押し出しプロセスのルールベース分析

押し出しは、圧縮によって原材料（ビレット）を小さな断面積のダイ開口部から押し出す塑性変形プロセスです。押し出しプロセスは、直接押し出しと間接押し出しの 2 つの基本的なタイプに分けられます。直接押し出しでは、ビレットはラム圧力でダイに押し出されますが、間接押し出しでは、ダイが容器に対して移動します。

押し出しプロセスのルールベースの分析は、製品の設計時や製品の コスト見積もり時に考慮すべき重要なルールのセットを決定するのに役立ちます。いくつかのルールについて以下で説明します。

押し出されるプロファイルの材質は、プロセスパラメータとプロセスの潜在的な制限を決定する上で重要な役割を果たします。たとえば、押し出された炭素鋼板の最小厚さは 3 mm ですが、同じアルミニウム板は最小厚さ 1 mm に押し出すことができます。炭素鋼、アルミニウム、チタン、マグネシウム、ABS、PVCなど、さまざまな材料を押し出しプロセスで製造できます。

押し出しプロセスでは、シートをさまざまなプロファイル形状に押し出すことができますが、製品の実現可能性と強度を確保するには、プロファイルの特徴を考慮することが不可欠です。

押し出しプロファイルの壁厚を決定する際、強度とコスト効率が 2 つの主な要因となります。均一な壁厚は製造が最も簡単ですが、プロファイル内で必要に応じて壁厚を簡単に変更できます。壁厚の変更が避けられない場合は、急激な変化ではなく、緩やかな変化にしてください。厚い部分がある場所では材料の流れが速くなり、押し出し形状に歪みが生じることが予想されるため、薄い断面で厚い断面は避けてください。

押し出しプロセスの場合、壁の厚さは 1 mm (アルミニウム) から 32 mm (PVC) まで変化します。

押し出し加工では、追加の加工を行わないと鋭い角を実現できません。内部の角は、最小半径 0.5 ～ 1 mm でフィレット加工する必要があり、鋭い外部のエッジは、先端が波状や不​​均一になりやすいため、丸みを帯びている必要があります。

ソリッド プロファイルを使用すると、金型コストを削減でき、製造も容易になります。

中空プロファイルの多様性は製造が非常に難しい場合が多いですが、中空プロファイルを 2 つの伸縮プロファイルに置き換えることで、製品の製造を容易にすることができます。多くの場合、中空プロファイルのキャビティ数を減らすと押し出しが容易になり、ダイの安定性も向上します。

ポケットやチャネルのあるプロファイルの場合、基本的なルールは、幅と高さの比率が約 1:3 であることです。これにより、ダイの強度が損なわれることはありません。チャネルの開口部でより大きな半径を使用し、底部で完全な半径を使用する場合、幅と高さの比率は 1:4 まで上昇する可能性があります。

プロファイルに冷却フィンを使用すると、放熱面積が大幅に増加します。フィンに波状の表面を施すことで、表面積をさらに増やすことができます。波状の表面は、フィンの放熱面積を増やします。ただし、プロファイルに沿って縦方向に強制空冷が行われる場合は、フィンを滑らかにしておく方が良い場合があります。これにより、渦巻きの形成の問題を回避できます。^[1]

押し出し工程では、露出した製品表面の表面仕上げを考慮することが不可欠です。原則として、露出面が狭いほど、仕上げは均一になります。ウェブ、フランジ、金属の厚さの急激な変化は、特に薄い部分では、押し出しの反対側の表面に跡として現れることがあります。露出面の跡は、遷移部分を丸めるなどの設計変更によって最小限に抑えることができ、反対側の縞模様の可能性を減らすことができます。^[2]

対称性は、より大きなバランス力を提供し、押し出しダイの領域に過度の応力がかかるのを防ぐのに役立ちます。特に、断面内の中空領域はバランスが取れている必要があります。 ^[3]

押し出しの長さには、ある程度の許容誤差が含まれることがよくあります。金属や熱可塑性プラスチックは温度によって膨張したり収縮したりするため、製造中に完璧な長さに切断するのは困難で費用もかかります。長さをオフラインで切断すれば、精度が向上することがよくあります。UPVC の一般的な長さ許容誤差は、全長 500 mm で +/- 1 mm (0.2%) です。^[4]

押し出し縮小比とは、ダイ開口部の形状の断面積と、ビレットが押し出される容器の断面積の比率です。非常に小さなダイ開口部から押し出される大径ビレットは縮小比が高く、そのような部品を押し出すことができない場合があります。75:1 の比率が一般的ですが、困難です。

しかし、難しい比率の形状に対する解決策は、より小さな容器を備えたプレスで部品を作ることです。別の選択肢は、複数のプロファイルを同時に押し出すことができるマルチホールダイを使用することです。これらは、プレスで押し出せる最も短いビレットでさえ、実際に扱うには長すぎる小さな形状にも便利です。^[5]