(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベアリング面が形成されたダイと、ダイを取り囲むダイホルダーとの間に、コンテナシール力からダイス中心方向に向かった分力を発生させるテーパが１５〜３０度の角度で形成されているとともに当該テーパが付けられた面はＲmax １５μｍ以下の表面粗さに規制されている押出し成形用テーパ付きダイス。
【請求項２】
請求項１記載のダイは、外周面が押出し方向に関して縮径するテーパをもち、コンテナシール力が直接又はバッフルを介してダイに加えられる押出し成形用テーパ付きダイス。
【請求項３】
請求項１記載のダイは、外周面が押出し方向に関して拡径するテーパをもち、コンテナシール力がダイホルダーに加えられる押出し成形用テーパ付きダイス。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載のテーパが付けられた面の摩擦抵抗を潤滑剤塗布によって低下させた押出し成形用テーパ付きダイス。
【請求項５】
押出し方向に関してダイ外周面が縮径するテーパをつけた請求項１，２又は４記載のダイスにおいて、ダイとバックアップダイとの間又はバックアップダイとボルスターとの間に、押出し方向に直交する面内に０．２〜２．０ｍｍのクリアランスを設けた押出し成形用テーパ付きダイス。
【請求項６】
１．０ｍｍ以下のクリアランスをバッフルとダイホルダーとの間に設けた請求項５記載の押出し成形用テーパ付きダイス。
【請求項７】
押出し方向に関してダイ外周面が拡径するテーパをつけた請求項１，３又は４記載のダイスにおいて、ダイホルダーとバックアップダイとの間又はダイホルダーとボルスターとの間に、押出し方向に直交する面内に０．２〜２．０ｍｍのクリアランスを設けた押出し成形用テーパ付きダイス。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかに記載の押出し成形用ダイスを使用して得られ、押し始めと押し終りとの肉厚が一定化されたアルミニウム押出し形材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、肉厚変動が少ないアルミニウム形材を得るのに適した押出し成形用テーパ付きダイス及び該成形用ダイスを使用して得られたアルミニウム押出し形材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属材料を直接押出し法で押し出すとき、得られた押出し材は、押出しの進行に応じて肉厚が変動する。通常、押出し材の肉厚変動は、図１に示すように押し始めに厚く、押し終りに薄くなっている。そして、押し始めと押し終りの肉厚差Δｔも、押出し開始時で大きく、押出しビレット本数の増加に伴って小さくなる。
このように押出しビレット本数の増加に伴って肉厚差Δｔが小さくなることは、押出しを繰り返すとき押出し装置の温度が安定化し、押出しが定常状態で継続されることに由来する。しかし、押出しを多数回繰返しても肉厚差Δｔが小さくはなってもゼロになることはなく、依然として押し始めと押し終りとで肉厚の異なる押出し成形品が製造される。その結果、寸法公差を外れたものでは、所定肉厚を超える押し始め部分や所定肉厚に達しない押し終り部分が押出し成形品から切断され、押出し製品の製造歩留まりを低下させる。また、品質や生産性も阻害される。
従来の押出し方法では、肉厚変動を避けるため、ダイベアリング開口幅の変化がダイスの熱歪みに起因するものとの前提で、ビレット，押出し装置を含むダイス工具系の温度を安定化させる手段が採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ダイス工具系の温度を安定化させても、肉厚差Δｔはゼロにならない。このことは、図１において押出し回数を大きくしても依然として肉厚差Δｔがあることからも窺われる。押出し形材に肉厚変動を生じさせる原因は、（１）ダイス温度，（２）押出し加工力Ｗf 及び（３）コンテナシール力Ｓ等のプロセスパラメータによってベアリング開口幅が変化することにある。プロセスパラメータに変化がなければ、ベアリング開口幅が一定の下で押出しが行われ、ベアリング通過直後の押出し材に肉厚変動が生じない。しかし、実際にはプロセスパラメータが押出し中に変化するため、得られる押出し形材の肉厚が変動する。
この点、ダイス工具系の温度を安定化させる従来の方法は、ダイス温度に由来する熱歪みのみを対象としたものであり、プロセスパラメータを安定化させる上では不十分である。特に、（３）のコンテナシール力Ｓに関しては、コンテナシール力Ｓの成分であるコンテナ内におけるメタルの剪断摩擦力▲２▼がコンテナ内面に対するメタルの接触面積に依存するため、１プッシュ中の変化を抑制することはできない。
【０００４】
これらの要因から、現状の押出し装置では、各プロセスパラメータの安定化により押出し形材の肉厚変動を抑制することには限界がある。しかし、より高品質の製品が要求されている昨今では、実質的に肉厚差がなく、形状が一定した押出し形材が望まれている。
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、コンテナを介してダイス工具系に伝えられるコンテナシール力の押出し方向荷重を押出し方向荷重成分力と押出し方向垂直面内ダイス中心方向荷重成分力に分解できる構造を採用することにより、各プッシュにおける押し始めと押し終りとの肉厚差を実質的に無くすと共に、異なるプッシュ間においてもプッシュ間における肉厚差を極力小さくした押出し形材を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の押出し成形用テーパ付きダイスは、その目的を達成するため、ベアリング面が形成されたダイと、ダイを取り囲むダイホルダーとの間に、コンテナシール力からダイス中心方向に向かった分力を発生させるテーパが１５〜３０度の角度で形成されているとともに当該テーパが付けられた面はＲmax １５μｍ以下の表面粗さに規制されていることを特徴とする。
テーパは、ダイの外周面が押出し方向に関して縮径するように付けてもよい。この場合、コンテナシール力が直接に又はバッフルを介してダイに伝わるようにコンテナをダイ又はバッフルに当接させる。或いは、ダイの外周面が押出し方向に関して拡径するようにテーパを付けることもできる。この場合、コンテナシール力がダイホルダーに伝わるように、コンテナをダイホルダーに当接させる。
【０００６】
テーパは、押出し方向垂直面内でダイス中心方向に向かった分力がベアリング開口幅の調整に必要な大きさとなるように、押出し方向に関して適宜の角度で傾斜させる。テーパが付けられたダイス各部品は、相互にスライドできるように、潤滑剤塗布によって摩擦抵抗を低下させることが好ましい。
ダイス各部品のスライドは、クリアランスを付けることにより、その変位が大きくなる。クリアランスは、押出し方向に関してダイ外周面が縮径するテーパをつけた場合、ダイとバックアップダイとの間又はバックアップダイとボルスターとの間で、押出し方向に直交する面内に設けられる。または、バッフルとダイホルダーの間にクリアランスを設け、クリアランスを２箇所にしても良い。押出し方向に関してダイ外周面が拡径するテーパをつけた場合、ダイホルダーとバックアップダイとの間又はダイホルダーとボルスターとの間に、押出し方向に直交する面内にクリアランスを設ける。或いは、テーパ付きリングをダイとダイホルダーとの間に差し込む構造では、テーパ付きリングの先端位置でダイとダイホルダーとの間にクリアランスを設けることもできる。
【０００７】
押出し形材の肉厚は、前述したように１プッシュ中では押し始めが厚く、押し終りが薄くなる傾向にある。この肉厚変動は、ビレットを押出しているときの圧力変化や熱変化に起因する。本発明では、ダイス工具系を構成するダイ，バッフル，ダイホルダー，バックアップダイ等の部品にテーパを付けることにより、ダイス工具系に作用する押出し方向のコンテナシール力から押出し方向垂直面内でダイスの中心方向に向かう荷重成分力を生じさせる。この荷重成分力は、コンテナ内壁に生じるアルミニウム合金の剪断摩擦力に依存しているため、押し始めでは大きく、押し終りでは小さくなるように、ベアリング開口幅の開閉に作用する。その結果、ベアリング開口幅は、押し始めで狭められ、押し終りに向かって大きくなる。
【０００８】
なお、ダイス工具系を構成する部品にテーパを付けること自体は、特開昭５８−１６７２６号公報，特開昭６３−１４９０１１号公報，特開平６−１１４４３５号公報等で開示されている。しかし、何れのテーパ付きダイスも、ベアリング開口幅を調整する作用をもたない。たとえば、特開昭５８−１６７２６号公報のダイスでは、押出し材表面に抜き作用を及ぼすためにテーパを付けている。特開昭６３−１４９０１１号公報では、抜け防止のためにニブと中間バメケースとをテーパ嵌合させている。また、特開平６−１１４４３５号公報では、合金リングの抜けを防止するため、ダイス母体に合金リングをテーパ嵌合させている。このように、押出し方向の力からダイスの中心方向に向かう分力を生じさせるためにテーパを付けることは、本発明者等が特願平７−５８０３５号で提案した。本発明は、テーパ角やクリアランスが及ぼす影響を調査・研究し、分力発生機構を更に改良したものである。
【０００９】
本発明に従ったダイス工具系は、図２に示すように、ダイ１をダイホルダー２で支持し、バッフル３とバックアップダイ４との間に配置している。ダイ１の後方にセットされるバッフル３は、省略することも可能である（このときは、バッフルに相当する形状をもつダイが使用される）が、主として中実材を押出す際に使用され、ダイ１の外周面が押出し方向に関して縮径しているテーパＴをもっているため、コンテナ５に当接して配置される。バックアップダイ４は、ボルスター６を介してプラテン７に対向する。コンテナ５とプラテン７との間は、シールシリンダ８で接続されている。また、コンテナシール力Ｓを高めるため、バッフル３に対向するコンテナ５の接触部分を幅狭にしている。バッフル３のないダイス工具系では、図９（ａ）に示すようにコンテナ５がダイ１に直接当接する。
【００１０】
被押出し材であるビレット９は、押出し形材１４の先端にプラー１０が装着され、後端にダミーブロック１１を介してステム１２が押し当てられる状態でダイス内の加工空間に充填されている。ステム１２によって押出し力Ｆをビレット９に加えると、ビレット９は、ダイ１のベアリング面１３を通過し、所定形状の押出し形材１４となって押し出される。このとき、ベアリング面１３に流れるメタルは、バッフル３でフローが制御される。図２の符番２０は、バッフル３のないダイス工具系を使用した場合のベアリング面１３の位置であり、ダイ１のベアリング面２０から所定形状の押出し形材１４が送り出される。
ベアリング面１３は、図３に示すように通常スリット状の開孔としてダイ１に形成され、或いは割り型ダイスの間に形成されており、上流側にメタルの流れを調整する掘込み１５が設けられている。押出し方向に平行なベアリング面１３の幅が、図３（ｃ）に示すようにベアリング開口幅Ｗとなる。
【００１１】
図２において、コンテナシール力Ｓは、シールシリンダ８による締付け力▲１▼とコンテナ５の内壁に生じるアルミニウム合金の剪断摩擦力▲２▼の和で表される。シールシリンダ８でコンテナ５とプラテン７を挟むように締め付けると、シールシリンダ８による締付け力▲１▼が押出し方向と平行に作用する。そして、ステム１２及びダミーブロック１１を介してビレット９を押出し力Ｆで押すと、ビレット９とコンテナ５との境界面で押出し方向と平行に、アルミニウム合金の剪断摩擦力▲２▼がコンテナ５の内壁に働く。締付け力▲１▼及び剪断摩擦力▲２▼で合成されたコンテナシール力Ｓは、バッフル３とコンテナ５との合せ面からアルミニウム合金が滲み出すことを防止すると共に、バッフル３を介してダイ１に作用する。
【００１２】
本発明においては、ダイ１とダイホルダー２との間にテーパＴを設けているため、このテーパ面でコンテナシール力Ｓが押出し方向荷重成分力Ｆa と押出し方向垂直面内ダイス中心方向荷重成分力Ｆr に分解される。荷重成分力Ｆr は、押し始めで大きく、したがってベアリング開口幅Ｗを狭めるように作用する。
ビレット９を押し出す際には、ステム１２から押出し力Ｆを作用させる。押出し力Ｆは、プラテン７で受け止められ、コンテナ５の内壁に生じるアルミニウム合金の剪断摩擦力▲２▼以外に、アルミニウム合金の材質，押出し形材の形状，押出し条件等で定まる押出し加工力Ｗf にも分力される。
【００１３】
【作用】
このようなダイス工具系を使用した押出しにおいて、ダイス温度（熱歪み），押出し加工力Ｗf ，コンテナシール力Ｓ等のプロセスパラメータは、次のようにベアリング開口幅Ｗに影響を及ぼす。
（１）ダイ温度（熱歪み）
ベアリング部の温度Ｔ1 は、押し始めから押し終りにかけて上昇する。温度上昇の程度は、ダイの他の部分より大きい。すなわち、ダイは、外周部の温度Ｔ2 が低いため、ダイの熱膨張による変位がベアリング開口部に集中し、ベアリング開口幅Ｗを狭めるように変位が生じる。変位の程度は、図４（１）に示すように押し始めから押し終りにかけた温度上昇に応じてΔｄの負の方向に大きくなり、結果としてベアリング開口幅Ｗを減少させる。したがって、１プッシュ中における温度変化（熱歪み）は、押出し形材１４の肉厚を小さくする要
因として作用する。
【００１４】
（２）押出し加工力Ｗf
押出し加工力Ｗf は、主として押出し方向に平行な圧力荷重として働き、ダイ面に垂直に作用する。この力は、ダイを支持・固定すると共に、メタルを流動させてベアリング開口幅Ｗを広げる方向に、すなわちΔｄを正の方向に作用する。一般に、ビレット９の変形抵抗は、メタル温度が押し始めで低く、押し終りで高いことから、押し終りよりも押し始めの方が高い。そのため、押出し加工力Ｗf は、図４（２）に示すように押し始めの方が押し終りよりも大きい。したがって、押出し加工力Ｗf は、押し始めから押し終りにかけてベアリン
グ開口幅Ｗ、換言すれば押出し形材の肉厚を小さくする方向に作用する。
【００１５】
（３）コンテナシール力Ｓ
コンテナシール力Ｓの成分は、シールシリンダ８による締付け力▲１▼とコンテナ５の内壁に生じるアルミニウム合金の剪断摩擦力▲２▼である。一般に、シールシリンダ８による締付け力▲１▼は、押出し中に一定である。他方、剪断摩擦力▲２▼は、押出しの進行に伴って減少する。その結果、コンテナシール力Ｓは、コンテナ５の内壁に生じるアルミニウム合金の剪断摩擦力▲２▼の減少分に応じ、押し始めから押し終りにかけて減少する。そのため、図４（３）に示すように、押出し方向に垂直な面内においてダイス中心方向に向かった荷重成分力Ｆr が押し始めから押し終りにかけて減少し、結果としてベアリング開口幅Ｗを狭める力が押し始めから押し終りにかけて小さくなる。したがって、ベアリング開口幅Ｗは、押し始めから押し終りにかけて大きくなり、押出し形材１４の肉厚が
増加する傾向を示す。
【００１６】
このように、１プッシュ中において、ダイス温度（１）及び押出し加工力Ｗf （２）は、押し始めから押し終りにかけて押出し形材の肉厚を小さくする要因として作用する。他方、コンテナシール力Ｓ（３）は、逆に肉厚を大きくする要因として作用する。本発明は、このような各プロセスパラメータの作用を考慮し、プロセスパラメータは変化するものとの前提で、変化する個々のプロセスパラメータのベアリング開口変位に対する影響を合成することにより、押出し成形品の肉厚変動を抑制するものである。この点、個々のプロセスパラメータの変動幅を小さくし、肉厚変動を抑制しようとするものとは、基本的な技術思想が異なる。
【００１７】
すなわち、本発明においては、ダイス工具系にテーパＴをつけることにより、図４（ａ）に示すように、押出し方向に垂直面内でダイス中心に向かう分力Ｆr を押出し方向に平行なコンテナシール力Ｓから発生させる。ダイス中心に向かう分力Ｆr は、ベアリング面１３の位置を変位させ、ベアリング開口幅Ｗを狭めるように作用する。また、図６等に示すようにダイ１の移動を可能にするクリアランスＧを付けたものでは、分力Ｆr に応じたダイ１自体の変位によってベアリング開口幅Ｗが更に大きく変化する。その結果、ダイス温度（１），押出し加工力Ｗf （２），コンテナシール力（３）等のベアリング開口幅Ｗを変動させる要因の影響によりベアリング開口変位が合成され、ベアリング面１３の位置が図４（４）に示すように押し始めから押し終りにかけて±０の位置に維持され、結果として押出し形材１４に肉厚変動が生じにくくなる。
【００１８】
ダイス工具系のテーパＴは、必要なダイス中心に向かう分力Ｆr が得られる限り、押出し方向前方に向かって縮径又は拡径する何れのテーパでも良い。テーパＴの角度θは、ダイスのサイズや材質，押出し条件等に応じ適宜定められる。
本発明者等に実験によるとき、１５〜３０度のテーパ角度θが必要なベアリング変位量を得る上で有効である。１５度未満のテーパ角度θでは、ベアリングの変位量が小さく効果的でない。すなわち、位置変位Δｄがゼロに近付かない。しかし、テーパ角度θが３０度を超えると、位置変位Δｄはゼロに近くなるが、従来と同じサイズの製品を得るためにダイスの径が大きくなりすぎ生産的でない。また、ダイス内の各部の設計上の自由度が小さくなり、ダイスの設計が難しくなる。
【００１９】
ダイス中心方向に向かう分力Ｆr は、テーパＴを介して接触するダイス部品の何れか一方を摺動可能とすることにより大きくなる。そのため、押出し方向に垂直な接触面に、クリアランスＧを付けることが好ましい。クリアランスＧにより工具部品が押出し方向に平行移動し、押出し方向垂直面内でダイス中心方向に向かう更に大きな分力Ｆr をテーパ面に発生させる。したがって、移動可能な工具がより大きく変位及び／又は弾性変形し、ベアリング開口幅Ｗを効果的に狭め、ダイ温度による変位及び押出し加工力Ｗf による変位と合成され、得られる押出し形材の肉厚を一定化するようにコントロールされる。
【００２０】
移動可能な工具をクリアランスＧ一杯に押し込んだとき、テーパ面では最大の変形が生じている。この状態は、押し始めのときに相当する。すなわち、コンテナ５の内壁に生じるアルミニウム合金の剪断摩擦力▲２▼が最大であり、したがってコンテナシール力Ｓが最大となり、ダイス中心方向に向かう分力Ｆr が最大になる。そのため、ベアリング開口幅Ｗを最も小さくするように働く。このとき、どの程度のクリアランスＧにするかは、押出し形材１４の形状に依存する押出し加工力Ｗf の大きさ及びダイ温度による変位等に応じて最適値に定められる。
実験結果では、ダイ１とバックアップダイ４との間のクリアランスＧ1 （図２）は、０．２〜２．０ｍｍが好適であることが判った。クリアランスＧ1 が０．２ｍｍ未満であると、位置変位に対する効果が小さくなる。しかし、２．０ｍｍを超えるクリアランスＧ1 では、位置変位に対する効果は十分であるが、ダイ１に大きな応力が加わり、ダイ１が破損する虞れがある。
【００２１】
ダイホルダー２とバッフル３との間には、必要に応じてクリアランスＧ2 を設ける。クリアランスＧ2 は、ダイ１の押圧を確実にする。このような作用は、クリアランスＧ2 を１．０ｍｍ以下にすることにより達成される。クリアランスＧ2 が１．０ｍｍを超えると、バッフル３自体が変形することがあり、却って操業上でトラブルが発生する。クリアランスＧ1 及びＧ2 は、製品の形状に応じて適正な数値に設定される。
クリアランスＧを設けたダイス工具系では、テーパ面に沿って工具部品が滑り易くなるように、相対的に摺動する工具部品の表面に潤滑性を付与することが好ましい。潤滑性が付与された工具部品は、押し始めに押出し方向に押し込まれ易く、クリアランスＧによる効果を最大に発揮する。また、押出しの進行に伴ってコンテナ５の内壁に生じるアルミニウム合金の剪断摩擦力▲２▼が小さくなるため、ダイ１の弾性変形が小さくなり、その剪断摩擦力▲２▼に応じて復元し易い。その結果、押出し形材１４に肉厚変動が生じにくくなる。
【００２２】
このように、肉厚変動を抑制する作用を連続的にスムーズに働かせるため、潤滑性を高めることによりテーパ面の摩擦力を小さくする。工具部品に潤滑性を付与する手段としては、テーパ面の表面粗さを小さくする方法，潤滑剤を塗布する方法等が採用される。
テーパを付けた工具の接触面や移動する工具は、表面粗さが小さいほど滑りが円滑になる。本発明者等の実験結果によるとき、Ｒmax １５μｍ以下の表面粗さが好適であることが判った。表面粗さがＲmax １５μｍを超える粗い表面では、ダイ１が押されてクリアランスを縮める方向に円滑に移動しずらい。また、移動しても加圧力が減少した場合、ダイ１が元の位置に戻らないことがあり、復元性がなくなる。すなわち、ダイスにクッション性がなくなり、製品形状が安定化しない。表面粗さＲmax １５μｍ以下の表面は、キメの細かい機械切削の外、機械切削面を研磨することによっても調製できる。潤滑剤としては、たとえばＢＮ系の高温に耐える耐熱潤滑剤が好ましい。
【００２３】
滑り面は、クリアランスＧの位置に応じて変えることができ、図１０（ｂ）及び図１１（ｂ）に示すように、テーパ面以外でダイホルダー２及びバックアップダイ４の接触面に設けることも可能である。
他方、従来のダイス工具系では、図５（ａ）に示すようにダイス中心方向に向かう分力Ｆr がない。そのため、ダイス温度（熱歪み）及び押出し加工力Ｗf は、それぞれ図５（１）〜（２）に示すように変化し、ベアリング面を変位させる。他方、コンテナシール力Ｓは、図５（３）に示すようにベアリング面に作用しない。そのため、これらの要因により合成されるベアリング部の変位Δｄは、図５（４）に示すように変動し、押出し成形品の肉厚を変動させる結果となる。
ダイス中心方向に向かう分力Ｆr を発生させるテーパＴは、種々の形態で形成することができる。
【００２４】
図６は、ダイ１にテーパＴを付け、これに対向するダイホルダー２の一部に傾斜面を形成した場合である。矢印で示す押出し方向に関してダイ１が縮径する場合（ａ，ｂ）、コンテナシール力Ｓは、バッフル３を介してダイ１に加えられる。ダイ１をテーパ面に沿ってスライドさせるクリアランスＧは、バックアップダイ４とボルスター６との間（ａ）又はダイ１とバックアップダイ４との間（ｂ）の何れに形成しても良い。また、押出し方向に関してダイ１を拡径したもの（ｃ）では、コンテナシール力Ｓがダイホルダー２に加えられる。なお、図６では、バッフル３にもテーパＴを付けている。
図７は、テーパＴをバックアップダイ４に付けた場合である。この場合も、押出し方向に関し縮径するテーパ（ａ）ではコンテナシール力Ｓをバッフル３に加え、押出し方向に関し拡径するテーパ（ｂ）ではコンテナシール力Ｓをダイホルダー２に加える。また、バッフル３にもテーパを付けている。
【００２５】
ダイホルダー２としては、図８に示すようにダイ１だけを取り囲む長さをもつものを使用することもできる。この場合には、ダイホルダー２が押出し方向にスライドできるように、ダイホルダー２とバックアップダイ４との間にクリアランスＧを設ける。なお、バッフル３にもテーパを付けている。
バッフル３のないダイス工具系では、図９に示すようにコンテナ５をダイ１に（ａ）又はダイホルダー２に（ｂ）直接当接させる。また、バッフル３がダイ１と一体的に動くようにすることも可能である。図１０は、クサビ１７でダイ１とバッフル３とを噛み合わせたものであり、この場合にもバッフル３にコンテナ５を接触させる方式（ａ）及びダイホルダー２にコンテナ５を当接させる方式（ｂ）がある。図１１は、インロー１８でダイ１とバッフル３とを噛み合わせたものであり、この場合にもバッフル３にコンテナ５を当接させる方式（ａ）及びダイホルダー２にコンテナ５を当接させる方式（ｂ）がある。図１０及び図１１のダイス工具系は、中空材を押し出すときに使用され、バッフル３の横の位置に当るバッフル空間部２１にマンドレルがセットされる。
【００２６】
【実施例】
実施例１：
押出し加工用のダイスとして、ダイ１，ダイホルダー２，バッフル３及びバックアップダイ４を図２に示すように組み合わせた構造のダイス工具系を使用した。ダイ１とダイホルダー２との合せ面には、押出し方向に関して縮径する角度θ＝１８度のテーパＴを形成した。そして、テーパ面を介してダイ１及びダイホルダ−２が相対的に滑り易くなるように、ＢＮ系の潤滑剤をスプレー塗布した。また、ダイ１とバックアップダイ４との間のクリアランスＧ1 を０．５ｍｍに、バッフル３とダイ１との間のクリアランスＧ2 を０．５ｍｍに設計した。そして、テーパ面を機械加工仕上げでＲmax 約５００μｍ及びＲmax 約１２μｍの２種類の面粗度を準備した。
アルミニウム合金６０６３から直径１７３ｍｍのビレットを製造し、均質化処理後、押出しに先立って４６０℃に予熱した。そして、押し出し速度４５ｍ／分で図１２に示す断面形状の押出し形材を製造した。
各プッシュごとに、押出し成形品の押し始め部と押し終り部で押出し形材断面中央部の肉厚を測定し、プッシュ回数に応じた肉厚の差、すなわち肉厚変動値を調査した。
【００２７】
調査結果の表１にみられるように、プッシュ回数が多くなるに従って押出し成形品の肉厚が減少する傾向がみられる。テーパを付けた場合でも、テーパの面粗度がＲmax で約５００μｍと大きい場合、肉厚変動値は通常のダイスよりも大きかった。これは、面粗度が大きすぎ、ダイスが圧力に応じて自由に動けないことに起因するものと推察される。他方、面粗度がＲmax で１２μｍと小さい場合には、肉厚変動値が小さくなっている。このことから、テーパ面粗度は、Ｒmax で１５μｍよりも小さいとテーパの効果が有効に作用するものと考えられる。これに対し、テーパＴを付けていない従来の押出し加工用ダイスを使用した場合、表１に示すように各プッシュごとに押し始め部と押し終り部との肉厚差が大きく、肉厚精度に劣る押出し成形品となった。
【００２８】
0003755190.tif 000002
【００２９】
実施例２：
実施例１においてテーパの面粗度をＲmax １２μｍとし、テーパ角を１０度，２５度に変化させた。なお、テーパ角が１８度の場合は、実施例１に示している。この条件下でビレット４本目の押出し初め（押出し長さ７．５ｍの位置）と押出し終り（４４．２ｍの位置）における肉厚を測定し、その変動を図１３に示した。図１３から明らかなように、テーパ角１８度及び２５度のテーパダイスを使用した押出しでは肉厚変動差が０．０１ｍｍであり、テーパ角が１５度より大きいと肉厚変動差がほぼ無くなっていることが判る。しかし、３０度を超えると、ダイスの設計上から生産的でなくなる。１５度未満のテーパ角でも、通常のダイスに比較して肉厚変動差が少なくなっているが、押し終りに向けて肉厚が減少しているので好ましくない。
【００３０】
実施例３：
実施例１においてテーパの面粗度をＲmax で１２μｍ，テーパ角を１８度とし、クリアランスＧ1 及びＧ2 を変化させ、クリアランスＧ1 及びＧ2 の影響を調査した。表２の調査結果にみられるように、ダイ１とバックアップダイ４との間にクリアランスＧ1 を付けることにより、肉厚変動値が０．０１ｍｍと小さな値になっていた。他方、バッフル３とダイホルダ２との間のクリアランスＧ2 はなくても良いが、付ける場合には１．０ｍｍ以下が好ましい。すなわち、ダイ１とバックアップダイ４との間のクリアランスＧ1 は、２ｍｍまで許容されるが、クリアランスの合計Ｇ1 ＋Ｇ2 が大きくなると、肉厚を小さくする効果が効き過ぎて、押し終りに肉厚が小さくなる傾向が強く、結果として肉厚変動値が大きくなった。いずれにおいても、肉厚変動値が設計上許容される程度に基づいて操業のやり易さ及び肉厚変動値との兼ね合いでクリアランスが設定される。また、クリアランスＧ1 及びＧ2 をどのように組み合わせるかによって、肉厚変動を少なくして押出し作業を容易にすることが可能となる。
【００３１】
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【００３２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の押出し成形用ダイスは、ダイと当該ダイを取り囲むダイホルダーとの間に１５〜３０度のテーパを付けるとともに当該テーパが付けられた面をＲmax １５μｍ以下の表面粗さに規制してダイとダイホルダー間の滑りを円滑にすることにより、シールシリンダーによって加えられる締付け力及びコンテナ内壁に生じるアルミニウム合金の剪断摩擦力に起因するコンテナシール力から、押出し方向に垂直な面内でダイス中心方向に向かう荷重成分力が得られる構造になっている。この荷重成分力により、ダイ温度（熱歪み），押出し加工力及びコンテナシール力のプロセスパラメータによるベアリング面の変位を全体として合成し、変位をゼロにコントロールすることにより、押出し中に個々のプロセスパラメータが変動することに起因したベアリング開口部の変位，ひいては１プッシュごとの押出し成形品における押し始め部と押し終り部との肉厚変動が抑制される。その結果、押し始め部と押し終り部とで実質的に肉厚差のない高品質の押出し成形品が製造される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  プッシュ回数に応じた押出し形材の肉厚変動を表すグラフ
【図２】  本発明に従ってテーパを付けたダイス工具系の一部断面図
【図３】  本発明に従ったダイス工具系の一部斜視図（ａ），断面図（ｂ）及びベアリング部の拡大断面図（ｃ）
【図４】  本発明に従ったダイ構造を使用した場合に押出し成形品に肉厚変動が生じないことを示す説明図であり、ダイス工具系の各部に働く力（ａ），ダイ温度の変化とそれに伴ったベアリング部の変位（１），押出し加工力の変化とそれに伴ったベアリング部の変位（２），ダイス中心方向に向かう分力の変化とそれに伴ったベアリング部の変位（３）及び（１）〜（３）の変位が合成されたベアリング部の変位（４）を示すグラフ
【図５】  従来のダイ構造を使用した場合に押出し成形品に肉厚変動が生じることを示す説明図であり、ダイス工具系の各部に働く力（ａ），ダイ温度の変化とそれに伴ったベアリング部の変位（１），押出し加工力の変化とそれに伴ったベアリング部の変位（２），コンテナシール力とベアリング部の変位（３）及び（１）〜（３）の変位が合成されたベアリング部の変位（４）を示すグラフ
【図６】  ダイの外周面にテーパを付けたもので、バックアップダイとボルスターの間にクリアランスをつけた構造（ａ），ダイとバックアップダイとの間にクリアランスを付けた構造（ｂ）及びダイホルダーとボルスターとの間にクリアランスを付けた構造（ｃ）
【図７】  ダイ及びバックアップダイにテーパを付けたもので、バックアップダイとボルスターとの間にクリアランスを付けた構造（ａ）及びダイホルダーとボルスターとの間にクリアランスを付けた構造（ｂ）
【図８】  押出し方向前方にダイが拡径するテーパをダイ及びダイホルダーに付けたもので、バッフルにテーパを付けた構造
【図９】  バッフルのないダイス工具系を示し、コンテナをダイに直接当接させた構造（ａ）及びダイホルダーに当接させた構造（ｂ）
【図１０】  ダイとバッフルとをクサビで連結したダイス工具系であり、コンテナをバッフルに当接させた構造（ａ）及びダイホルダに当接させた構造（ｂ）
【図１１】  ダイとバッフルとをインローで一体化したダイス工具系であり、コンテナをバッフルに当接させた構造（ａ）及びダイホルダに当接させた構造（ｂ）
【図１２】  本発明実施例で製造した押出し成形品の断面形状
【図１３】  ダイにつけたテーパが押出し成形品の押し始め部と押し終り部との肉厚に及ぼす影響を示したグラフ
【符号の説明】
１：ダイ    ２：ダイホルダー    ３：バッフル    ４：バックアップダイ
５：コンテナ    ６：ボルスター    ７：プラテン    ８：シールシリンダ
９：ビレット    １０：プラー    １１：ダミーブロック    １２：ステム
１３：ベアリング面    １４：押出し形材    １５：掘込み    １７：クサビ
１８：インロー    ２０：バッフルがない場合のベアリング面    ２１：バッフル空間部
Ｔ：テーパ    Ｇ，Ｇ1 ，Ｇ2 ：クリアランス    θ：テーパの角度
Ｗ：ベアリング開口幅
Ｓ：コンテナシール力    Ｆ：押出し力    ▲１▼：シールシリンダによる締付け力
▲２▼：コンテナ内壁に生じるアルミニウム合金の剪断摩擦力    Ｆa ：押出し方向荷重成分力    Ｗf ：押出し加工力    Ｆr ：押出し方向垂直面内ダイス中心方向荷重成分力
【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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