JP2530331B2 - アルミニウム形材高速押出ダイス - Google Patents
アルミニウム形材高速押出ダイスInfo
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- JP2530331B2 JP2530331B2 JP62092003A JP9200387A JP2530331B2 JP 2530331 B2 JP2530331 B2 JP 2530331B2 JP 62092003 A JP62092003 A JP 62092003A JP 9200387 A JP9200387 A JP 9200387A JP 2530331 B2 JP2530331 B2 JP 2530331B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、アルミニウム形材押出ダイスに関するもの
であり、さらに詳しく述べるならば、高速押出を可能に
するダイスに関するものである。
であり、さらに詳しく述べるならば、高速押出を可能に
するダイスに関するものである。
（従来の技術） 従来，工業的に普通に実施されている、ビル、住宅な
どの建材用アルミニウム形材の押出は、素材として6063
合金のビレットを、またダイスにJIS−SKD61相当材をダ
イスに使用し、約40〜50m/分の範囲の押出速度で行なわ
れていた。
どの建材用アルミニウム形材の押出は、素材として6063
合金のビレットを、またダイスにJIS−SKD61相当材をダ
イスに使用し、約40〜50m/分の範囲の押出速度で行なわ
れていた。
アルミニウム形材の押出速度を向上するためのダイス
の改善としては、ダイスのベアリング面の特殊表面硬化
処理（窒化、硼化等）、ダイスの加工精度の向上、ある
いはダイスの材質全体の超硬材料での構成などが提案さ
れてきた。例えば、特公昭56−21843号公報によると、
アルミニウム製ねじの加工速度を高めることができる方
法として、モールド（特に、押出ダイス）の作業面に窒
化物または硼化物の拡散層を形成し、その上に金属また
は潤滑剤の層を密着させる方法を提案している （発明が解決しようとする問題点） 従来の高速押出のためのダイス改善提案は、アルミニ
ウムと接するダイスを硬化するための硬化方法、材質の
工夫、あるいは形材を通過させるダイス孔の精度向上に
基づくものであったが、前者の提案を実施すると、高速
押出では形材の表面に肌荒れやダイラインなどの表面欠
陥が多発して連続押出が不可能になるという問題が生
じ、ダイスのコストアップになり、一方後者の提案を実
施するとダイスの交換を頻繁に実施して絶えず高精度の
新品ダイスで押出を行なわなければならないという問題
があった。本発明者は、ビレット加熱温度、ダイス交換
回数などの条件は従来法とほぼ同じで、押出速度の50％
以上増を達成できる高速押出ダイスを提案すべく研究を
行なった。
の改善としては、ダイスのベアリング面の特殊表面硬化
処理（窒化、硼化等）、ダイスの加工精度の向上、ある
いはダイスの材質全体の超硬材料での構成などが提案さ
れてきた。例えば、特公昭56−21843号公報によると、
アルミニウム製ねじの加工速度を高めることができる方
法として、モールド（特に、押出ダイス）の作業面に窒
化物または硼化物の拡散層を形成し、その上に金属また
は潤滑剤の層を密着させる方法を提案している （発明が解決しようとする問題点） 従来の高速押出のためのダイス改善提案は、アルミニ
ウムと接するダイスを硬化するための硬化方法、材質の
工夫、あるいは形材を通過させるダイス孔の精度向上に
基づくものであったが、前者の提案を実施すると、高速
押出では形材の表面に肌荒れやダイラインなどの表面欠
陥が多発して連続押出が不可能になるという問題が生
じ、ダイスのコストアップになり、一方後者の提案を実
施するとダイスの交換を頻繁に実施して絶えず高精度の
新品ダイスで押出を行なわなければならないという問題
があった。本発明者は、ビレット加熱温度、ダイス交換
回数などの条件は従来法とほぼ同じで、押出速度の50％
以上増を達成できる高速押出ダイスを提案すべく研究を
行なった。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、アルミニウム形材押出用ダイス鋼よりなる
ダイス本体の前面に、炭化物および／または窒化物を主
成分とする焼結材よりなるダイス前面部を高温圧接によ
り密着させてなることを特徴とする高速押出ダイスに関
する。
ダイス本体の前面に、炭化物および／または窒化物を主
成分とする焼結材よりなるダイス前面部を高温圧接によ
り密着させてなることを特徴とする高速押出ダイスに関
する。
本発明のダイスは、通常のアルミニウム形材押出用ダ
イス鋼よりなる本体の前面に高硬度の焼結材を密着させ
る構造を有する。即ち、高硬度の焼結材を全体で使用す
るダイスは破損の危険率が高くかつ高価である欠点を有
しているので通常のダイス鋼を使用するダイスの構造を
改善するとの前提の下に、焼結材料によるダイスの部分
を種々検討したところ従来のようにダイス全体を焼結材
とする方法ではやはり破損の問題が避けられないことが
判明し、ダイス前面側を複合化する、上記構造を本発明
のダイスの基本構造とすることとした。したがって、本
発明のダイスは前面部と本体部（後面部）より構成され
る複合ダイスであり、それぞれの部分に形材を通過させ
る孔部が形成される。
イス鋼よりなる本体の前面に高硬度の焼結材を密着させ
る構造を有する。即ち、高硬度の焼結材を全体で使用す
るダイスは破損の危険率が高くかつ高価である欠点を有
しているので通常のダイス鋼を使用するダイスの構造を
改善するとの前提の下に、焼結材料によるダイスの部分
を種々検討したところ従来のようにダイス全体を焼結材
とする方法ではやはり破損の問題が避けられないことが
判明し、ダイス前面側を複合化する、上記構造を本発明
のダイスの基本構造とすることとした。したがって、本
発明のダイスは前面部と本体部（後面部）より構成され
る複合ダイスであり、それぞれの部分に形材を通過させ
る孔部が形成される。
さらに、本発明のダイスは、焼結材として炭化物およ
び／または窒化物を主成分とするものを用いることを特
徴とする。形材の押出速度を向上させる化合物として
は、硼化物あるいは酸化物なども考えられるが、実用上
の効果は炭化物および窒化物ほどはない。窒化物として
は、炭化チタン、炭化バナジウム、炭化ニオブ、炭化ク
ロムなどを使用できる。一方、窒化物としては、窒化チ
タン、窒化ニオブ、窒化クロム、などを使用できる。こ
れらの窒化物および／または窒化物の他に、ダイス鋼、
あるいはこれらを接合するバインダーとして鉄、ニッケ
ルなどが少量焼結体に含まれていても、炭化物等の効果
が損なわれるものではない。本発明においてダイス前面
部に使用する焼結材は別途焼結されて板等の適当な形状
を持っている材料である。すなわち、炭化物および／ま
たは窒化物をダイス鋼表面に表面処理（浸炭、窒化等）
により形成する方法は、押出速度向上手段として問題が
多く、別途焼結された材料が効果を奏する。この理由は
おそらく組織の安定性に起因すると思われる。
び／または窒化物を主成分とするものを用いることを特
徴とする。形材の押出速度を向上させる化合物として
は、硼化物あるいは酸化物なども考えられるが、実用上
の効果は炭化物および窒化物ほどはない。窒化物として
は、炭化チタン、炭化バナジウム、炭化ニオブ、炭化ク
ロムなどを使用できる。一方、窒化物としては、窒化チ
タン、窒化ニオブ、窒化クロム、などを使用できる。こ
れらの窒化物および／または窒化物の他に、ダイス鋼、
あるいはこれらを接合するバインダーとして鉄、ニッケ
ルなどが少量焼結体に含まれていても、炭化物等の効果
が損なわれるものではない。本発明においてダイス前面
部に使用する焼結材は別途焼結されて板等の適当な形状
を持っている材料である。すなわち、炭化物および／ま
たは窒化物をダイス鋼表面に表面処理（浸炭、窒化等）
により形成する方法は、押出速度向上手段として問題が
多く、別途焼結された材料が効果を奏する。この理由は
おそらく組織の安定性に起因すると思われる。
さらにまた、本発明のダイスは焼結材とダイス鋼が高
温圧接により形成される接合層を介して密着されている
ことを特徴とする。一般に、炭化物、窒化物などと鋼の
接合において、例えば溶融温度またはそれに近い温度に
これらを加熱すると、鋼中に炭素および／または窒素が
溶け込み、これが冷却中に粗大に析出し、あるいは硬化
が起こるなどの接合を妨げる原因がある。炭化物、窒化
物などとダイス鋼の接合方法としてろう付け法は上記の
ような接合阻害原因をもっていないので、良好な方法と
考えられる。そこで、これらの両者の密着方法として、
超硬工具のチップの接合に使用されているろう付け法を
試行したところ、確かに強固な接合は得られたが、押出
中に接合面でダイスの破損が起こり易く、好ましい結果
は得られなかった。この原因は押出中に接合面がかなり
高温に成り、ろう材が硬化するためと考えられる。そこ
で、さらに研究を進めたところ、高温圧接により、炭化
物および／または窒化物とダイス鋼の強固な接合が可能
になりまた押出中に接合面でのダイス破損も起こらない
との成果を得ることができた。かかる高温圧接により形
成されるダイスは、第２図に示すように焼結材（ダイス
前面部）１とダイス鋼（ダイス本体）２の間に両者の一
部が交じり合った接合層３を介し複合化されているもの
である。この接合層３の組織を詳細に顕微鏡検査する
と、鋼のマトリックス中に、ダイス鋼のクロム炭化物、
焼結材の炭化物または窒化物、焼結材ともダイス鋼とも
由来が特定できない化合物相などが混在した極めて複雑
な組織、さらに接合中の凝固組織が一部認められる。こ
れらの組織には接合中の圧力方向に２次相などが配向す
る方向性が認められる。これらのような特色ある組織か
ら判断して、（イ）焼結材（ダイス前面部）１とダイス
鋼（ダイス本体）２はその一部が交じり合った接合層３
により強固に接合され、（ロ）通常の溶接の場合の接合
阻害原因となる粗大組織の生成、亀裂の発生などは接合
時の圧力により抑制され、（ハ）押出中の温度上昇に対
しても、炭化物、窒化物等の２次相が複雑に入り組んだ
組織は有効に耐え、接合強度を維持するなどの高速押出
に必須な前提となる作用が得られたと判断される。高速
押出の直接の原因となる作用を調査すべく、約80m/min
の押出速度で、通常のダイス鋼のダイスと本発明のダイ
スを使用して押出を行ない、アルミニウムとダイス前面
の界面を顕微鏡で調査したところ、通常のダイスの前面
では界面のほとんど全体でアルミニウムがダイスに焼き
付いており、本発明のダイス前面ではアルミニウムが焼
結材料の硬質粒子の上を塑性流動していることが分かっ
た。よって、焼結材料中の硬質粒子が焼き付きを防止
し、押出の高速化をもたらしているものと判断される。
このような塑性流動に因る作用はアルミニウムが強度に
減面されるダイス孔とその周辺領域で顕著となる。
温圧接により形成される接合層を介して密着されている
ことを特徴とする。一般に、炭化物、窒化物などと鋼の
接合において、例えば溶融温度またはそれに近い温度に
これらを加熱すると、鋼中に炭素および／または窒素が
溶け込み、これが冷却中に粗大に析出し、あるいは硬化
が起こるなどの接合を妨げる原因がある。炭化物、窒化
物などとダイス鋼の接合方法としてろう付け法は上記の
ような接合阻害原因をもっていないので、良好な方法と
考えられる。そこで、これらの両者の密着方法として、
超硬工具のチップの接合に使用されているろう付け法を
試行したところ、確かに強固な接合は得られたが、押出
中に接合面でダイスの破損が起こり易く、好ましい結果
は得られなかった。この原因は押出中に接合面がかなり
高温に成り、ろう材が硬化するためと考えられる。そこ
で、さらに研究を進めたところ、高温圧接により、炭化
物および／または窒化物とダイス鋼の強固な接合が可能
になりまた押出中に接合面でのダイス破損も起こらない
との成果を得ることができた。かかる高温圧接により形
成されるダイスは、第２図に示すように焼結材（ダイス
前面部）１とダイス鋼（ダイス本体）２の間に両者の一
部が交じり合った接合層３を介し複合化されているもの
である。この接合層３の組織を詳細に顕微鏡検査する
と、鋼のマトリックス中に、ダイス鋼のクロム炭化物、
焼結材の炭化物または窒化物、焼結材ともダイス鋼とも
由来が特定できない化合物相などが混在した極めて複雑
な組織、さらに接合中の凝固組織が一部認められる。こ
れらの組織には接合中の圧力方向に２次相などが配向す
る方向性が認められる。これらのような特色ある組織か
ら判断して、（イ）焼結材（ダイス前面部）１とダイス
鋼（ダイス本体）２はその一部が交じり合った接合層３
により強固に接合され、（ロ）通常の溶接の場合の接合
阻害原因となる粗大組織の生成、亀裂の発生などは接合
時の圧力により抑制され、（ハ）押出中の温度上昇に対
しても、炭化物、窒化物等の２次相が複雑に入り組んだ
組織は有効に耐え、接合強度を維持するなどの高速押出
に必須な前提となる作用が得られたと判断される。高速
押出の直接の原因となる作用を調査すべく、約80m/min
の押出速度で、通常のダイス鋼のダイスと本発明のダイ
スを使用して押出を行ない、アルミニウムとダイス前面
の界面を顕微鏡で調査したところ、通常のダイスの前面
では界面のほとんど全体でアルミニウムがダイスに焼き
付いており、本発明のダイス前面ではアルミニウムが焼
結材料の硬質粒子の上を塑性流動していることが分かっ
た。よって、焼結材料中の硬質粒子が焼き付きを防止
し、押出の高速化をもたらしているものと判断される。
このような塑性流動に因る作用はアルミニウムが強度に
減面されるダイス孔とその周辺領域で顕著となる。
以下、さらに実施例により本発明の具体的説明を行な
う。
う。
（実施例） 第１図において、１は焼結材よりなるダイス前面部、
２はダイス鋼よりなるダイス本体である。４はバッフ
ル、５はダイケース、６はバッカーであり、これらはダ
イス１、２に付属して用いられる通常の押出装置部材で
ある。ダイス本体２には、SKD61が最も入手し易くまた
実績もあるため、これを通常使用するが、これ以外にも
アルミニウム形材の押出に適した鋼材を使用しても同様
の効果を達成することができる。ダイス前面部１とダイ
ス本体２の厚さの比率が何れか一方に片寄り過ぎると、
複合ダイスの効果がなくなり、ダイス鋼単体もしくは焼
結材単体のダイスの性能と同じ性能しか得られなくな
る。この比率は、ダイス本体２の厚さを１としてダイス
前面部の厚さが0.6〜0.7であることが好ましい。この比
率を越えるとダイスのコストが上昇し、一方この比率未
満であると、ダイス破損の危険が伴い、押出速度の高速
化を図ることが困難になる。ダイス前面部１とダイス本
体２を接合するための加熱温度は1100〜1300℃の範囲が
好ましい。この温度未満では接合のために必要な組織の
一体化が活発でなく、一方この温度を越えるとダイスの
変形が起こる、ダイス鋼の組織上の不所望な影響が生じ
るため、上記温度範囲内が好ましい接合加熱温度であ
る。接合はできるだけ短時間で終了することが酸化等の
点から望ましい。以上の如くして複合ダイスを製作した
後は形材が通過する孔部７（第３図）をダイス前面１と
ダイス本体２に加工する。
２はダイス鋼よりなるダイス本体である。４はバッフ
ル、５はダイケース、６はバッカーであり、これらはダ
イス１、２に付属して用いられる通常の押出装置部材で
ある。ダイス本体２には、SKD61が最も入手し易くまた
実績もあるため、これを通常使用するが、これ以外にも
アルミニウム形材の押出に適した鋼材を使用しても同様
の効果を達成することができる。ダイス前面部１とダイ
ス本体２の厚さの比率が何れか一方に片寄り過ぎると、
複合ダイスの効果がなくなり、ダイス鋼単体もしくは焼
結材単体のダイスの性能と同じ性能しか得られなくな
る。この比率は、ダイス本体２の厚さを１としてダイス
前面部の厚さが0.6〜0.7であることが好ましい。この比
率を越えるとダイスのコストが上昇し、一方この比率未
満であると、ダイス破損の危険が伴い、押出速度の高速
化を図ることが困難になる。ダイス前面部１とダイス本
体２を接合するための加熱温度は1100〜1300℃の範囲が
好ましい。この温度未満では接合のために必要な組織の
一体化が活発でなく、一方この温度を越えるとダイスの
変形が起こる、ダイス鋼の組織上の不所望な影響が生じ
るため、上記温度範囲内が好ましい接合加熱温度であ
る。接合はできるだけ短時間で終了することが酸化等の
点から望ましい。以上の如くして複合ダイスを製作した
後は形材が通過する孔部７（第３図）をダイス前面１と
ダイス本体２に加工する。
本発明のダイスを使用する押出法は通常の押出速度以
上の高速押出法であり、80m/min程度の押出速度で連続
押出を行なっても形材品質、ダイス寿命の面でまったく
問題を生じない。
上の高速押出法であり、80m/min程度の押出速度で連続
押出を行なっても形材品質、ダイス寿命の面でまったく
問題を生じない。
６インチビレットを使用し、押出比が約100の押出
を、焼結材料（厚さ16mm、TiC50％、残部SKD61）とSKD6
1（厚さ24mm）よりなる複合ダイスにより行なった操業
実験では10本のビレットを平均速度約70m/minで押出
し、全数製品とした。
を、焼結材料（厚さ16mm、TiC50％、残部SKD61）とSKD6
1（厚さ24mm）よりなる複合ダイスにより行なった操業
実験では10本のビレットを平均速度約70m/minで押出
し、全数製品とした。
（発明の効果） 本発明によれば、ダイスの複合化によりアルミニウム
形材押出の高速化が可能になる。従って増産のための設
備増設が不要になるなど多大の産業上の利点が生まれ
る。
形材押出の高速化が可能になる。従って増産のための設
備増設が不要になるなど多大の産業上の利点が生まれ
る。
第１図、第３図は本発明の押出ダイスの実施例を示す図
面、 第２図は焼結材とダイス鋼の接合状態を示す概念図であ
る。 １……焼結材（ダイス前面部）、２……ダイス鋼（ダイ
ス本体）、３……接合層、４……バッフル、５……ダイ
ケース、６……バッカー
面、 第２図は焼結材とダイス鋼の接合状態を示す概念図であ
る。 １……焼結材（ダイス前面部）、２……ダイス鋼（ダイ
ス本体）、３……接合層、４……バッフル、５……ダイ
ケース、６……バッカー
Claims (1)
- 【請求項１】アルミニウム形材押出用ダイス鋼よりなる
ダイス本体の前面に、炭化物および／または窒化物を主
成分とする焼結材よりなるダイス前面部を高温圧接によ
り密着させてなることを特徴とするアルミニウム形材高
速押出ダイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62092003A JP2530331B2 (ja) | 1987-04-16 | 1987-04-16 | アルミニウム形材高速押出ダイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62092003A JP2530331B2 (ja) | 1987-04-16 | 1987-04-16 | アルミニウム形材高速押出ダイス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63260624A JPS63260624A (ja) | 1988-10-27 |
| JP2530331B2 true JP2530331B2 (ja) | 1996-09-04 |
Family
ID=14042256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62092003A Expired - Fee Related JP2530331B2 (ja) | 1987-04-16 | 1987-04-16 | アルミニウム形材高速押出ダイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2530331B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010194572A (ja) * | 2009-02-25 | 2010-09-09 | Showa Denko Kk | 押出用ダイスの製造方法および押出用ダイス |
-
1987
- 1987-04-16 JP JP62092003A patent/JP2530331B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63260624A (ja) | 1988-10-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |