(57)【要約】【課題】疲労耐久性を向上させることができる中空形材成形用押出ダイスを提供する。【解決手段】押出ダイス１０は、中空形材１の内側形状を成形するオス型２０と、中空形材１の外側形状を成形するメス型３０と、を備えている。オス型２０は、嵌合孔２５Ｃが形成されたホルダ２５と、嵌合孔２５Ｃに内嵌されるスパイダー２２と、を有している。スパイダー２２には、中空形材１の内側形状に対応するマンドレル２３と、マンドレル２３の外周面から外方に突出した複数のブリッジ部２４ａ〜２４ｄと、が形成されている。嵌合孔２５Ｃの内周面２５Ｄと各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄの先端面２４Ｃとは焼き嵌めされている。嵌合孔２５Ｃの内周面２５Ｄと各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄの先端面２４Ｃとの締め代は、嵌合孔２５Ｃの内径の０．４％から０．６％である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム合金からなるビレットを上流側から下流側に押し出して中空形材を成形する中空形材成形用押出ダイスであって、
前記中空形材の内側形状を成形するオス型と、前記中空形材の外側形状を成形するメス型と、を備え、
前記オス型は、嵌合孔が形成されたホルダと、前記嵌合孔に内嵌されるスパイダーと、を有し、
前記スパイダーには、前記中空形材の内側形状に対応するマンドレルと、前記マンドレルの外周面から外方に突出した複数のブリッジ部と、が形成され、
前記嵌合孔の内周面と前記各ブリッジ部の先端面とは焼き嵌めされており、
前記嵌合孔の内周面と前記各ブリッジ部の先端面との締め代は、前記嵌合孔の内径の０．４％から０．６％であることを特徴とする中空形材成形用押出ダイス。
【請求項２】
前記嵌合孔の孔壁部の径方向の厚さは、前記嵌合孔の半径の６０％から９０％であることを特徴とする請求項１に記載の中空形材成形用押出ダイス。
【請求項３】
前記ブリッジ部の両側面には、前記ビレットの押出方向に平行な一対のブリッジ側面が形成されており、
前記両ブリッジ側面の間の最小幅は、前記嵌合孔の半径の３０％から５０％であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の中空形材成形用押出ダイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空形材を成形する中空形材成形用押出ダイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム合金の押出加工は、断面形状の自由度が高く、押出成形される中空形材を得るのに優れている。近年では、７０７５、７Ｎ０１、７００３等の所謂７０００系といった高強度アルミニウム合金からなる中空形材の需要が増加している。
【０００３】
アルミニウム合金からなるビレットを上流側から下流側に押し出して中空形材を成形する押出ダイスは、中空形材の内側形状を成形するオス型と、中空形材の外側形状を成形するメス型と、を備えている。
スパイダータイプの押出ダイスのオス型は、嵌合孔が形成されたホルダと、嵌合孔に内嵌されるスパイダーと、を有している。そして、スパイダーには、中空形材の内側形状に対応するマンドレルと、マンドレルの外周面から外方に突出した複数のブリッジ部と、が形成されており、各ブリッジ部の先端面が嵌合孔の内周面に接合されている。
【０００４】
前記した押出ダイスによって、高強度アルミニウム合金からなるビレットを押出成形する場合には、ビレットの押出力が大きくなる。したがって、押出成形時にビレットからブリッジ部に対して大きな押圧力が付与され、ブリッジ部の引張ひずみが大きくなる。
押出成形時にブリッジ部の引張ひずみが大きくなると、ブリッジ部の耐用回数が低下してしまう。
そこで、従来の押出ダイスとしては、各ブリッジ部の先端面と嵌合孔の内周面とを焼き嵌めすることで、ブリッジ部に初期荷重（圧縮力）を付与しているものがある（例えば、特許文献１参照）。このように、ブリッジ部に焼き嵌めによる圧縮ひずみを生じさせておくことで、押出成形時にブリッジ部に生じる引張ひずみを低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−０５９７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記した従来の押出ダイスでは、焼き嵌めによるブリッジ部の圧縮ひずみが大き過ぎると、押出成形を繰り返したときのブリッジ部の耐用回数が低下するという問題がある。
【０００７】
本発明は、前記した問題を解決し、疲労耐久性を向上させることができる中空形材成形用押出ダイスを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明は、アルミニウム合金からなるビレットを上流側から下流側に押し出して中空形材を成形する中空形材成形用押出ダイスである。前記中空形材成形用押出ダイスは、前記中空形材の内側形状を成形するオス型と、前記中空形材の外側形状を成形するメス型と、を備えている。前記オス型は、嵌合孔が形成されたホルダと、前記嵌合孔に内嵌されるスパイダーと、を有している。前記スパイダーには、前記中空形材の内側形状に対応するマンドレルと、前記マンドレルの外周面から外方に突出した複数のブリッジ部と、が形成されている。前記嵌合孔の内周面と前記各ブリッジ部の先端面とは焼き嵌めされている。前記嵌合孔の内周面と前記各ブリッジ部の先端面との締め代は、前記嵌合孔の内径の０．４％から０．６％に設定することが望ましい。
【０００９】
本発明のように、ホルダの嵌合孔の内周面と、スパイダーの各ブリッジ部の先端面との締め代を設定することで、押出成形時にブリッジ部に生じる引張ひずみと焼き嵌めによりブリッジ部に生じる圧縮ひずみとの差の値である全ひずみを十分に小さくすることができる。
すなわち、本発明では、押出成形時にスパイダーのブリッジ部に生じる引張ひずみを小さくするとともに、焼き嵌めによるブリッジ部の圧縮ひずみも抑制することができる。
これにより、本発明では、押出成形を繰り返したときのブリッジ部の耐用回数を増やすことができるため、押出ダイスの疲労耐久性を向上させることができる。
【００１０】
前記した中空形材成形用押出ダイスにおいて、前記嵌合孔の孔壁部の径方向の厚さを、前記嵌合孔の半径の６０％から９０％に設定し、ホルダの強度を十分に確保することで、嵌合孔と各ブリッジ部とを焼き嵌めにより確実に接合することができる。
【００１１】
前記した中空形材成形用押出ダイスにおいて、前記ブリッジ部の両側面には、前記ビレットの押出方向に平行な一対のブリッジ側面が形成されており、前記両ブリッジ側面の間の最小幅を、前記嵌合孔の半径の３０％から５０％に設定し、ブリッジ部の強度を十分に確保することで、嵌合孔と各ブリッジ部とを焼き嵌めにより確実に接合することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の中空形材成形用押出ダイスによれば、押出成形を繰り返したときの耐用回数を増やすことができ、疲労耐久性を向上させることができるため、長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る押出ダイスを示した平面図である。
【図２】図１のI−I線に沿った断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るオス型およびメス型を示した断面斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係るホルダとスパイダーとを焼き嵌めする前の状態を示した断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係るホルダにスパイダーを挿入する段階を示した断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係るスパイダーを示した平面図である。
【図７】本発明の実施形態に係るスパイダーを示す斜視図である。
【図８】（ａ）は図６のII−II線に沿った断面図、（ｂ）は（ａ）の内側成形突起部を下流側から見た図である。
【図９】（ａ）は図６のIII−III線に沿った縦断面図、（ｂ）は（ａ）の内側成形突起部を下流側から見た図である。
【図１０】本発明の実施形態に係るメス型を示した平面図である。
【図１１】図１０のIV−IV線に沿った断面図である。
【図１２】本発明の実施形態に係るスパイダーを示した平面図であり、ブリッジ部の両ブリッジ側面の間の最小幅と嵌合孔の半径との関係を示した図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る押出ダイスによって成形される中空形材を示した斜視図である。
【図１４】（ａ）は全ひずみと焼き嵌め量との関係を示したグラフ、（ｂ）は全ひずみと耐用回数との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態の押出ダイス１０は、図２に示すように、高力系合金、特に、所謂７０００系といった高強度アルミニウム合金からなる中空形材の押出成形に用いられる。
本実施形態の押出ダイス１０は、スパイダーダイスタイプであり、図１３に示すような断面目の字形状（はしご状）の中空形材１を押出成形することができる。
【００１５】
中空形材１は、一対の長辺壁１Ａ，１Ａと、両長辺壁１Ａ，１Ａの長手方向の端部同士を連結する一対の短辺壁１Ｂ，１Ｂと、両短辺壁１Ｂ，１Ｂの間に等間隔に配置された二つの仕切り壁１Ｃ，１Ｃと、を有している。本実施形態の中空形材１の内部には、二つの仕切り壁１Ｃ，１Ｃによって三つの空間１Ｓ，１Ｓ，１Ｓが形成されている。
【００１６】
押出ダイス１０は、図２に示すように、アルミニウム合金からなるビレットＢを押出方向Ａの上流側から下流側に押し出して、中空形材１を成形するものである。
押出ダイス１０は、中空形材１の内側形状を成形するオス型２０と、中空形材１の外側形状を成形するメス型３０と、メス型３０を保持するバックダイ４０と、を備えている。オス型２０、メス型３０およびバックダイ４０は連結されている。
また、オス型２０の上流側には、ビレットＢが収容されたビレット押出装置６０が配置される。このビレット押出装置６０から押出ダイス１０にビレットＢが供給される。
【００１７】
オス型２０とメス型３０とは、ノックピン４７および二本の位置決めピン４６，４６（図１参照）によって位置決めされる。オス型２０、メス型３０およびバックダイ４０は二本の連結ボルト４５，４５（図１参照）によって連結されている。
【００１８】
オス型２０は、図２および図３に示すように、嵌合孔２５Ｃが形成されたホルダ２５と、嵌合孔２５Ｃに内嵌されるスパイダー２２と、を有している。ホルダ２５は、スパイダー２２の外周部を保持している。
【００１９】
ホルダ２５は、図１に示すように、平面視で円形に形成されている。ホルダ２５の中央部には、平面視で円形の嵌合孔２５Ｃが形成されている。図２に示すように、嵌合孔２５Ｃは、ホルダ２５の上端面２５Ａから下端面２５Ｂに亘って貫通している。
【００２０】
図４に示すように、ホルダ２５の嵌合孔２５Ｃの孔壁部の径方向の厚さＬ３は、嵌合孔２５Ｃの半径Ｌ１／２の６０％から９０％の間に設定されている。
なお、嵌合孔２５Ｃの内径Ｌ１は、加熱されていない状態のホルダ２５の嵌合孔２５Ｃの上端面２５Ａ側の端部の内径である。
また、嵌合孔２５Ｃの孔壁部の径方向の厚さＬ３は、ホルダ２５の高さ方向の略中間位置における径方向の厚さである。
【００２１】
嵌合孔２５Ｃの内周面２５Ｄには、図４に示すように、上端面２５Ａ側の端部から下端面２５Ｂ側に向かうに従って漸次拡径しているテーパー面部２５ｍと、テーパー面部２５ｍに連続して下端面２５Ｂまで延びている円筒面部２４ｎと、が形成されている。嵌合孔２５Ｃの軸方向に対するテーパー面部２５ｍの傾斜角度αは、例えば、０．５°から１°に設定されている。
【００２２】
スパイダー２２は、図１に示すように、マンドレル２３と、マンドレル２３の側面から外方に突出した複数のブリッジ部２４と、を備えている。マンドレル２３は、図２に示すように、中空形材１の内側形状に対応する形状に形成されている。
各ブリッジ部２４は、マンドレル２３を支持する部位である。各ブリッジ部２４を区別する場合には、図１に示すように、第１ブリッジ部２４ａ、第２ブリッジ部２４ｂ、第３ブリッジ部２４ｃおよび第４ブリッジ部２４ｄと称する。
なお、各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄの間の四つの空間は、それぞれビレットＢの導入空間Ｓとなっている。
【００２３】
各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄは、マンドレル２３の側面から略Ｘ字となるように配置されている。
図６に示すように、第１ブリッジ部２４ａの外端部と第４ブリッジ部２４ｄの外端部との間隔および第２ブリッジ部２４ｂの外端部と第３ブリッジ部２４ｃの外端部との間隔よりも、第１ブリッジ部２４ａの外端部と第２ブリッジ部２４ｂの外端部との間隔および第３ブリッジ部２４ｃの外端部と第４ブリッジ部２４ｄの外端部との間隔が大きく形成されている。
【００２４】
各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄは、マンドレル２３の側面から外方に向けて直線状に延びている。各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄの先端部の幅（スパイダー２２の周方向の幅）は、外側に向かうに従って漸次大きくなっている。したがって、各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄは、図６の平面視において、先端部（外端部）の幅が最大となり、延長方向の略中間部の幅が最小となるように形成されている。
【００２５】
スパイダー２２の上面２２Ａと側面との角部には、図７に示すように、上面２２Ａから下流側に向かうに従って幅が大きくなるように傾斜したテーパー状のビレットガイド面２４Ｅが形成されている。
すなわち、各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄの上部にはビレットガイド面２４Ｅが形成されている。また、各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄにおいて、ビレットガイド面２４Ｅと下流側の端部との間には、押出方向Ａ（図２参照）に平行なブリッジ側面２４Ｇが形成されている。
そして、図１２に示すように、一対のブリッジ側面２４Ｇ，２４Ｇの間の最小幅Ｌ４は、嵌合孔２５Ｃの半径Ｌ１／２の３０％から５０％の間に設定されている。
【００２６】
各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄの先端面２４Ｃは、図１に示すように、ホルダ２５の嵌合孔２５Ｃの内周面２５Ｄに当接している。嵌合孔２５Ｃの内周面２５Ｄと各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄの先端面２４Ｃとは、焼き嵌めにより接合されている。
【００２７】
各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄの先端面２４Ｃは、嵌合孔２５Ｃの内周面２５Ｄに沿って湾曲している。
各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄの先端面２４Ｃは同じ形状であるため、以下の説明では、図４に示した第２ブリッジ部２４ｂの先端面２４Ｃの形状について説明し、その他の各ブリッジ部２４ａ，２４ｃ，２４ｄの先端面２４Ｃの形状については省略する。
【００２８】
第２ブリッジ部２４ｂの先端面２４Ｃは、スパイダー２２の上面２２Ａ側の端部から下流側に向かうに従って漸次外方に大きくなるように傾斜しているテーパー面部２４ｍと、テーパー面部２４ｍから連続して下面２２Ｂまで延びている円筒面部２４ｎとが形成されている。
スパイダー２２の軸方向に対するテーパー面部２４ｍの傾斜角度αは、例えば、０．５°から１°に設定されている。
第２ブリッジ部２４ｂのテーパー面部２４ｍは、嵌合孔２５Ｃのテーパー部２５ｍに重ね合わされ、第２ブリッジ部２４ｂの円筒面部２４ｎは、嵌合孔２５Ｃの円筒面部２５ｎに重ね合わされる（図２参照）。
【００２９】
このように、ホルダ２５の嵌合孔２５Ｃの内周面２５Ｄと、スパイダー２２の各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄの先端面２４Ｃとには、それぞれ互いに対応するテーパー面部２５ｍとテーパー面部２４ｍとが形成されている。
したがって、図５に示すように、スパイダー２２をホルダ２５の嵌合孔２５Ｃ内に下流側から上流側に向けて挿入するときに、ホルダ２５のテーパー面部２５ｍにスパイダー２２のテーパー面部２４ｍがガイドされるため、挿入作業が容易である。
【００３０】
嵌合孔２５Ｃの内周面２５Ｄおよび各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄの先端面２４Ｃの全面を傾斜させた場合には、スパイダー２２に対して挿入方向と逆方向に向けて力が作用することになる。
そこで、本実施形態では、嵌合孔２５Ｃの内周面２５Ｄおよび各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄの先端面２４Ｃに円筒面部２５ｎ，２４ｎを設け、両円筒面部２５ｎ，２４ｎの間に摩擦力を生じさせることで、スパイダー２２がホルダ２５から抜け出るのを防止している。
なお、嵌合孔２５Ｃの内周面２５Ｄおよび各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄの先端面２４Ｃの全面に円筒面部を形成してもよい。
【００３１】
スパイダー２２の上面２２Ａは、図２に示すように、平坦面に形成されている。スパイダー２２とホルダ２５とを組み付けた状態では、スパイダー２２の上面２２Ａは、ホルダ２５の上端面２５Ａ（シール面）よりも下流側の位置に配置される。
【００３２】
また、第１ブリッジ部２４ａの外端部と、第４ブリッジ部２４ｄの外端部とは、円弧状のブリッジ横振れ防止部２４Ｄによって連結されている（図６参照）。
同様に、第２ブリッジ部２４ｂの外端部と、第３ブリッジ部２４ｃの外端部とも、円弧状のブリッジ横振れ防止部２４Ｄによって連結されている（図６参照）。
【００３３】
ブリッジ横振れ防止部２４Ｄは、各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄの先端面２４Ｃの円筒面部２４ｎに連続して形成されている。すなわち、ブリッジ横振れ防止部２４Ｄは、各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄの下端部に形成されている。
なお、第１ブリッジ部２４ａと第２ブリッジ部２４ｂとをブリッジ横振れ防止部によって連結するとともに、第３ブリッジ部２４ｃと第４ブリッジ部２４ｄをブリッジ横振れ防止部によって連結してもよい。
【００３４】
図１に示すように、各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄの下端部には、隣り合う導入空間Ｓ，Ｓを連通させる空間連結孔２６が形成されている（図３参照）。これにより、各導入空間Ｓ内に流入したビレットＢ（図２参照）は、空間連結孔２６を通じて混ざり合う。
【００３５】
図８（ａ）に示すように、マンドレル２３の下端部には、内側成形突起部２３Ａが形成されている。内側成形突起部２３Ａは、各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄよりも下流側（メス型３０側）に突出している。
内側成形突起部２３Ａには、第１内側駒部２３Ｂ、第２内側駒部２３Ｃおよび第３内側駒部２３Ｄが形成されている。
【００３６】
図８（ｂ）に示すように、第１内側駒部２３Ｂ、第２内側駒部２３Ｃおよび第３内側駒部２３Ｄは、それぞれ略四角柱形状に形成されている。各内側駒部２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄは、中空形材１の三つの空間１Ｓ，１Ｓ，１Ｓを形成する部位である。
各内側駒部２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄの外周面には、突起枠２３Ｅが全周に亘って突出している。
【００３７】
マンドレル２３には、図６に示すように、第１ブリッジ部２４ａと第４ブリッジ部２４ｄとの間の導入空間Ｓと、第２ブリッジ部２４ｂと第３ブリッジ部２４ｃとの間の導入空間Ｓとを連通する二つのビレットガイド孔２４Ｆ，２４Ｆが形成されている。
両ビレットガイド孔２４Ｆ，２４Ｆは、図６の左右方向に間隔を空けて直線状に平行して配置されている。
図８に示すように、第１内側駒部２３Ｂの突起枠２３Ｅと第２内側駒部２３Ｃの突起枠２３Ｅとの隙間、第２内側駒部２３Ｃの突起枠２３Ｅと第３内側駒部２３Ｄの突起枠２３Ｅとの隙間は、それぞれビレットガイド孔２４Ｆ，２４Ｆに連通している。
【００３８】
メス型３０は、図１０に示すように、平面視で円形の部材である。メス型の上面（上流側の面）には、平面視で円形のホルダ受面３０Ａが形成されている。
図２に示すように、ホルダ受面３０Ａにホルダ２５の下端面２５Ｂが当接することで、メス型３０にオス型２０のホルダ２５が保持される。
【００３９】
ホルダ受面３０Ａの中央部には、図１０に示すように、円形の凹部であるビレット溜まり部３０Ｂが形成されている（図１１参照）。ビレット溜まり部３０Ｂの中央部には、長方形の外側成形開口部３０Ｃが開口している。
外側成形開口部３０Ｃは、図１１に示すように、ビレット溜まり部３０Ｂの底面からメス型３０の下流側の面に貫通している。外側成形開口部３０Ｃの内周面は、中空形材１（図８（ｂ）参照）の外形を形成する部位である。
また、外側成形開口部３０Ｃの内周面には、上流側から下流側に向かうに従って漸次拡大された逃げ部３０Ｄが形成されている。
【００４０】
図２に示すように、ビレット溜まり部３０Ｂおよび外側成形開口部３０Ｃには、オス型２０のスパイダー２２の内側成形突起部２３Ａが挿入される。
【００４１】
図８（ｂ）に示すように、各内側駒部２３Ｂ〜２３Ｄの突起枠２３Ｅと、外側成形開口部３０Ｃの内周面との隙間は、中空形材１の長辺壁１Ａ，１Ａおよび短辺壁１Ｂ，１Ｂを形成するための形材形成用孔部５０を構成している。
また、第１内側駒部２３Ｂの突起枠２３Ｅと第２内側駒部２３Ｃの突起枠２３Ｅとの隙間は、中空形材１の仕切り壁１Ｃを形成するための形材形成用孔部５１を構成している。
また、第２内側駒部２３Ｃの突起枠２３Ｅと第３内側駒部２３Ｄの突起枠２３Ｅとの隙間も、中空形材１の仕切り壁１Ｃを形成するための形材形成用孔部５１を構成している。
【００４２】
次に、押出ダイス１０による中空形材１の成形方法を説明する。
図２に示すように、ビレット押出装置６０からオス型２０のホルダ２５の嵌合孔２５ＣにビレットＢが供給されると、ビレットＢは四つの導入空間Ｓ（図１参照）に流入する。
【００４３】
図３に示すように、スパイダー２２の上流側の端部に形成されたビレットガイド面２４Ｅは、ビレットＢの押出方向に対して傾斜している（図７参照）。これにより、ビレットＢは、ビレットガイド面２４Ｅに沿って各導入空間Ｓ内にスムーズかつ均等に流入する。
【００４４】
ビレットＢは、図９（ａ）に示すように、各導入空間Ｓから矢印ｍで示すようにガイドされ、形材形成用孔部５０から下流側に押し出される。そして、形材形成用孔部５０から押し出されたビレットＢによって、中空形材１の両長辺壁１Ａ，１Ａおよび両短辺壁１Ｂ，１Ｂが形成される（図９（ｂ）参照）。
【００４５】
また、ビレットＢは、図８（ａ）に示すように、導入空間Ｓからビレットガイド孔２４Ｆに流入し、ビレットガイド孔２４Ｆ内で矢印ｎに示すようにガイドされ、形材形成用孔部５１から下流側に押し出される。そして、形材形成用孔部５１から押し出されたビレットＢによって、中空形材１の仕切り壁１Ｃが形成される（図８（ｂ）参照）。
【００４６】
形材形成用孔部５０，５１から押し出された中空形材１は、図２に示すように、外側成形開口部３０Ｃからバックダイ４０の形材送出用穴４０Ａに送り出された後に、図示しない保持機構により保持されて、所定のストックヤード等に搬入される。
【００４７】
なお、外側成形開口部３０Ｃの内周面には、上流側から下流側に向かうに従って漸次拡大された逃げ部３０Ｄが形成されているため、形材形成用孔部５０，５１から押し出された中空形材１は、外側成形開口部３０Ｃおよび形材送出用穴４０Ａの内周面に接触することなく下流側に送り出される。
【００４８】
次に、本実施形態の押出ダイス１０におけるスパイダー２２の各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄと、ホルダ２５の嵌合孔２５Ｃとの焼き嵌めについて説明する。
【００４９】
ホルダ２５を加熱すると、ホルダ２５が熱膨張して嵌合孔２５Ｃが拡径し、嵌合孔２５Ｃ内にスパイダー２２を挿入可能となる。そして、図４に示すように、加熱状態のホルダ２５の嵌合孔２５Ｃ内に、スパイダー２２を下流側から上流側に向けて挿入する。
【００５０】
嵌合孔２５Ｃにスパイダー２２を挿入するときには、図５に示すように、例えば、焼き嵌め用作業台９０にホルダ２５を載置して行うことができる。この場合には、スパイダー２２の下面２２Ｂを焼き嵌め用作業台９０の上端面９０Ａに突き当てることで、スパイダー２２とホルダ２５との厚さ方向の位置決めを行うことができる。
【００５１】
また、嵌合孔２５Ｃにスパイダー２２を挿入するときには、嵌合孔２５Ｃにスパイダー２２を回しながら押し込む。
このとき、本実施形態のスパイダー２２には、図７に示すように、第１ブリッジ部２４ａと第４ブリッジ部２４ｄとの間および第２ブリッジ部２４ｂと第３ブリッジ部２４ｃとの間にそれぞれブリッジ横振れ防止部２４Ｄ，２４Ｄが設けられているため、各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄの変形を防ぐことができる。
【００５２】
ここで、各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄのうち、隣り合うブリッジ部の間の距離が大きい方が変形し易く、つまり、すぼまり易い傾向にある。そこで、本実施形態では、隣り合うブリッジ部の間の距離が大きい第１ブリッジ部２４ａと第４ブリッジ部２４ｄとの間および第２ブリッジ部２４ｂと第３ブリッジ部２４ｃとの間にそれぞれブリッジ横振れ防止部２４Ｄ，２４Ｄが設けられている。
【００５３】
その後、図２に示すように、ホルダ２５の嵌合孔２５Ｃ内にスパイダー２２を位置決めした状態で、ホルダ２５を冷却すると、ホルダ２５が収縮して嵌合孔２５Ｃが縮径する。
これにより、各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄの先端面２４Ｃに嵌合孔２５Ｃの内周面２５Ｄが締め付けられ、ホルダ２５にスパイダー２２が強固に固着される。
【００５４】
次に、ホルダ２５の嵌合孔２５Ｃの内周面２５Ｄと、スパイダー２２の各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄの先端面２４Ｃとの締め代について説明する。
【００５５】
図４には、スパイダー２２の各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄ（図１参照）の先端面２４Ｃの外径Ｌ２が示されている。本実施形態において、各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄの先端面２４Ｃの外径Ｌ２は、各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄの先端面２４Ｃの上面２２Ａ側の端部が内接する円の直径である。
【００５６】
また、ホルダ２５の嵌合孔２５Ｃの内径Ｌ１は、加熱されていない状態のホルダ２５の嵌合孔２５Ｃの上端面２５Ａ側の端部の内径である。
【００５７】
そして、各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄの先端面２４Ｃの外径Ｌ２よりも、ホルダ２５の嵌合孔２５Ｃの内径Ｌ１が僅かに小さく形成されている。
【００５８】
本実施形態の締め代δは、嵌合孔２５Ｃの内周面２５Ｄの内径Ｌ１と、各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄの先端面２４Ｃの外形Ｌ２との差（Ｌ２−Ｌ１）である。締め代δは、嵌合孔２５Ｃの内径Ｌ１の０．４％から０．６％の間に設定されている。すなわち、以下の式１によって求められる。
δ＝（０．００４〜０．００６）・Ｌ１    （式１）
このように、本実施形態では、ホルダ２５とスパイダー２２との焼き嵌めにおける焼き嵌め量δ／Ｌ１が０．４％から０．６％に設定されている。
なお、ホルダ２５とスパイダー２２とを焼き嵌めするときに、ホルダ２５を加熱して熱膨張させると、各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄの先端面２４Ｃの外径Ｌ２よりも、嵌合孔２５Ｃの内径Ｌ１が大きくなり、嵌合孔２５Ｃ内にスパイダー２２を挿可能となる。
【００５９】
各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄの先端面２４Ｃの外径Ｌ２と、嵌合孔２５Ｃの内径Ｌ１との締め代が大きい程、焼き嵌め時にスパイダー２２に対して嵌合孔２５Ｃの内周面２５Ｄが締め付けられる力が大きくなる。
そして、嵌合孔２５Ｃの内周面２５Ｄと各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄの先端面２４Ｃとの締め代が大きい程、焼き嵌めにより各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄに生じる初期荷重（圧縮力）が大きくなり、各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄに生じる圧縮ひずみが大きくなる。
【００６０】
図１４（ａ）に示したグラフは、焼き嵌め量と各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄ（図１参照）の全ひずみとの関係を示したものである。
各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄの全ひずみΔεは、押出成形時に各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄの基端部（つけ根部分）に生じる引張主ひずみε１の最大値と、焼き嵌めにより各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄに生じる圧縮主ひずみε２の最小値との差の値であり、以下の式２によって求められる。
Δε＝ε１−ε２    （式２）
【００６１】
上記の引張主ひずみε１および圧縮主ひずみε２は、押出成形時にホルダ２５およびスパイダー２２が加熱された状態における同一部位（各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄの基端部）の主ひずみである。引張主ひずみε１および圧縮主ひずみε２は、有限要素法（ＦＥＭ）によるシミュレーションによって求められる。
【００６２】
図１４（ｂ）のグラフに示すように、各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄの全ひずみが大きい程、押出成形を繰り返したときの各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄの耐用回数が小さくなる。
すなわち、各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄに生じる引張主ひずみε１が大きい場合だけではなく、焼き嵌めによる各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄの圧縮主ひずみε２が大き過ぎる場合にも、各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄの耐用回数が低下する。
【００６３】
図１４（ａ）のグラフに示された線分では、焼き嵌め量δ／Ｌ１が０．４％から０．６％の領域において、全ひずみΔεが小さくなる。
そして、本実施形態では、焼き嵌め量δ／Ｌ１を０．４％から０．６％に設定することで、各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄ（図１参照）の全ひずみΔεを低減している。
【００６４】
以上のように、本実施形態の押出ダイス１０では、図４に示すように、ホルダ２５の嵌合孔２５Ｃの内周面２５Ｄと、スパイダー２２の各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄ（図１参照）の先端面２４Ｃとの締め代が、嵌合孔２５Ｃの内径Ｌ１の０．４％から０．６％に設定されている。
このように、締め代を設定すると、押出成形時の各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄの全ひずみを十分に小さくすることができる（図１４（ａ）参照）。
これにより、押出ダイス１０では、押出成形を繰り返したときの各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄの耐用回数を増やすことができ、押出ダイス１０の疲労耐久性を向上させることができるため、押出ダイス１０の長寿命化を図ることができる。
【００６５】
また、押出ダイス１０では、図１に示すように、ホルダ２５の内周面２５Ｄと、スパイダー２２の各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄの先端面２４Ｃとが焼き嵌めにより強固に接合されている。
また、本実施形態では、図４に示すように、嵌合孔２５Ｃの孔壁部の径方向の厚さＬ３を、嵌合孔２５Ｃの半径Ｌ１／２の６０％から９０％に設定することで、ホルダ２５の強度が十分に確保されている。
また、本実施形態では、図１２に示すように、各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄの両ブリッジ側面２４Ｇ，２４Ｇの間の最小幅Ｌ４を、嵌合孔２５Ｃの半径Ｌ１／２の３０％から５０％に設定することで、各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄの強度を十分に確保されている。
したがって、嵌合孔２５Ｃと各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄとを焼き嵌めにより確実に接合することができ、押出成形時の押出力がスパイダー２２とホルダ２５とに分散されるため、各ブリッジ部２４ａ〜２４ｄへの応力集中を緩和することができる。これにより、図２に示すように、押出力が大きな高強度アルミニウム合金からなるビレットＢを押出成形する場合でも、ビレットＢを高速に押し出すことができる。
【００６６】
以上、本発明の本実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。
本実施形態の押出ダイス１０では、図８（ｂ）に示すように、断面目の字状の中空形材１を押出成形するように構成されているが、中空形材の形状は限定されるものではない。そして、成形対象の中空形材の形状に対応させて、メス型３０の外側成形開口部３０Ｃおよびスパイダー２２の内側成形突起部２３Ａの形状が形成される。
【符号の説明】
【００６７】
１      中空形材
１０    押出ダイス
２０    オス型
２２    スパイダー
２３    マンドレル
２３Ａ  内側成形突起部
２３Ｂ  第１内側駒部
２３Ｃ  第２内側駒部
２３Ｄ  第３内側駒部
２３Ｅ  突起枠
２４    ブリッジ部
２４Ｃ  先端面
２４Ｄ  ブリッジ横振れ防止部
２４Ｅ  ビレットガイド面
２４Ｆ  ビレットガイド孔
２４Ｇ  ブリッジ側面
２４ａ  第１ブリッジ部
２４ｂ  第２ブリッジ部
２４ｃ  第３ブリッジ部
２４ｄ  第４ブリッジ部
２５    ホルダ
２５Ｃ  嵌合孔
２５Ｄ  内周面
２５Ｅ  孔壁部
２６    空間連結孔
３０    メス型
３０Ａ  ホルダ受面
３０Ｂ  ビレット溜まり部
３０Ｃ  外側成形開口部
３０Ｄ  逃げ部
５０    形材形成用孔部
５１    形材形成用孔部
６０    ビレット押出装置
Ｂ      ビレット
Ｓ      導入空間
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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