アルミ押出機の固定押出ヘッドの動作原理

アルミニウム押出用押出ヘッド

押出ヘッドは、アルミニウム押出プロセスで使用される最も重要な押出装置です（図1）。プレスされた製品の品質と押出機全体の生産性は、この押出ヘッドに大きく左右されます。

図1 押し出し工程における典型的なツール構成の押し出しヘッド

図2 押出ヘッドの典型的な設計：押出ケーキと押出ロッド

図3 押出ヘッドの典型的な設計：バルブステムと押出ケーキ

押し出しヘッドの良好なパフォーマンスは、次のような要因によって決まります。

押出機の全体的な位置合わせ

押出バレルの温度分布

アルミニウムビレットの温度と物理的特性

適切な潤滑

定期メンテナンス

押し出しヘッドの機能

押出ヘッドの機能は一見非常にシンプルに見えます。この部品は押出ロッドの延長のような役割を果たし、加熱・軟化したアルミニウム合金をダイに直接押し出すように設計されています。押出ケーキには以下の機能が求められます。

高温条件下で各押し出しサイクルで合金に圧力を伝達します。

所定の限界まで圧力をかけて急速に膨張させ（図4）、コンテナスリーブ上には薄いアルミニウム合金層だけが残ります。

押し出しが完了した後、ビレットから簡単に分離できます。

コンテナスリーブまたはダミーブロック自体を損傷する可能性のあるガスを閉じ込めないこと。

プレスの調整に関する小さな問題の解決を支援します。

プレスロッドへの取り付け・取り外しが簡単に行えます。

これは、押出機の正確な芯出しによって確実に実現されます。押出ヘッドの動きが押出機の軸からずれている場合、通常は押出ケーキのリングに見られる不均一な摩耗によって容易に判別できます。そのため、プレス機は慎重かつ定期的に芯出しを行う必要があります。

図4 押し出し圧力下での押し出しケーキの半径方向の変位

押し出しヘッド用鋼

押出ヘッドは、押出工具の中で高圧を受ける部分です。押出ヘッドは金型鋼（例：H13鋼）で作られています。プレスを開始する前に、押出ヘッドは少なくとも300℃の温度に加熱されます。これにより、鋼の熱応力耐性が向上し、熱衝撃による割れが防止されます。

図5 DamatoolのH13鋼押出ケーキ

ビレット、容器、金型の温度

ビレットが過熱（500℃以上）すると、押出工程中に押出ヘッドの圧力が低下します。その結果、押出ヘッドの膨張が不十分になり、ビレット金属が押出ヘッドと容器の隙間に押し込まれます。これにより、ダミーブロックの耐用年数が短縮されるだけでなく、押出ヘッドによってダミーブロックの金属が著しく塑性変形する可能性もあります。加熱ゾーンが異なる容器でも、同様の状況が発生する可能性があります。

押出ヘッドがビレットに固着することは非常に深刻な問題です。特に長いワークストリップや軟質合金の場合、この問題はよく発生します。この問題に対する現代的な解決策は、ワークピースの端部に窒化ホウ素ベースの潤滑剤を塗布することです。

押し出しヘッドのメンテナンス

押し出しヘッドは毎日点検する必要があります。

アルミニウムの付着の可能性は目視検査によって判断されます。

ロッドとリングの自由な動き、およびすべてのネジの固定の信頼性を確認します。

押し出しケーキは毎週プレスから取り除き、ダイエッチング溝内で洗浄する必要があります。

押し出しヘッドの運転中、過度の膨張が発生する可能性があります。この膨張が大きくなりすぎないように制御する必要があります。高圧洗浄機の直径が過度に大きくなると、耐用年数が著しく短くなります。