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アルミの押し出し材はどうやって中空にしているのか?

中空断面のダイス

INFO CATEGORY 生産技術・加工方法

「アルミの押し出し材」は名前の通り、アルミを押し出されて形が作られています。押し出し材の作り方でイメージが付きやすいことでよく言われるのが「ところてん」方式になります。

ところてんイメージ
アルミの中空押し出し材は窓枠に利用される
押し出し材はその断面形状を持ったダイスに通して形成します。

アルミの押し出し材は「金太郎飴」とも言われます。というのも、どこで切っても同じ形状になっているためです。金太郎飴は金太郎の顔になっていますが、押し出し材の場合は同じ断面形状が続く棒状になって成形されたものになります。アルミのパイプの生産方法も同じく押し出し(または引き抜き)方式です。

しかし、押し出しまたは引き抜き材の生産方法としては、パイプにも見られるように「中空」にできます。そのため、金太郎飴やところてんの押し出しとは厳密には製造方法が異なってきます。

アルミ押し出し材の生産方法では、熱したアルミの材料を型(ダイス)に通すことで外側と内側を一度に成形します。中空にする場合はその金型となるダイスにオスとメス型が必要になります。

どうやって中空にしているのか?

中空押し出し形状の例を使って解説

こういった中空の押し出し材を作りたいとします。例として外が六角で中が十字の形状として考えていきましょう。

押し出したい形状の例

断面だけで考えると外の六角は六角にくり抜いたダイスの型さえあればできますが、内部の中空は金型の真ん中に十字の形状を配置させておく必要があります。しかしながら、この例の形状で必要とするダイスの断面を考えると1ピースのダイスでは、中の十字の形状を浮かすことなどはできません。

欲しい断面から考えるダイスの形状

必要な断面形状による中空ダイス

そこでダイスのオス型が必要になります。

中空にするためのオス型ダイス

ここでの例の中空断面形状を作りたい場合、ダイスのオス・メスが必要になります。各々のダイス型はこのようになります。分かりやすいようにオスを青でメスを赤で色付けしています。

アルミ押し出し材のダイスのオスとメス
ダイス形状は正確な部分を省いていますので厳密には異なります。

オスの突起部分が中空部分(十字部分)はとなり、メスと合体した時にメス側へ突起部だけがオーバーラップします。

ダイスのオスメスを合体させた断面

ダイスのオスの突起した形状部分(例では十字形状)にはアルミが押し出されたときに、そこには通ることが出来ずに、押し出されるアルミは中空断面になります。外側は赤のメスの内部の六角形状が押し出し材の外側を六角に形成します。

アルミ押し出し材のダイスのオスとメスが合体したところ
オスの突起形状が中空形状になります。
オスの突起部分は裏側で支えられている

この例のダイスを使ってアルミを押し出していきます。

アルミ押し出し材の形成方法

アルミ押し出し材を作る方法としては注射器のように考えます。ここでは分かりやすいように、アルミの材料を入れて押し出す部分をシリンダーとピストンとしています。※実際の成形機はここまで単純な注射器ではありません。

シリンダー内にあるアルミの材料を熱して流動性がある状態から、ピストンで押し出され、材料はダイスを通って外に押し出されます。外に出るときは固体になり、棒状になって形成されます。

アルミ押し出し材の作り方

熱を加えられたシリンダー内部のアルミの材料は、ピストンで押し出されながらダイスを通って出てきます。そのダイスのオスが押し出し材の内部を形成し中空断面で出来上がります。

シリンダーから押し出されるイメージ

ダイスの中空原理

ダイスのオスにスポットを当てて半透明で押し出された時のイメージを作ってあります。ダイスのオスの中空断面を形成する突起の裏側にはスリットのように薄い厚みの形状で突起を保持してあり、排出される押し出し材が中空になるようにできています。

シリンダー内部のアルミの状態

要するにアルミの材料が出てくる出口の断面形状が中空に見える状態になっていればアルミの押し出し方法では中空断面が出来上がります。これをダイスのオス・メスを使って行われています。

この生産方法は、ところてんや金太郎飴よりも「マカロニ」の方がイメージ付きやすいのかもしれません。

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この記事はalumania(アルマニア)のスタッフによって調査・検証して投稿されています。
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