(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に溝を有するホイールと、このホイールに取り付けられて前記溝の所定長さにわたる部分を覆うダイチャンバを備えたシューブロックと、前記ホイールと前記シューブロックとの間に形成され銅又は銅合金素材が導入される導入路と、を有し、前記銅又は銅合金素材を前記ホイールと前記シューブロックとの摩擦により加熱し押出成形する銅又は銅合金製品の押出成形装置において、前記溝は、前記ホイールの回転に伴って０．１乃至０．５ｍｍのホイール幅方向への振幅で周期的に蛇行するように形成されていることを特徴とする銅又は銅合金製品の押出成形装置。
【請求項２】
外周面に溝を有するホイールと、このホイールに取り付けられて前記溝の所定長さにわたる部分を覆うダイチャンバを備えたシューブロックと、前記ホイールと前記シューブロックとの間に形成され銅又は銅合金素材が導入される導入路と、を有する押出成形装置を使用して前記銅又は銅合金素材を前記ホイールと前記シューブロックとの摩擦により加熱し押出成形する銅又は銅合金製品の押出成形方法において、前記溝を前記ホイールの回転に伴って０．１乃至０．５ｍｍのホイール幅方向への振幅で周期的に蛇行させる工程を有することを特徴とする銅又は銅合金製品の押出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は銅又は銅合金の線素材をコンフォームにより押出加工して連続的にパイプ、平角線、セグメンタル導体素線又は銅被覆複合線等を成形するのに好適な銅又は銅合金製品の押出成形装置及びそれを使用した押出成形方法に関し、特に、押出成形品の表面品質の確保を図った銅又は銅合金製品の押出成形装置及び押出成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、銅パイプ、銅平角線及びセグメンタル導体用銅素線等の銅製品並びに銅被覆鋼線及び銅被覆アルミニウム線等の銅被覆複合線がコンフォーム押出機といわれる押出成形装置により押出成形されて製造されている。
【０００３】
図２は従来の押出成形装置を示す断面図である。また、図３は従来の押出成形装置におけるホイール１とダイチャンバ６及びダイス７との相対的な位置関係を示す断面図（図２のＸ−Ｘ線に沿った断面図）であり、図４は図３のＹ−Ｙ線に沿った断面図である。押出成形装置のホイール１はその周面に銅素材３が嵌合される溝２が周方向に沿って形成されており、一定方向に回転駆動されるようになっている。このホイール１の上方から側方にかけて、シューブロック５がホイール１の周面に一部沿うように設けられている。このシューブロック５には、ホイール１の中心軸の側方域の位置にダイチャンバ６が設けられている。このダイチャンバ６内には成形品の押出形状を規定する押出成形用のダイス７が嵌合されている。シューブロック５とホイール１とにより導入路４が形成されその入り口にはガイドローラ１０が設けられている。このガイドローラ１０に案内されて銅素材３が導入路４に引き込まれ、導入路４にて銅素材３が導入路４とホイール１との間の摩擦熱により加熱されて可塑流動化する。また、導入路４の終端部においてホイール１の溝２内にアバットメント８が挿入されている。
【０００４】
このように構成された従来の押出成形装置を使用して銅素材を銅平角線に押出成形する場合、先ず、成形される銅素材３は、その表面の酸化皮膜及び油等の汚れが完全に除去された状態で、ガイドローラ１０により案内されて駆動するホイール１と固定されたシューブロック５とにより形成された導入路４に連続的に引き込まれ、アバットメント８で方向を変えた後、ダイチャンバ６の室内に供給される。このとき、導入路４及びダイチャンバ６室内の銅素材３は、導入路４とシューブロック５との間で発生する摩擦熱及び高圧力により可塑流動体１２となる。そして、ダイチャンバ６内で一定圧力まで高められた銅の可塑流動体１２は、図３において矢印Ｂで示すようにダイス７の入り口に向けて流れ、ダイス７から銅平角線９として押出される。このように、従来の押出成形装置によれば、ホイール１を回転駆動することにより、銅素材３を導入路４に連続的に供給して無制限に押出成形を施すことができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の押出成形装置を使用して押出成形品を連続的に製造した場合には、導入路４にある銅素材３の表面は大気中に暴露された状態でシューブロック５及びダイチャンバ６による熱を受けるため、その部分に銅酸化物が生成される。この銅酸化物の一部は、押出成形時にフラッシュ１１と呼ばれるスクラップとして回収可能であるが、他の一部は回収されずに溝２の表面に残存してホイール１の駆動により導入路４に送り込まれるので、連続して銅素材３が導入路４に引き込まれる際に銅素材３の表面に付着してダイチャンバ６まで持ち込まれる。そして、この銅酸化物は、銅の可塑流動体１２と共にダイス７を通って、押出成形された銅平角線９に混入する。従来、上述のようにしてダイチャンバ６内に持ち込まれる銅酸化物が押出成形品に与える影響はあまり考慮されていなかったが、近時、銅酸化物がダイス７の入り口付近に堆積して堆積物１３が形成され、この堆積物１３によって押出成形品の表面に深い傷を発生させることが品質上大きな問題点となっている。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、ダイスへの酸化物の堆積を防止して押出成形品表面の傷を防止することができる銅又は銅合金製品の押出成形装置及びそれを使用した押出成形方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る銅製品の押出成形装置は、外周面に溝を有するホイールと、このホイールに取り付けられて前記溝の所定長さにわたる部分を覆うダイチャンバを備えたシューブロックと、前記ホイールと前記シューブロックとの間に形成され銅又は銅合金素材が導入される導入路と、を有し、前記銅又は銅合金素材を前記ホイールと前記シューブロックとの摩擦により加熱し押出成形する銅製品の押出成形装置において、前記溝は、前記ホイールの回転に伴って０．１乃至０．５ｍｍのホイール幅方向への振幅で周期的に蛇行するように形成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る銅製品の押出成形方法は、外周面に溝を有するホイールと、このホイールに取り付けられて前記溝の所定長さにわたる部分を覆うダイチャンバを備えたシューブロックと、前記ホイールと前記シューブロックとの間に形成され銅又は銅合金素材が導入される導入路と、を有する押出成形装置を使用して前記銅又は銅合金素材を前記ホイールと前記シューブロックとの摩擦により加熱し押出成形する銅製品の押出成形方法において、前記溝を前記ホイールの回転に伴って０．１乃至０．５ｍｍのホイール幅方向への振幅で周期的に蛇行させる工程を有することを特徴とする。
【０００９】
本願発明者等が前記課題を解決するため、鋭意実験研究を重ねた結果、従来の押出成形装置においては、フラッシュ１１の生成量を極力抑えて歩留まりを高く保持するため、溝２がほとんど蛇行しないように、例えば０．１ｍｍ未満の振幅になるように形成されていることに銅酸化物の堆積の原因があることを見出した。即ち、溝２がほとんど蛇行しないように構成された従来の押出成形装置を使用した押出成形方法では、アバットメント８によって方向を切り替えられてダイチャンバ６の室内に進入し、その室内で高圧となってダイス７から押し出される銅素材の一連の流れは、ホイール１の回転周期によって微妙に変化することがあっても、ほぼ一定である。この結果、導入路４内に巻き込まれる銅酸化物は、ほぼ一定の場所で流動し、ダイス７の入り口においてもほぼ同一箇所に堆積する。特に、ダイス７の天井部中央の位置Ａ（図３）に堆積しやすい。このため、長時間且つ長尺の銅製品の押出成形においては、押出初期には銅酸化物の堆積量が少なく押出製品の表面は良好であっても、時間の経過に連れて銅酸化物の堆積量が増加して押出製品の表面に大きく深い傷が発生するようになっている。
【００１０】
そこで、本発明においては、溝を０．１乃至０．５ｍｍの振幅で周期的に蛇行させることにより、銅酸化物のダイスにおける同一箇所での堆積を抑制する。この結果、長時間且つ長尺の銅製品を押出成形により製造しても、その表面には、傷が極めて発生しにくくなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る銅製品の押出成形装置及び押出成形方法について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の実施例に係る銅製品の押出成形装置におけるホイール１ａとダイチャンバ６及びダイス７との相対的な位置関係を示す断面図である。
【００１２】
本実施例においては、ホイール１ａに周期的にホイール幅方向に蛇行する２本の溝２ａが形成されている。溝２ａのホイール幅方向への蛇行の振幅は０．１乃至０．５ｍｍである。他の構成要素については、図１に示す押出成形装置のものと同様である。
【００１３】
このように構成された本実施例の押出成形装置においては、ホイール１ａの回転に伴って、ダイチャンバ６の入り口に対する溝２ａのアバットメント８が挿入されている部分の相対的な位置が周期的に変動する。従って、アバットメント８によって排出方向を切り替えられてダイチャンバ６の室内に進入する銅の可塑流動体１２の流れは常に変化する。この結果、ダイチャンバ６内における可塑流動体１２の流れ方に揺らぎが生じ、その中に取り込まれた銅酸化物が流れるダイス７の入り口に対する相対的な位置も変動する。このため、銅酸化物はダイス７の入り口に堆積しにくくなる。従って、長時間且つ長尺の銅製品を押出成形した場合であっても、銅酸化物の堆積に伴う銅製品表面の傷は極めて発生しにくくなり、長時間にわたって安定して表面性が良好な銅製品を製造することができる。
【００１４】
なお、蛇行の振幅が０．１ｍｍ未満の場合、銅の可塑流動体の流れ方にほとんど変化が生じず、銅酸化物がダイスの入り口に堆積しやすいままである。一方、蛇行の振幅が０．５ｍｍを超えると、フラッシュが多量に発生して歩留まりが低下すると共に、ホイールの溝及びアバットメント等の治工具の摩耗及び破損が増加してしまう。従って、溝の蛇行の振幅は、０．１乃至０．５ｍｍとする。
【００１５】
また、銅製品としては、ダイスを選択することにより、例えば銅平角線、銅パイプ及び銅製セグメンタル導体素線等を押出成形することができるが、本発明により製造可能なものはこれらに限定されるものではない。
【００１６】
更に、銅被覆鋼線等の銅複合材の押出成形に本発明を適用することも可能であり、また、原料としての銅素材の数は１本でも２本以上であってもよく、ダイスから排出される銅製品が複数本であってもよい。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、その特許請求の範囲から外れる比較例と比較して具体的に説明する。
【００１８】
先ず、ディップフォーミング法により製造され、表面を溶剤により脱脂洗浄され、酸洗いにより表面の酸化物が除去された直径が１２ｍｍの無酸素銅線（ＪＩＳ Ｃ １０２０）を押出成形装置に供給して、長さが約１００００ｍの銅平角線を作製した。下記表１に示すように、各実施例における溝の蛇行振幅は０．１ｍｍ、０．３ｍｍ又は０．５ｍｍとし、各比較例における溝の蛇行振幅は０．０８ｍｍとした。このとき、ダイスを取り替えることにより、各実施例及び比較例の銅平角線の断面形状を下記表１に示すものとした。
【００１９】
【表１】
0004407866.tif 000002
【００２０】
次に、各銅平角線に対し、押出初期の状態を示すものとして押出先端部から１００ｍの位置、押出中期の状態を示すものとして押出先端部から５０００ｍの位置、押出末期の状態を示すものとして押出先端部から１００００ｍの位置の計３箇所につき、その表面の傷の程度をルーペを使用した観察及び断面形状の観察等により判定した。この傷の表面の判定にあたっては、製品として明らかに許容できるものを○、許容ぎりぎりのものを△、品質上不良となるものを×とした。この結果を下記表２に示す。
【００２１】
【表２】
0004407866.tif 000003
【００２２】
上記表２に示すように、実施例１乃至９においては、ホイールに適切な振幅の溝が形成されているため、押出の初期、中期及び末期にいずれにおいても、表面に傷はほとんど観察されず、長手方向の全体にわたり極めて安定した良好な表面が得られた。また、押出終了後に押出成形装置を解体してダイスへの銅酸化物の堆積状態を調べた結果、ダイスには全く銅酸化物が堆積していなかった。
【００２３】
一方、比較例１０乃至１２においては、ホイールに形成された溝の振幅は極めて微小で、銅の可塑流動体はほぼ一定の流れでダイチャンバに導入されてダイスから排出されたので、中期及び末期においては、いずれの銅平角線を製造する場合でも表面に大きく深い傷が発生しており、製品とすることはできないようなものとなった。従って、長手方向において表面品質が不安定であった。また、押出終了後に押出成形装置を解体してダイスへの銅酸化物の堆積状態を調べた結果、ダイスの入り口に大量の銅酸化物が堆積していた。
【００２４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、ホイールに形成された溝を０．１乃至０．５ｍｍの振幅で周期的に蛇行させているので、銅酸化物のダイスにおける同一箇所での堆積が防止される。この結果、長時間且つ長尺の銅製品を押出成形により製造しても、その表面への傷の発生を防止することができ、長手方向にわたり表面性が安定して良好な銅製品を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る銅製品の押出成形装置におけるホイール１ａとダイチャンバ６及びダイス７との相対的な位置関係を示す断面図である。
【図２】従来の押出成形装置を示す断面図である。
【図３】従来の押出成形装置におけるホイール１とダイチャンバ６及びダイス７との相対的な位置関係を示す断面図（図２のＸ−Ｘ線に沿った断面図）である。
【図４】図３のＹ−Ｙ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
１、１ａ；ホイール
２、２ａ；溝
３；銅素材
４；導入路
５；シューブロック
６；ダイチャンバ
７；ダイス
８；アバットメント
９；銅平角線
１０；ガイドローラ
１１；銅酸化物
１２；可塑流動体
１３；堆積物
【図１】
0004407866.tif 000004
【図２】
0004407866.tif 000005
【図３】
0004407866.tif 000006
【図４】
0004407866.tif 000007