押し出しバッチ成形プロセスの一種です。このプロセスでは、ワークピース金属をダイ穴を通して押し込むか圧縮して、特定の断面形状を実現します。
つまり、押出成形は、圧力を高めて金属をダイ穴に押し込んで断面を圧縮することを含む金属加工プロセスです。
押出成形技術の発展のおかげで、世界はあらゆる形状のバー、パイプ、中空または中実のプロファイルを製造するために押出成形に依存し始めています。
この操作では、ダイを通してブランクを押したり引いたりする必要があるため、ブランクを押し出すのに必要な力は非常に大きくなります。高温では金属の変形抵抗が低下するため、熱間押出が最も一般的に使用される方法ですが、冷間押出は通常、柔らかい金属に対してのみ実行されます。
押出成形の概念は成形プロセスから生まれましたが。記録によると、1797 年にジョセフ ブラマーというエンジニアが押出成形プロセスの特許を申請しました。テストには、金属を予熱し、それを金型キャビティに押し込んでブランクからパイプを製造することが含まれていました。彼は手動プランジャーを使って金属を押し込みました。
ブラマーは押出機を発明した後、油圧プロセスを発明しました。そこでトーマス・バー氏は、油圧プレス技術と押出の基礎技術を駆使し、さまざまな技術を組み合わせてパイプ（中空）を製造しました。彼は 1820 年に特許も取得しました。
この技術は、絶えず進化する世界にとって基本的なニーズとなりましたが、このプロセスは超硬合金には適していません。 1894 年、トーマス バーは銅と真鍮の合金の押出成形を導入し、押出技術の発展をもたらしました。
押出技術の発明以来、このプロセスはさまざまな複雑な構造の製品を可能な限り低コストで製造できる複数の技術に発展しました。
この熱間押出プロセスでは、ブランクは再結晶温度よりも高い温度で加工されます。この熱間加工により、ワークピースの加工硬化が防止され、パンチプレスがワークピースを金型に押し込みやすくなります。
熱間押出は通常、横型油圧プレスで行われます。このプロセスに必要な圧力は 30 MPa から 700 MPa の範囲になります。高圧をそのまま維持するため、潤滑方式を採用しています。低温プロファイルには潤滑剤としてオイルまたはグラファイトが使用され、高温プロファイルにはガラス粉末が使用されます。高品質の動作を得るには、ブランクに 0.5 Tm ～ 0.75 Tm の熱を与えます。
一般的に使用されるいくつかの材料の熱間押出温度は次のとおりです。
材料温度 (°C):
アルミニウム350〜500、銅600〜1100、マグネシウム350〜450、ニッケル1000〜1200、スチール1200〜1300、チタン700〜1200、PVC180ナイロン290。
利点:
●必要に応じて変形を制御できます。
●ビレットは加工硬化により強化されません。
●少ない圧力で済みます。
●早期割れのある材料も加工可能です。
短所:
●表面仕上げが悪い。
●寸法精度に影響が出ます。
●容器の寿命が短くなります。
●表面が酸化する可能性があります。
金属を弾丸で叩いて成形する加工です。このノックは、閉じたキャビティ内の 1 つまたは複数のパンチによって行われます。プランジャーは金属を金型キャビティに押し込み、固体ブランクを固体形状に変形させます。
このプロセスでは、ワークピースは室温または室温よりわずかに高い温度で変形します。
必要な力が多すぎるため、この技術では強力な油圧プレスが使用されます。圧力範囲は3000MPaに達します。
利点:
●酸化しません。
●製品の強度を高めます。
●公差が厳しくなります。
●表面仕上げの向上。
●硬度が上がります。
短所:
●より大きな力が必要です。
● 走行にはより多くの電力が必要です。
●延性のない材質は加工できません。
●押出材のひずみ硬化には限界があります。
温間押出は、室温より高く材料の再結晶温度より低い温度でブランクを押し出すプロセスです。このプロセスは、押出成形中に材料の微細構造の変化を防止する必要がある場合に使用されます。
このプロセスは、必要な力と延性の適切なバランスを達成するために重要です。この操作で使用される金属の温度は、摂氏 424 度から摂氏 975 度の範囲になります。
利点:
●強度がアップしました。
●製品の硬度が上がりました。
●酸化が少ない。
●非常に小さな公差を実現できます。
短所:
●延性のない材料は押出加工できません。
●さらに加熱装置も付いております。
摩擦押出技術では、ブランクと容器は反対方向に回転させられます。同時に、ブランクは動作中に金型キャビティに押し込まれ、必要な材料が製造されます。
このプロセスは、充填物とダイの間の相対回転速度の影響を受けます。装入物とダイの相対的な回転運動はプロセスに重要な影響を与えます。
まず、大量のせん断応力が発生し、ブランクが塑性変形します。第二に、ブランクとダイ間の相対移動中に大量の熱が発生します。したがって、予熱の必要がなく、プロセスがより効率的になります。
金属粉末、フレーク、加工廃棄物（チップや削りくず）、固体ブランクなどのさまざまな前駆体装入物から、基本的に統合されたワイヤ、ロッド、パイプ、およびその他の非円形の金属形状を直接生成できます。
利点:
●加熱不要です。
●せん断応力を発生させることで製品の疲労強度を向上させることができます。
●ブランク材を選ばないので経済的です。
●低エネルギー入力。
●耐食性が向上します。
短所:
●酸化が予想されます。
●高い初期セットアップ。
●複雑な機械。
名前からもわかるように、サブミリ単位の製品を生産する工程です。
マクロ押出と同様に、ここではブランクがダイ穴に強制的に通されて、ブランク上に期待される形状が生成されます。出力は1mm角を通過可能です。
順方向または直接的なマイクロ押出成形と、逆方向または間接的なマイクロ押出成形は、この時代のマイクロコンポーネントの製造に使用される 2 つの最も基本的な技術です。前方マイクロ押出では、プランジャーがブランクを駆動して前方に移動します。ブランクの移動方向は同じです。逆マイクロ押出では、プランジャーとブランクの移動方向が逆になります。微細押出成形は、生体吸収性ステントから薬剤制御放出システムに至るまで、吸収性および移植可能な医療機器コンポーネントの製造に広く使用されています。機械分野では、マイクロギアやマイクロパイプなどの製造に広く応用されています。
利点:
●非常に複雑な断面も作製可能です。
●細かい要素も製作可能です。
● 幾何公差が改善されました。
短所:
● ニーズを満たす小さな金型や容器を製造するのは困難です。
●熟練した作業者が必要です。
直接押出プロセスでは、まず金属ブランクを容器に入れます。容器には成形ダイ穴が付いています。プランジャーは、金属ブランクをダイ穴に押し込んで製品を製造するために使用されます。
メタルの流れ方向とプランジャの移動方向が同じタイプです。
ブランクがダイ開口部に向かって強制的に移動すると、ブランクの表面と容器の壁の間に大量の摩擦が発生します。摩擦が存在するため、プランジャーの力を大幅に増加する必要があり、より多くの電力を消費します。
このプロセスでは、タングステンやチタン合金などの脆性金属は途中で破損してしまうため、押し出すことは非常に困難です。プロセス全体にわたる張力により、微小亀裂の急速な形成が促進され、破壊につながります。
タングステンやチタン合金などの脆性金属は加工中に割れてしまうため、押し出し加工が困難です。張力により微小亀裂が急速に形成され、破壊につながります。
さらに、ブランクの表面に酸化層が存在すると、摩擦が悪化します。この酸化層は押出製品に欠陥を引き起こす可能性があります。
この問題を解決するには、ゲートと作業ブランクの間にダミー ブロックを配置して摩擦を軽減します。
例としては、パイプ、缶、カップ、ピニオン、シャフト、その他の押出製品が挙げられます。
ブランクの一部は、各押し出しの最後に常に残ります。お尻といいます。金型出口で直ちに製品から切り離してください。
利点:
●長尺のワークを押し出す加工です。
●材料の機械的特性が向上します。
●表面仕上げが良好です。
●熱間押出、冷間押出ともに可能です。
●連続運転可能です。
短所:
●脆性金属は押出加工できません。
●大きな力と高い動力が必要です。
●酸化する可能性があります。
この逆押出プロセスでは、ブランクと容器が一緒に移動する間、ダイは静止したままになります。ダイはコンテナではなくプランジャーに取り付けられます。
金属は、ブランクが圧縮されるときのプランジャーの動きとは反対方向に、プランジャー側のダイ穴を通って流れます。
ブランクが圧縮されると、材料はマンドレルの間を通過し、したがってダイの開口部を通過します。
ブランクと容器の間に相対的な動きがないため、摩擦は記録されません。直接押し出しと比較して、これによりプロセスが改善され、直接押し出しよりも使用されるプランジャーの力が少なくなります。
ダイを静止状態に保つために、コンテナの長さよりも長い「ロッド」が使用されます。ロッドのカラム強度によって、最終および最大の押し出し長さが決まります。ブランクはコンテナとともに移動するため、すべての摩擦は簡単に排除されます。
利点:
●押出力が少なくて済みます。
●より小さな断面の押出が可能です。
●摩擦を30％低減。
●動作速度を上げる。
●摩耗はほとんど認められません。
● メタルフローがより安定しているため、押出欠陥や粗粒リングゾーンが発生しにくくなります。
短所:
●押出材の断面積は使用するロッドのサイズにより制限されます。
● 押出後の残留応力の可能性。
●不純物や欠陥は表面仕上げに影響を与え、製品に影響を与える可能性があります。
静水圧押出プロセスでは、ブランクは容器内の流体で囲まれ、プランジャーの前方移動によって流体がブランクに向かって押されます。容器内の流体は摩擦のないため、ダイ穴での摩擦はほとんどありません。
容器の穴に充填する際、ブランクには均一な静水圧がかかるため、乱れることはありません。これにより、長さと直径の比が非常に大きいブランクを製造することに成功しました。コイルであっても、完全に押し出すことも、断面が不均一になることもあります。
静水圧押出と直接押出の主な違いは、静水圧押出プロセス中に容器とブランクが直接接触しないことです。
高温で作業する場合は、特別な液体とプロセスが必要です。
材料に静水圧がかかり、摩擦がなくなると、延性が増加します。したがって、この方法は、一般的な押出法では脆すぎる金属に適している可能性があります。
この方法は延性金属に使用され、高い圧縮率を実現します。
利点:
●押出成形品のため、優れた表面研磨効果と正確な寸法が得られます。 ●摩擦の問題がありません。
● 必要な力を最小限に抑えます。
●この工程では余白が残りません。
●均一な材料の流れ。
短所:
● 高温で使用する場合は、特別な液体と手順を使用する必要があります。
● 作業前に、各ブランクを準備し、一端をテーパー状にする必要があります。
●液体の管理が難しい。
衝撃押出は、金属押出形材を製造するもう 1 つの主要な方法です。材料を柔らかくするために高温が必要な従来の押出プロセスと比較して、衝撃押出では通常、冷間金属ブランクが使用されます。これらのブランクは高圧かつ高効率で押出成形されます。
従来の衝撃押出操作では、適切に潤滑されたブロックがダイキャビティ内に配置され、パンチでワンストロークで叩かれます。これにより、金属がダイとパンチの間の隙間を通ってパンチの周りに逆流します。
このプロセスは、鉛、アルミニウム、錫などの柔らかい材料に適しています。
このプロセスは常にコールド状態で実行されます。バックインパクトプロセスにより、非常に薄い壁が可能になります。例えば、歯磨き粉のチューブや電池ケースを作ることです。
より速い速度と短いストロークで実行されます。圧力を加える代わりに、衝撃圧力を使用してブランクをダイから押し出します。一方、衝撃は、前方または後方の押し出し、あるいは両方の組み合わせによって実行できます。
利点:
●大幅な小型化を実現しました。
● 迅速な処理。処理時間が最大 90% 短縮されます。
● 生産性の向上。
● 公差の完全性を向上させます。
●原材料を最大90％節約できます。
短所:
● 非常に高い圧縮力が必要です。
●ブランクサイズには限りがあります。
●使用温度。
● 装置設計、水平または垂直。
●押し出しタイプです。
●押出比。
●変形量。
● 摩擦パラメータ。
●パイプや中空管の製造に広く使用されています。プラスチック製品の製造にも使用されます。
●押出成形法は自動車産業におけるフレーム、ドア、窓などの製造に使用されます。
●金属アルミニウムは多くの産業の構造工事に使用されています。
押し出しバッチ成形プロセスの一種です。このプロセスでは、ワークピース金属をダイ穴を通して押し込むか圧縮して、特定の断面形状を実現します。
つまり、押出成形は、圧力を高めて金属をダイ穴に押し込んで断面を圧縮することを含む金属加工プロセスです。
押出成形技術の発展のおかげで、世界はあらゆる形状のバー、パイプ、中空または中実のプロファイルを製造するために押出成形に依存し始めています。
この操作では、ダイを通してブランクを押したり引いたりする必要があるため、ブランクを押し出すのに必要な力は非常に大きくなります。高温では金属の変形抵抗が低下するため、熱間押出が最も一般的に使用される方法ですが、冷間押出は通常、柔らかい金属に対してのみ実行されます。
押出成形の概念は成形プロセスから生まれましたが。記録によると、1797 年にジョセフ ブラマーというエンジニアが押出成形プロセスの特許を申請しました。テストには、金属を予熱し、それを金型キャビティに押し込んでブランクからパイプを製造することが含まれていました。彼は手動プランジャーを使って金属を押し込みました。
ブラマーは押出機を発明した後、油圧プロセスを発明しました。そこでトーマス・バー氏は、油圧プレス技術と押出の基礎技術を駆使し、さまざまな技術を組み合わせてパイプ（中空）を製造しました。彼は 1820 年に特許も取得しました。
この技術は、絶えず進化する世界にとって基本的なニーズとなりましたが、このプロセスは超硬合金には適していません。 1894 年、トーマス バーは銅と真鍮の合金の押出成形を導入し、押出技術の発展をもたらしました。
押出技術の発明以来、このプロセスはさまざまな複雑な構造の製品を可能な限り低コストで製造できる複数の技術に発展しました。
この熱間押出プロセスでは、ブランクは再結晶温度よりも高い温度で加工されます。この熱間加工により、ワークピースの加工硬化が防止され、パンチプレスがワークピースを金型に押し込みやすくなります。
熱間押出は通常、横型油圧プレスで行われます。このプロセスに必要な圧力は 30 MPa から 700 MPa の範囲になります。高圧をそのまま維持するため、潤滑方式を採用しています。低温プロファイルには潤滑剤としてオイルまたはグラファイトが使用され、高温プロファイルにはガラス粉末が使用されます。高品質の動作を得るには、ブランクに 0.5 Tm ～ 0.75 Tm の熱を与えます。
一般的に使用されるいくつかの材料の熱間押出温度は次のとおりです。
材料温度 (°C):
アルミニウム350〜500、銅600〜1100、マグネシウム350〜450、ニッケル1000〜1200、スチール1200〜1300、チタン700〜1200、PVC180ナイロン290。
利点:
●必要に応じて変形を制御できます。
●ビレットは加工硬化により強化されません。
●少ない圧力で済みます。
●早期割れのある材料も加工可能です。
短所:
●表面仕上げが悪い。
●寸法精度に影響が出ます。
●容器の寿命が短くなります。
●表面が酸化する可能性があります。
金属を弾丸で叩いて成形する加工です。このノックは、閉じたキャビティ内の 1 つまたは複数のパンチによって行われます。プランジャーは金属を金型キャビティに押し込み、固体ブランクを固体形状に変形させます。
このプロセスでは、ワークピースは室温または室温よりわずかに高い温度で変形します。
必要な力が多すぎるため、この技術では強力な油圧プレスが使用されます。圧力範囲は3000MPaに達します。
利点:
●酸化しません。
●製品の強度を高めます。
●公差が厳しくなります。
●表面仕上げの向上。
●硬度が上がります。
短所:
●より大きな力が必要です。
● 走行にはより多くの電力が必要です。
●延性のない材質は加工できません。
●押出材のひずみ硬化には限界があります。
温間押出は、室温より高く材料の再結晶温度より低い温度でブランクを押し出すプロセスです。このプロセスは、押出成形中に材料の微細構造の変化を防止する必要がある場合に使用されます。
このプロセスは、必要な力と延性の適切なバランスを達成するために重要です。この操作で使用される金属の温度は、摂氏 424 度から摂氏 975 度の範囲になります。
利点:
●強度がアップしました。
●製品の硬度が上がりました。
●酸化が少ない。
●非常に小さな公差を実現できます。
短所:
●延性のない材料は押出加工できません。
●さらに加熱装置も付いております。
摩擦押出技術では、ブランクと容器は反対方向に回転させられます。同時に、ブランクは動作中に金型キャビティに押し込まれ、必要な材料が製造されます。
このプロセスは、充填物とダイの間の相対回転速度の影響を受けます。装入物とダイの相対的な回転運動はプロセスに重要な影響を与えます。
まず、大量のせん断応力が発生し、ブランクが塑性変形します。第二に、ブランクとダイ間の相対移動中に大量の熱が発生します。したがって、予熱の必要がなく、プロセスがより効率的になります。
金属粉末、フレーク、加工廃棄物（チップや削りくず）、固体ブランクなどのさまざまな前駆体装入物から、基本的に統合されたワイヤ、ロッド、パイプ、およびその他の非円形の金属形状を直接生成できます。
利点:
●加熱不要です。
●せん断応力を発生させることで製品の疲労強度を向上させることができます。
●ブランク材を選ばないので経済的です。
●低エネルギー入力。
●耐食性が向上します。
短所:
●酸化が予想されます。
●高い初期セットアップ。
●複雑な機械。
名前からもわかるように、サブミリ単位の製品を生産する工程です。
マクロ押出と同様に、ここではブランクがダイ穴に強制的に通されて、ブランク上に期待される形状が生成されます。出力は1mm角を通過可能です。
順方向または直接的なマイクロ押出成形と、逆方向または間接的なマイクロ押出成形は、この時代のマイクロコンポーネントの製造に使用される 2 つの最も基本的な技術です。前方マイクロ押出では、プランジャーがブランクを駆動して前方に移動します。ブランクの移動方向は同じです。逆マイクロ押出では、プランジャーとブランクの移動方向が逆になります。微細押出成形は、生体吸収性ステントから薬剤制御放出システムに至るまで、吸収性および移植可能な医療機器コンポーネントの製造に広く使用されています。機械分野では、マイクロギアやマイクロパイプなどの製造に広く応用されています。
利点:
●非常に複雑な断面も作製可能です。
●細かい要素も製作可能です。
● 幾何公差が改善されました。
短所:
● ニーズを満たす小さな金型や容器を製造するのは困難です。
●熟練した作業者が必要です。
直接押出プロセスでは、まず金属ブランクを容器に入れます。容器には成形ダイ穴が付いています。プランジャーは、金属ブランクをダイ穴に押し込んで製品を製造するために使用されます。
メタルの流れ方向とプランジャの移動方向が同じタイプです。
ブランクがダイ開口部に向かって強制的に移動すると、ブランクの表面と容器の壁の間に大量の摩擦が発生します。摩擦が存在するため、プランジャーの力を大幅に増加する必要があり、より多くの電力を消費します。
このプロセスでは、タングステンやチタン合金などの脆性金属は途中で破損してしまうため、押し出すことは非常に困難です。プロセス全体にわたる張力により、微小亀裂の急速な形成が促進され、破壊につながります。
タングステンやチタン合金などの脆性金属は加工中に割れてしまうため、押し出し加工が困難です。張力により微小亀裂が急速に形成され、破壊につながります。
さらに、ブランクの表面に酸化層が存在すると、摩擦が悪化します。この酸化層は押出製品に欠陥を引き起こす可能性があります。
この問題を解決するには、ゲートと作業ブランクの間にダミー ブロックを配置して摩擦を軽減します。
例としては、パイプ、缶、カップ、ピニオン、シャフト、その他の押出製品が挙げられます。
ブランクの一部は、各押し出しの最後に常に残ります。お尻といいます。金型出口で直ちに製品から切り離してください。
利点:
●長尺のワークを押し出す加工です。
●材料の機械的特性が向上します。
●表面仕上げが良好です。
●熱間押出、冷間押出ともに可能です。
●連続運転可能です。
短所:
●脆性金属は押出加工できません。
●大きな力と高い動力が必要です。
●酸化する可能性があります。
この逆押出プロセスでは、ブランクと容器が一緒に移動する間、ダイは静止したままになります。ダイはコンテナではなくプランジャーに取り付けられます。
金属は、ブランクが圧縮されるときのプランジャーの動きとは反対方向に、プランジャー側のダイ穴を通って流れます。
ブランクが圧縮されると、材料はマンドレルの間を通過し、したがってダイの開口部を通過します。
ブランクと容器の間に相対的な動きがないため、摩擦は記録されません。直接押し出しと比較して、これによりプロセスが改善され、直接押し出しよりも使用されるプランジャーの力が少なくなります。
ダイを静止状態に保つために、コンテナの長さよりも長い「ロッド」が使用されます。ロッドのカラム強度によって、最終および最大の押し出し長さが決まります。ブランクはコンテナとともに移動するため、すべての摩擦は簡単に排除されます。
利点:
●押出力が少なくて済みます。
●より小さな断面の押出が可能です。
●摩擦を30％低減。
●動作速度を上げる。
●摩耗はほとんど認められません。
● メタルフローがより安定しているため、押出欠陥や粗粒リングゾーンが発生しにくくなります。
短所:
●押出材の断面積は使用するロッドのサイズにより制限されます。
● 押出後の残留応力の可能性。
●不純物や欠陥は表面仕上げに影響を与え、製品に影響を与える可能性があります。
静水圧押出プロセスでは、ブランクは容器内の流体で囲まれ、プランジャーの前方移動によって流体がブランクに向かって押されます。容器内の流体は摩擦のないため、ダイ穴での摩擦はほとんどありません。
容器の穴に充填する際、ブランクには均一な静水圧がかかるため、乱れることはありません。これにより、長さと直径の比が非常に大きいブランクを製造することに成功しました。コイルであっても、完全に押し出すことも、断面が不均一になることもあります。
静水圧押出と直接押出の主な違いは、静水圧押出プロセス中に容器とブランクが直接接触しないことです。
高温で作業する場合は、特別な液体とプロセスが必要です。
材料に静水圧がかかり、摩擦がなくなると、延性が増加します。したがって、この方法は、一般的な押出法では脆すぎる金属に適している可能性があります。
この方法は延性金属に使用され、高い圧縮率を実現します。
利点:
●押出成形品のため、優れた表面研磨効果と正確な寸法が得られます。 ●摩擦の問題がありません。
● 必要な力を最小限に抑えます。
●この工程では余白が残りません。
●均一な材料の流れ。
短所:
● 高温で使用する場合は、特別な液体と手順を使用する必要があります。
● 作業前に、各ブランクを準備し、一端をテーパー状にする必要があります。
●液体の管理が難しい。
衝撃押出は、金属押出形材を製造するもう 1 つの主要な方法です。材料を柔らかくするために高温が必要な従来の押出プロセスと比較して、衝撃押出では通常、冷間金属ブランクが使用されます。これらのブランクは高圧かつ高効率で押出成形されます。
従来の衝撃押出操作では、適切に潤滑されたブロックがダイキャビティ内に配置され、パンチでワンストロークで叩かれます。これにより、金属がダイとパンチの間の隙間を通ってパンチの周りに逆流します。
このプロセスは、鉛、アルミニウム、錫などの柔らかい材料に適しています。
このプロセスは常にコールド状態で実行されます。バックインパクトプロセスにより、非常に薄い壁が可能になります。例えば、歯磨き粉のチューブや電池ケースを作ることです。
より速い速度と短いストロークで実行されます。圧力を加える代わりに、衝撃圧力を使用してブランクをダイから押し出します。一方、衝撃は、前方または後方の押し出し、あるいは両方の組み合わせによって実行できます。
利点:
●大幅な小型化を実現しました。
● 迅速な処理。処理時間が最大 90% 短縮されます。
● 生産性の向上。
● 公差の完全性を向上させます。
●原材料を最大90％節約できます。
短所:
● 非常に高い圧縮力が必要です。
●ブランクサイズには限りがあります。
●使用温度。
● 装置設計、水平または垂直。
●押し出しタイプです。
●押出比。
●変形量。
● 摩擦パラメータ。
●パイプや中空管の製造に広く使用されています。プラスチック製品の製造にも使用されます。
●押出成形法は自動車産業におけるフレーム、ドア、窓などの製造に使用されます。
●金属アルミニウムは多くの産業の構造工事に使用されています。
