荷重によるオス型のダイスの撓みや割れ等の発生を防ぐために、オス型の後方に隙間を介して受圧板を設けた押出ダイス（例えば、特許文献１参照）や、オス型の後方に隙間を介して受圧板（バッフル部）を設けるとともにオス型の後端部に背圧受け面を有する背圧利用部を設けた押出ダイス（例えば、特許文献２参照）が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−２８１３１９号公報
【特許文献２】
特開平７−１２４６３５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の技術においては、生産性を向上させるために押出速度を上昇させると、押出荷重（ラム圧）が上がり、日の字断面・目の字断面などウェブ部を有する断面等によっては外周部とウェブ部の速度バランスが異なり、成形される中空形材の断面肉厚のヒケや割れ不良が発生する恐れがあった。特に、高強度の中空形材を押出成形する場合は、その問題が顕著であった。また、オス型の後方に隙間を介して受圧板を設ける押出ダイスの場合（例えば、特許文献１、２参照）では、受圧板が形成されたプレートを、オス型やメス型とは別個に配設する必要があるものであった。
【０００７】
それゆえ、本発明は、以上の事情を背景になされたものであり、押出荷重を抑えながら、断面に割れが発生したり、断面肉厚にヒケが発生したりすることなく押出速度を上昇させることが可能な中空形材用押出ダイスを提供することを技術的課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した技術的課題を解決するため、本発明は、請求項１に記載のように、中空形材の内側形状を成形するマンドレル及び該マンドレルを支持するブリッジを有するオス型と、中空形材の外側形状を成形する孔を有するメス型とを備える中空形材用押出ダイスであって、ブリッジには押出成形時に流動中の成形材料が接触するフロー面が形成されており、そのフロー面には、ブリッジの押出方向における後端とマンドレルとの間に位置するとともにダイス径方向内方に凹となるデッドメタル部が設けられていることを特徴とする中空形材用押出ダイスとした。
【０００９】
本発明に係る中空形材用押出ダイスによれば、オス型のフロー面にデッドメタル部が設けられているので、押出成形時にフロー面を接触しながら流動する成形材料は、デッドメタル部では低い摩擦抵抗で流動できるので、押出成形時の押出荷重（ラム圧）を低減することができる。その結果、成形材料（素材）の流れもスムーズとなり、押出速度を上昇させても、形材の断面寸法や形状の全てにおいて良好な中空形材を得ることができ、生産性の向上を図ることが可能となる。特に、高強度な中空形材を押出成形する場合であっても、成形される中空形材の断面肉厚のヒケや割れ不良が発生することなく押出速度を上昇させることができる。
【００１０】
好ましくは、請求項２に記載のように、押出ダイスは、ブリッジにより分割される成形材料の導入路が４つであり、デッドメタル部はフロー面でダイス径方向における最も内方の位置に設けられていることが望ましい。これにより、日の字断面・目の字断面などウェブ部を有する断面等であっても、フロー面でダイス径方向における最も内方の位置でのデッドメタル部により、ウェブ部へ成形材料が流れ込みやすくなり、外周部とウェブ部の速度差が緩和され、成形される中空形材の断面肉厚のヒケや割れ不良を低減することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
押出生産性を向上させるために押出速度を上昇させた場合に、良好な形材を得るには、押出成形時の押出荷重（ラム圧）が上昇しないことが好ましい。押出生産性を向上させるために押出速度を上昇させると、アルミニウム合金等の流れ込みが間に合わず、形材にヒケや割れ不良が発生すると考えることができる。すなわち、押出ダイス内のオス型とアルミニウム合金等の摩擦が低減され、ダイス内のアルミニウム合金等の流れをスムーズにすることで、押出速度を上昇させた場合でも、押出荷重が上昇することを抑制することができる。そのために本発明に係る押出ダイスは、該マンドレルを支持するオス型にデッドメタル部を有するため、オス型とアルミニウム合金等が直接接する領域が低減されることによって摩擦が低減され、ダイス内のアルミニウム合金等の流れ込みがスムーズになると考えることができる。その結果、押出速度を上昇させても、押出荷重が上昇することなく、断面寸法や肉厚等が良好な形材を得ることができる。以下に本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１２】
図１及び図２は、本発明に係る中空形材用押出ダイスの一実施形態の断面を示した模式図であり、図１は後方から見た図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。この中空形材用押出ダイス１は、アルミニウム合金からなる素材（ビレット）を挿入するコンテナ（図示せず）の押出方向前方に配設される。ここでいう押出方向とは、押出成形材が押し出されていく方向（図２における右方向）のことである。
【００１３】
図１及び図２に示すように、中空形材用押出ダイス１１は、スパイダー式ダイスであり、オス型１２とメス型１５を組み合わせて、押出方向に次第に拡開するダイリング１７の内部に装着されている。
【００１４】
オス型１２は、中空形材の内側形状を成形するマンドレル１３とブリッジ１４を有している。ブリッジ１４の中央部には、押出方向に突出するようにしてマンドレル１３が支持されている。マンドレル１３には、オス型ベアリング１３ａが形成されている。
【００１５】
メス型１５は、中空形材の外側形状を成形する孔１６を有している。孔１６には、オス型ベアリング１３ａに対向するメス型ベアリング１６ａが形成されている。オス型ベアリング１３ａとメス型ベアリング１６ａとの隙間から素材が押し出されて、例えば断面がウェブ部を有する口の字形状や日の字形状などの中空形材が押出成形されるようになっている。
【００１６】
図１に示すように、中空形材用押出ダイス１１は、ブリッジ１４により分割される素材の導入路１１ａが４つとなっている。この導入路１１ａは、ブリッジ１４の側面であるフロー面１４ｂとダイリング１７の内周面とで形成されている。図２に示すように、フロー面１４ｂは、押出方向に平行となっており、押出成形時に成形材料が流動しながら接触する。フロー面１４ｂには、ダイス径方向内方に凹となるデッドメタル部Ｄが設けられている。このデッドメタル部Ｄは、ブリッジ１４の押出方向における後端面１４ａとマンドレル１３との間に位置している。すなわち、フロー面１４ｂにおいてダイス径方向高さが部分的に低く設定されたディンプルがデッドメタル部Ｄとなっている。
【００１７】
デッドメタル部Ｄは、図１に示すように、フロー面１４ｂでダイス径方向における最も内方の位置に設けられている。すなわち、ブリッジ１４の交差した中央部で、最もダイス中心に近いところに設けられている。図１及び図２に示すように、本実施形態では、４つの導入路１１ａのそれぞれに２つずつ、計８個のデッドメタル部Ｄが設けられている。
【００１８】
本実施形態によれば、このデッドメタル部Ｄによってオス型１２とアルミニウム合金等の成形材料が直接接する領域が低減され、ダイス１１内のアルミニウム合金等の流れ込みがスムーズになると考えることができる。その結果、押出速度を上昇させても、押出荷重が上昇することなく、断面寸法や肉厚等が良好な形材を得ることができる。デッドメタル部Ｄの形状は、押出成形時に押出されるアルミニウム等の材料強度やダイス形状によって適宜設定されるが、丸形状でも良いし、四角形状や多角形形状でも良い。また、深さは押出成形時にアルミニウム等が流れ出さず、デッドメタルを形成する深さ以上あれば良い。さらに、デッドメタル部Ｄの数は、オス型１２のフロー面１４ｂの面積によって、いくつでも配置することができる。
【００１９】
従来例と比較すると、図４及び図５に示すように、従来の中空形材用押出ダイス５１は、オス型５２のブリッジ５４にデッドメタルを形成することができないので、押出成形時にダイス５１内のアルミニウム等はオス型５２と直接接しながら押出され、その摩擦が大きなものとなっており、押出荷重を上げる一つの要因となっている。
【００２０】
次に、図１及び図２に示す本発明に係る中空形材用押出ダイス１１と、図４及び図５に示す従来の中空形材用押出ダイス５１において７０００系アルミニウム合金でＴ５調質後の耐力が３４０ＭＰａ以上であるアルミニウム合金を押出速度一定にして中空形材を押出加工したときの押出荷重（ラム圧）を比較した。その結果、図３に示すように、本発明に係る中空形材用押出ダイス１１は、比較例である従来の中空形材用押出ダイス５１に比べて、押出荷重を押し終わりで５％程度低減することができた。
【００２１】
また、本発明に係る中空形状用押出ダイス１１において、成形される中空形材の断面寸法や肉厚等が良好となる限界まで押出速度を上昇させたところ、従来の中空形材用押出ダイスと比べて、約２倍の押出速度とすることができた。
【００２２】
以上のように、本発明に係る中空形材用押出ダイス１１においては、オス型１２のフロー面１４ｂにデッドメタル部Ｄが設けられているので、押出成形時にフロー面１４ｂを接触しながら流動する成形材料は、デッドメタル部では低い摩擦抵抗で流動できるので、押出成形時の押出荷重（ラム圧）を低減することができる。その結果、成形材料（素材）の流れもスムーズとなり、押出速度を上昇させても、形材の断面寸法や形状の全てにおいて良好な中空形材を得ることができ、生産性の向上を図ることが可能となる。特に、高強度な中空形材を押出成形する場合であっても、成形される中空形材の断面肉厚のヒケや割れ不良が発生することなく押出速度を上昇させることができる。
【００２３】
また、日の字断面・目の字断面などウェブ部を有する断面等であっても、フロー面１４ｂでダイス径方向における最も内方の位置でのデッドメタル部Ｄにより、ウェブ部へ成形材料が流れ込みやすくなり、外周部とウェブ部の速度差が緩和され、成形される中空形材の断面肉厚のヒケや割れ不良を低減することができる。
【００２４】
尚、上記した実施形態ではスパイダー式の押出ダイスの例を示したが、本発明の実施にあたっては、ポートホールダイスやブリッジであっても同様の効果を得ることができる。また、押出成形される中空形材の断面形状は特に限定されるものではなく、矩形状や円形状はもちろん中空部が複数ある多孔の中空形材等であってもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、押出成形時にダイス内でオス型と成形材料が接する領域が低減され、成形材料の流れがスムーズになり、押出速度を上昇させた場合においても、断面寸法や肉厚等が良好な中空形材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る中空形材用押出ダイスの一実施形態を後方から見た図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】押出加工時の押出荷重を本発明の実施形態と従来例とを比較して示す図である。
【図４】従来の中空形材用押出ダイスを示す図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
１１      中空形材用押出ダイス
１１ａ    導入路
１２      オス型
１３      マンドレル
１３ａ    オス型ベアリング
１４      ブリッジ
１４ａ    後端面
１４ｂ    フロー面
１５      メス型
１６      孔
１６ａ    メス型ベアリング
１７      ダイリング
Ｄ    デッドメタル部
【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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