JP3388948B2 - 金属の半溶融射出成形装置及びその方法 - Google Patents
金属の半溶融射出成形装置及びその方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属の半溶融射出
成形装置及びその方法に関し、例えば、半溶融金属が射
出されるノズルに残留する高い固相率の金属材料が、射
出時に金型に混入するのを防止する金属の半溶融射出成
形装置及びその方法に関するものである。
成形装置及びその方法に関し、例えば、半溶融金属が射
出されるノズルに残留する高い固相率の金属材料が、射
出時に金型に混入するのを防止する金属の半溶融射出成
形装置及びその方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半溶融金属が射出されるノズルに残留す
る高い固相率の金属材料（以下、コールドプラグと呼
ぶ）が、射出時に金型に混入すると、成形された製品の
組織が不均一となり質の悪い製品ができてしまう。ま
た、固相率の高い金属材料は、温度が低いため固相率の
低い金属材料より速く凝固してしまい金型内の流路を塞
いでしまう可能性がある。これらの問題を解決するため
に、従来の方法では、図４に示すように、金型６’内の
ノズル９に対向する部分に凹状のプラグキャッチャ６’
ａを設け、金型６’内に射出されたコールドプラグ３ａ
をこのプラグキャッチャ６’ａで保持することにより、
コールドプラグが製品内に混入するのを防止している。
る高い固相率の金属材料（以下、コールドプラグと呼
ぶ）が、射出時に金型に混入すると、成形された製品の
組織が不均一となり質の悪い製品ができてしまう。ま
た、固相率の高い金属材料は、温度が低いため固相率の
低い金属材料より速く凝固してしまい金型内の流路を塞
いでしまう可能性がある。これらの問題を解決するため
に、従来の方法では、図４に示すように、金型６’内の
ノズル９に対向する部分に凹状のプラグキャッチャ６’
ａを設け、金型６’内に射出されたコールドプラグ３ａ
をこのプラグキャッチャ６’ａで保持することにより、
コールドプラグが製品内に混入するのを防止している。
【０００３】また、従来の金属の射出成形装置として、
例えば、特開平５−２８５６２５号には、インゴットか
ら半凝固スラリを製造し、射出成形するまでの一連の成
形プロセスを１つの装置内で行なうようにした射出成形
機が開示されている。
例えば、特開平５−２８５６２５号には、インゴットか
ら半凝固スラリを製造し、射出成形するまでの一連の成
形プロセスを１つの装置内で行なうようにした射出成形
機が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のコー
ルドプラグが製品内に混入するのを防止する従来の方法
では、プラグキャッチャ６’ａは、コールドプラグの特
に酸化された部分や非常に固相率の高い部分（図４に示
すプラグ部分３ａで固相率は９０％〜１００％程度）の
みを捕捉するために設けられているので、固相率が５％
〜９０％程度のプラグ３ｂは捕捉されずに金型内に混入
し、成形された製品の組織が不均一となり、機械的強度
の低い製品ができてしまう恐れがあった。
ルドプラグが製品内に混入するのを防止する従来の方法
では、プラグキャッチャ６’ａは、コールドプラグの特
に酸化された部分や非常に固相率の高い部分（図４に示
すプラグ部分３ａで固相率は９０％〜１００％程度）の
みを捕捉するために設けられているので、固相率が５％
〜９０％程度のプラグ３ｂは捕捉されずに金型内に混入
し、成形された製品の組織が不均一となり、機械的強度
の低い製品ができてしまう恐れがあった。
【０００５】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、金型内へ充填する金属
材料を所望の固相率に制御して、成形された製品の組織
が不均一となり、機械的強度の低い製品ができるのを防
止する金属の半溶融射出成形装置及びその方法を提供す
ることである。
あり、その目的とするところは、金型内へ充填する金属
材料を所望の固相率に制御して、成形された製品の組織
が不均一となり、機械的強度の低い製品ができるのを防
止する金属の半溶融射出成形装置及びその方法を提供す
ることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決し、目
的を達成するために、この発明に係わる金属の半溶融射
出成形装置は、以下の特徴を備える。即ち、金属の半溶
融射出成形装置において、金型の射出ノズルに対向する
部位に、前記ノズル内の先端部に残留する固相率５％以
上の金属材料を収容するための凹部を形成し、前記射出
ノズルから射出された金属材料を前記金型内に導入する
導入路にフィルタを設け、前記射出ノズル内の先端部に
残留する固相率５％以上の金属材料を前記フィルタによ
りトラップし、該金属材料の前記導入路から内部への侵
入を禁止するように構成した。
的を達成するために、この発明に係わる金属の半溶融射
出成形装置は、以下の特徴を備える。即ち、金属の半溶
融射出成形装置において、金型の射出ノズルに対向する
部位に、前記ノズル内の先端部に残留する固相率５％以
上の金属材料を収容するための凹部を形成し、前記射出
ノズルから射出された金属材料を前記金型内に導入する
導入路にフィルタを設け、前記射出ノズル内の先端部に
残留する固相率５％以上の金属材料を前記フィルタによ
りトラップし、該金属材料の前記導入路から内部への侵
入を禁止するように構成した。
【０００７】
【０００８】また、この発明に係わる金属の半溶融射出
成形方法は、以下の特徴を備える。即ち、金属の半溶融
射出成形方法において、射出ノズルから金型内に金属材
料を射出する時に、該射出ノズル内の先端部に残留する
固相率５％以上の金属材料を、該金型の射出ノズルに対
向する部位に設けられた凹部により収容すると共に、該
金型内に該金属材料を導入する導入路に配設されたフィ
ルタによりトラップし、該金属材料の該導入路から内部
への侵入を禁止する。
成形方法は、以下の特徴を備える。即ち、金属の半溶融
射出成形方法において、射出ノズルから金型内に金属材
料を射出する時に、該射出ノズル内の先端部に残留する
固相率５％以上の金属材料を、該金型の射出ノズルに対
向する部位に設けられた凹部により収容すると共に、該
金型内に該金属材料を導入する導入路に配設されたフィ
ルタによりトラップし、該金属材料の該導入路から内部
への侵入を禁止する。
【０００９】以上のように、本発明の金属の半溶融射出
成形装置及びその方法においては、金型の射出ノズルに
対向する部位に凹部を形成し、この射出ノズルから金属
材料を射出する時に、凹部で射出ノズル内の先端部に残
留する固相率５％以上の金属材料を収容するので、金型
内へ充填する金属材料は所望の固相率の材料のみとな
り、成形された製品の組織が不均一となり、機械的強度
の低い製品ができるのを防止できる。
成形装置及びその方法においては、金型の射出ノズルに
対向する部位に凹部を形成し、この射出ノズルから金属
材料を射出する時に、凹部で射出ノズル内の先端部に残
留する固相率５％以上の金属材料を収容するので、金型
内へ充填する金属材料は所望の固相率の材料のみとな
り、成形された製品の組織が不均一となり、機械的強度
の低い製品ができるのを防止できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる実施形態に
つき添付図面を参照して詳細に説明する。 ＜半溶融射出成形機の構成＞図１は、本発明の実施形態
に係わるオートマチック車のトランスミッション部品等
を製造するための半溶融射出成形機の要部を簡略化して
示す図である。
つき添付図面を参照して詳細に説明する。 ＜半溶融射出成形機の構成＞図１は、本発明の実施形態
に係わるオートマチック車のトランスミッション部品等
を製造するための半溶融射出成形機の要部を簡略化して
示す図である。
【００１１】先ず、図１を参照して、本実施形態として
スクリュー式の半溶融射出成形機の概略を説明する。図
１において、スクリュー式成形機１は、スクリュー２を
回転させて原料３を加熱シリンダ４に送り込み、スクリ
ュー２で原料３を撹拌し十分に混練しながら加熱して半
溶融状態にさせる。この半溶融状態の原料３がスクリュ
ー２の前方に押し出されるにつれて、その圧力でスクリ
ュー２が後退していく。尚、別の手法として任意の速度
で強制的にスクリューを後退させる方法もある。高速射
出機構５は予め決められた長さだけスクリュー２が後退
すると、それを検知してスクリューの回転を停止すると
同時にスクリュー２の後退が止まるようになっている。
原料３の計量は、スクリュー３の後退距離を設定するこ
とによって行なわれる。そして、スクリュー２を高速射
出機構５によって前進させることにより、ノズル９から
金型６内に半溶融状態の原料３を射出する。原料３は、
切り粉状の後述するマグネシウムペレットであり、ホッ
パ８からシリンダ４内に送り込まれる。また、ホッパ８
からシリンダ４内に通じる通路７には、アルゴンガスが
充填されるようになっており、原料３がアルゴン雰囲気
中に置かれることにより、原料（例えば、マグネシウム
ペレット）の酸化反応を防止している。半溶融状態と
は、原料を加熱することにより固体状態の原料（以下、
固相と呼ぶ）と、液体状態の原料（以下、液相と呼ぶ）
とが共存している状態を意味し、ある温度での全原料
（液相＋固相）に対する固相の割合を固相率と呼ぶ。
スクリュー式の半溶融射出成形機の概略を説明する。図
１において、スクリュー式成形機１は、スクリュー２を
回転させて原料３を加熱シリンダ４に送り込み、スクリ
ュー２で原料３を撹拌し十分に混練しながら加熱して半
溶融状態にさせる。この半溶融状態の原料３がスクリュ
ー２の前方に押し出されるにつれて、その圧力でスクリ
ュー２が後退していく。尚、別の手法として任意の速度
で強制的にスクリューを後退させる方法もある。高速射
出機構５は予め決められた長さだけスクリュー２が後退
すると、それを検知してスクリューの回転を停止すると
同時にスクリュー２の後退が止まるようになっている。
原料３の計量は、スクリュー３の後退距離を設定するこ
とによって行なわれる。そして、スクリュー２を高速射
出機構５によって前進させることにより、ノズル９から
金型６内に半溶融状態の原料３を射出する。原料３は、
切り粉状の後述するマグネシウムペレットであり、ホッ
パ８からシリンダ４内に送り込まれる。また、ホッパ８
からシリンダ４内に通じる通路７には、アルゴンガスが
充填されるようになっており、原料３がアルゴン雰囲気
中に置かれることにより、原料（例えば、マグネシウム
ペレット）の酸化反応を防止している。半溶融状態と
は、原料を加熱することにより固体状態の原料（以下、
固相と呼ぶ）と、液体状態の原料（以下、液相と呼ぶ）
とが共存している状態を意味し、ある温度での全原料
（液相＋固相）に対する固相の割合を固相率と呼ぶ。
【００１２】以上説明したスクリュー式成形機１では、
スクリュー２で加熱シリンダ４内の加熱ゾーンｌにおい
て、原料３を撹拌し十分に混練しながら原料を均一に加
熱することができる。 ＜本実施形態の射出成形方法の原理＞次に、本実施形態
の射出成形方法の原理を説明する。本実施形態では、
［発明が解決しようとする課題］の項で指摘した問題点
を解決するために、以下の３つの対策を案出した。
スクリュー２で加熱シリンダ４内の加熱ゾーンｌにおい
て、原料３を撹拌し十分に混練しながら原料を均一に加
熱することができる。 ＜本実施形態の射出成形方法の原理＞次に、本実施形態
の射出成形方法の原理を説明する。本実施形態では、
［発明が解決しようとする課題］の項で指摘した問題点
を解決するために、以下の３つの対策を案出した。
【００１３】プラグキャッチャーの容積を十分大きく
形成する。 ゲート部にフィルターを設け、固相率の高いプラグを
捕捉する。 ランナー部に加熱装置を設け、余分なプラグの固相率
を低下するべく溶融する。 以下では、上記〜の射出成形方法の原理を夫々第１
〜第３実施形態として順次説明する。尚、本実施形態で
対象としているコールドプラグは、図１１に示すよう
に、非常に固相率の高い部分（図１１に示すプラグ部分
３ａで固相率は９０％〜１００％程度）と固相率が５％
〜９０％程度の範囲にある部分（図１１に示すプラグ部
分３ｂ）とからなり、ノズル内での長さＺは５０mm程度
で分布している。また、固相率は、ノズル９の内部にな
る程低下し、部番３ｃは液相の部分を示す。ここでは、
説明の便宜上プラグ部分３ａと３ｂに明確な切れ目があ
るように図示したが、実際には、プラグ部分３ａと３
ｂ、液相部分３ｃに明確な切れ目はなく固相率はノズル
内部になるにしたがって徐々に低下していく。
形成する。 ゲート部にフィルターを設け、固相率の高いプラグを
捕捉する。 ランナー部に加熱装置を設け、余分なプラグの固相率
を低下するべく溶融する。 以下では、上記〜の射出成形方法の原理を夫々第１
〜第３実施形態として順次説明する。尚、本実施形態で
対象としているコールドプラグは、図１１に示すよう
に、非常に固相率の高い部分（図１１に示すプラグ部分
３ａで固相率は９０％〜１００％程度）と固相率が５％
〜９０％程度の範囲にある部分（図１１に示すプラグ部
分３ｂ）とからなり、ノズル内での長さＺは５０mm程度
で分布している。また、固相率は、ノズル９の内部にな
る程低下し、部番３ｃは液相の部分を示す。ここでは、
説明の便宜上プラグ部分３ａと３ｂに明確な切れ目があ
るように図示したが、実際には、プラグ部分３ａと３
ｂ、液相部分３ｃに明確な切れ目はなく固相率はノズル
内部になるにしたがって徐々に低下していく。
【００１４】（第１実施形態）図２は、引張試験片の金
型構造を示し、第１実施形態の射出成形方法の原理を説
明する図であり、図３は、図２のＡ−Ａ矢視断面図であ
る。第１実施形態では、コールドプラグが製品内に混入
するのを防止するために、図３に示すように、プラグ
キャッチャー６ａの容積を十分大きく形成し、コールド
プラグの非常に固相率の高い部分（図３に示すプラグ部
分３ａで固相率は９０％〜１００％程度）と固相率が５
％〜９０％程度のプラグ３ｂとを共に捕捉できるように
している。
型構造を示し、第１実施形態の射出成形方法の原理を説
明する図であり、図３は、図２のＡ−Ａ矢視断面図であ
る。第１実施形態では、コールドプラグが製品内に混入
するのを防止するために、図３に示すように、プラグ
キャッチャー６ａの容積を十分大きく形成し、コールド
プラグの非常に固相率の高い部分（図３に示すプラグ部
分３ａで固相率は９０％〜１００％程度）と固相率が５
％〜９０％程度のプラグ３ｂとを共に捕捉できるように
している。
【００１５】図５は、図２に示す金型により成形した試
験片の形状を示す図であり、図６は、図２及び図３に示
す金型により成形した本実施形態の試験片と、図２及び
図４に示す金型により成形した比較例の試験片の各引張
試験結果を示す図である。図５において、試験片の各寸
法は以下のように設定している。 B；φ12.7mm D；φ6.4mm P；25.4mm Q；50mm L；101.7mm M；12.7mm R；25.4mm 図６を参照すると、本実施形態の試験片では比較例のそ
れと比べて、明らかに固相率が低下し、引張り強度が向
上している。よって、第１実施形態のように、プラグキ
ャッチャーの容積を十分大きく形成することにより、コ
ールドプラグが製品内に混入するのを防止できるのであ
る。
験片の形状を示す図であり、図６は、図２及び図３に示
す金型により成形した本実施形態の試験片と、図２及び
図４に示す金型により成形した比較例の試験片の各引張
試験結果を示す図である。図５において、試験片の各寸
法は以下のように設定している。 B；φ12.7mm D；φ6.4mm P；25.4mm Q；50mm L；101.7mm M；12.7mm R；25.4mm 図６を参照すると、本実施形態の試験片では比較例のそ
れと比べて、明らかに固相率が低下し、引張り強度が向
上している。よって、第１実施形態のように、プラグキ
ャッチャーの容積を十分大きく形成することにより、コ
ールドプラグが製品内に混入するのを防止できるのであ
る。
【００１６】図７は、本実施形態の金型をオートマチッ
ク車のクラッチドラムに適用した例である。また、図８
は、図７に示す金型を用いて成形されたクラッチドラム
の外形図である。図７に示す金型では、プラグキャッチ
ャー６ａの容積を、高い固相率のコールドプラグ３ａ、
３ｂが保持できるようにプラグ容積の２倍に設定してい
る。
ク車のクラッチドラムに適用した例である。また、図８
は、図７に示す金型を用いて成形されたクラッチドラム
の外形図である。図７に示す金型では、プラグキャッチ
ャー６ａの容積を、高い固相率のコールドプラグ３ａ、
３ｂが保持できるようにプラグ容積の２倍に設定してい
る。
【００１７】（第２実施形態）図９は、第１実施形態と
同様に、クラッチドラムに適用した金型構造を示し、第
２実施形態の射出成形方法の原理を説明する図である。
尚、第２実施形態では、上記第１実施形態と同じ構造及
び機能を有する部材には同一の部番を付してその説明を
省略する。さて、第２実施形態では、コールドプラグが
製品内に混入するのを防止するために、図９に示すよう
に、ゲート部１０にフィルター１２を設け、固相率の
高いプラグ３ａ、３ｂを捕捉できるようにしている。こ
のように、ゲート部１０にフィルター１２を設けること
で、固相率の高い大きなプラグがトラップされ、コール
ドプラグが製品内に混入するのを防止できるのである。
同様に、クラッチドラムに適用した金型構造を示し、第
２実施形態の射出成形方法の原理を説明する図である。
尚、第２実施形態では、上記第１実施形態と同じ構造及
び機能を有する部材には同一の部番を付してその説明を
省略する。さて、第２実施形態では、コールドプラグが
製品内に混入するのを防止するために、図９に示すよう
に、ゲート部１０にフィルター１２を設け、固相率の
高いプラグ３ａ、３ｂを捕捉できるようにしている。こ
のように、ゲート部１０にフィルター１２を設けること
で、固相率の高い大きなプラグがトラップされ、コール
ドプラグが製品内に混入するのを防止できるのである。
【００１８】（第３実施形態）図１０は、第１、第２実
施形態と同様に、クラッチドラムに適用した金型構造を
示し、第３実施形態の射出成形方法の原理を説明する図
である。尚、第３実施形態では、上記第１、第２実施形
態と同じ構造及び機能を有する部材には同一の部番を付
してその説明を省略する。さて、第３実施形態では、コ
ールドプラグが製品内に混入するのを防止するために、
図１０に示すように、ランナー部１３に加熱装置（不
図示）を設け、固相率の高い余分なプラグ３ａ、３ｂを
溶融するようにしている。このように、ランナー部１３
に加熱装置を設けることで、固相率の高い大きなプラグ
を加熱して、その固相率を低下させることができるの
で、成形された製品の組織を均一にできるのである。
施形態と同様に、クラッチドラムに適用した金型構造を
示し、第３実施形態の射出成形方法の原理を説明する図
である。尚、第３実施形態では、上記第１、第２実施形
態と同じ構造及び機能を有する部材には同一の部番を付
してその説明を省略する。さて、第３実施形態では、コ
ールドプラグが製品内に混入するのを防止するために、
図１０に示すように、ランナー部１３に加熱装置（不
図示）を設け、固相率の高い余分なプラグ３ａ、３ｂを
溶融するようにしている。このように、ランナー部１３
に加熱装置を設けることで、固相率の高い大きなプラグ
を加熱して、その固相率を低下させることができるの
で、成形された製品の組織を均一にできるのである。
【００１９】尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲
で上記実施形態を修正又は変更したものに適用可能であ
る。
で上記実施形態を修正又は変更したものに適用可能であ
る。
【００２０】
【発明の効果】以上のように、本発明の金属の半溶融射
出成形装置及びその方法においては、金型の射出ノズル
に対向する部位に凹部を形成し、この射出ノズルから金
属材料を射出する時に、凹部で射出ノズル内の先端部に
残留する固相率５％以上の金属材料を収容するので、金
型内へ充填する金属材料は所望の固相率の材料のみとな
り、成形された製品の組織が不均一となり、機械的強度
の低い製品ができるのを防止できる。
出成形装置及びその方法においては、金型の射出ノズル
に対向する部位に凹部を形成し、この射出ノズルから金
属材料を射出する時に、凹部で射出ノズル内の先端部に
残留する固相率５％以上の金属材料を収容するので、金
型内へ充填する金属材料は所望の固相率の材料のみとな
り、成形された製品の組織が不均一となり、機械的強度
の低い製品ができるのを防止できる。
【図１】本発明の実施形態に係わるトランスミッション
部品等を製造するための半溶融射出成形機の要部を簡略
化して示す図である。
部品等を製造するための半溶融射出成形機の要部を簡略
化して示す図である。
【図２】引張試験片の金型構造を示し、第１実施形態の
射出成形方法の原理を説明する図である。
射出成形方法の原理を説明する図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視断面図であり、第１実施形態
の金型構造を示す図である。
の金型構造を示す図である。
【図４】図２のＡ−Ａ矢視断面図であり、従来の金型構
造を示す図である。
造を示す図である。
【図５】図２に示す金型により成形した試験片の形状を
示す図である。
示す図である。
【図６】図２及び図３に示す金型により成形した本実施
形態の試験片と、図２及び図４に示す金型により成形し
た比較例の試験片の各引張試験結果を示す図である。
形態の試験片と、図２及び図４に示す金型により成形し
た比較例の試験片の各引張試験結果を示す図である。
【図７】本実施形態の金型をオートマチック車のクラッ
チドラムに適用した例である。
チドラムに適用した例である。
【図８】図７に示す金型を用いて成形されたクラッチド
ラムの外形図である。
ラムの外形図である。
【図９】第２実施形態の射出成形方法の原理を説明する
図である。
図である。
【図１０】第３実施形態の射出成形方法の原理を説明す
る図である。
る図である。
【図１１】ノズル内でのコールドプラグの固相率の分布
状態を示す図である。
状態を示す図である。
１…半溶融射出成形機光源
２…スクリュー
３…原料ペレット
４…シリンダ
５…高速射出機構
６…金型
６ａ…プラグキャッチャー
８…ホッパ
９…ノズル
１０…ゲート部
１２…フィルター
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 坂本 和夫
広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツ
ダ株式会社内
(56)参考文献 特開 平７−16719（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−285625（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−124693（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B22D 17/00
B22D 17/30
Claims (2)
- 【請求項１】 金属の半溶融射出成形装置において、 金型の射出ノズルに対向する部位に、前記ノズル内の先
端部に残留する固相率５％以上の金属材料を収容するた
めの凹部を形成し、 前記射出ノズルから射出された金属材料を前記金型内に
導入する導入路にフィルタを設け、 前記射出ノズル内の先端部に残留する固相率５％以上の
金属材料を前記フィルタによりトラップし、該金属材料
の前記導入路から内部への侵入を禁止するように構成し
たことを特徴とする金属の半溶融射出成形装置。 - 【請求項２】 金属の半溶融射出成形方法において、 射出ノズルから金型内に金属材料を射出する時に、該射
出ノズル内の先端部に残留する固相率５％以上の金属材
料を、該金型の射出ノズルに対向する部位に設けられた
凹部により収容すると共に、該金型内に該金属材料を導
入する導入路に配設されたフィルタによりトラップし、
該金属材料の該導入路から内部への侵入を禁止すること
を特徴とする金属の半溶融射出成形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19294595A JP3388948B2 (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | 金属の半溶融射出成形装置及びその方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19294595A JP3388948B2 (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | 金属の半溶融射出成形装置及びその方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0938758A JPH0938758A (ja) | 1997-02-10 |
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