JPH02208015A

JPH02208015A - 加熱シリンダー

Info

Publication number: JPH02208015A
Application number: JP1029130A
Authority: JP
Inventors: Yasutomi Idetani; 出谷　保富; Koichi Umeda; 梅田　孝一
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1989-02-07
Filing date: 1989-02-07
Publication date: 1990-08-17
Anticipated expiration: 2011-09-18
Also published as: JP2535400B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、各種プラスチックやゴムあるいはセラミック
ス等の射出成形機または押出し機の加熱シリンダーに関
する。

（従来の技術）従来、プラスチック等の射出成形に用いられる射出成形
機は、第２図にその一例の概略を示すように、成形用金
型に溶融ポリマーを注入するためのノズル部５２および
外周部にポリマー粉体溶融用のヒーター６０を備えた加
熱シリンダー５３と、該シリンダー５３に内挿されたス
クリュー５５と、該スクリュー５５を回転および前・後
進駆動させるスクリュー駆動部とから形成されてる。該
駆動部は油圧モーター１８および射出油圧シリンダー１
９から構成されている。また、前記加熱シリンダー５３
の、前記スクリュー駆動部側には、ポリマー粉体供給用
ホッパー５７、該ホッパーからシリンダー内ヘボリマー
粉体を供給するポリマー粉体供給孔５６が設けられてい
る。

前記粉体供給用ホッパー５７から供給孔５６を介して加
熱シリンダー５３内に供給された成形体原料のポリマー
粉末は、該シリンダー５３内でヒーター６０によって加
熱、溶融されながらスクリュー５５の回転によってノズ
ル部側に送られる。そして、スクリュー５５の前進によ
って成形用金型内に射出（注入）されて、成形体として
形成される。

従って、上述の様に、前記加熱シリンダー５３は、スク
リュー駆動部側の、前記粉体供給用ホッパー５７を含む
ポリマー粉体輸送部Ｂと、ノズル部５２側のポリマー粉
末溶融部Ｃとに区分することができる。

一方、前記加熱シリンダー５３の内面は、前記スクリュ
ー５５によって該シリンダー５３内を移送されるプラス
チック材やプラスチック材中の混合物等によって摩耗し
たり、前記プラスチック材等に含まれる添加物の熱分解
によって発生する物質によって腐食され易い。このため
、シリンダー本体を窒化鋼で形成し、内面を窒化処理し
たり、高強度鋼で形成したシリンダー内面に、耐摩耗性
および耐食性に優れた高合金材から成る内層を、遠心力
鋳造法によって溶解形成したり、熱間等方加圧処理（以
下、ｒＨＩＰ処理」という）によって焼結形成している
。

（発明が解決しようとする課題）上述の射出成形機による射出成形の際に、上記加熱シリ
ンダーのポリマー溶融部Ｃ１特にノズル部近傍において
は、２００〜４００°Ｃと高温にさらされるうえ、シリ
ンダー内圧力も２５００ｋｇ／ｃｉｌを越える高圧とな
るため、シリンダー本体は、通常、高強度鋼材によって
形成されている。

しかし、上記の様な高圧力が作用するのは、該シリンダ
ーのノズル部近傍部分だけで、既述のポリマー粉体輸送
部Ｂおよび前記溶融部Ｃの該輸送部近傍部分は高圧力を
受けない。従って、一部の高圧力が作用する部分のため
に、低圧力しか作用しない部分までを含めた全体が高価
な高強度鋼材で形成された従来の加熱シリンダーには、
材料コストが高くつく欠点があった。また、前記粉体輸
送部Ｂは粉体供給孔１６の形成や駆動部フレームへの取
付のために形状が複雑であるうえ、高強度鋼材は機械加
工性が悪いので、加工時間が長くかかり、加工コストも
高くつく欠点があった。

本発明は上述の問題点に鑑みてなされたもので、材料コ
ストを低減すると共に機械加工が容易な加熱シリンダー
を提供することを目的としている。

（課題を解決するための手段）上述の目的を達成するためになされた本発明は、射出成
形機または押出し機のスクリューを内挿するだめのシリ
ンダーであって、シリンダー本体ｌの内面に耐摩耗性お
よび耐食性に優れた高合金材で形成された内層４が形成
された加熱シリンダーにおいて、前記シリンダー本体１は、少なくともポリマー粉体輸送
部２が低強度鋼材で形成され、他の部分３が高強度鋼材
で形成されており、前記両部が熱間等方加圧処理で拡散
接合されていることを発明の構成としている。

（作　　用）本発明では、少なくとも、シリンダー本体の高圧力が作
用しないポリマー粉体輸送部を安価な低強度鋼材で形成
し、他の高圧力が作用する部分を高強度鋼材で形成した
ので、材料コストの低減ができる。また、前記粉体輸送
部は前記の通り低強度鋼材で形成されているので、機械
加工も容易にでき、加工コストを低減することができる
。

また、前記二つの部材をＨＩＰ処理によって拡散接合し
たので、該接合部において、組織中に欠陥の発生が掻め
て少なく、従来の一体形成品と同等ないしそれ以上の強
度を有している。

さらに、上記ＨＩＰ処理の際に、既述の高合金材から成
る内層も同時に焼結形成する。ことができるので、製造
コストをさらに低減することができる。

（実施例）本発明の実施例について図面を参照して説明する。

第１図は実施例に係る加熱シリンダーを示す。

シリンダーの該本体１は、少なくとも、ポリマー粉体供
給孔５が形成されたポリマー粉体輸送部２が機械構造用
炭素鋼などの低強度鋼材で形成され他の部分（溶融部）
３が、たとえば、Ｃｒ−Ｍｏｗ４、Ｎ　ｉ　−Ｃｒ　−
Ｍ　ｏ鋼、高Ｍｎ鋼、１２ｃｒ系ステンレス鋼、Ｎｉ基
合金などの高強度鋼材で形成されており、前記二部材２
．３は、ＨＩＰ処理によって拡散接合されて一体的に形
成されている。

前記二部材２．３の接合位置Ａは、図示例では既述の加
熱シリンダーにおける粉体輸送部と溶融部との隣接部分
とされているが、溶融部３においてポリマー粉体が一部
溶融状態にある部分（好ましくは溶融部長さの１／３程
度範囲）に設定してもよい。前記一部溶融範囲において
は、加熱シリンダーに作用する圧力が比較的低いからで
ある。

また、上記の様に、前記二部材２．３はＨＩＰ処理によ
って拡散接合される。他の接合方法、たとえば溶接法な
どによる接合では、十分な強度を得るため両者の接合部
の開先を深く形成する必要があり、該接合部に溶接欠陥
が発生し易く、接合部の機械的性質が劣る。これに対し
、ＨＩＰ処理によれば、接合部に欠陥が発生することが
極めて少なく、一体成形品と同等ないしそれ以上の機械
的性質を得ることができるからである。

上述のシリンダー本体１の内面には、たとえば、Ｎｉ基
合金材やＣｏ基合金材などの耐摩耗性および耐食性に優
れた高合金材から成る内層４が形成されている。該内層
４は、前記シリンダー本体１形成後、前記高合金材を溶
解した後、遠心力鋳造法によって該本体１内面に融着形
成することができる。

あるいは、前記高合金材の粉末をＨＩＰ処理によって高
密度焼結体として形成すると共にシリンダー本体１内面
に拡散接合して形成することもできる。特に、既述のシ
リンダー本体１のＨＩＰ処理処理量時に形成すれば、−
回のＨＩＰ処理で、シリンダー本体１と内層４を同時に
形成することができ、加工コストを低減できるので好ま
しい。

以下に本実施例の加熱シリンダーの製造方法の概略を述
べる。

まず、第２図に示すように、既述の低強度鋼材で形成さ
れた下部円筒材７と、高強度鋼材で形成された上部円筒
材６とを用意し、両者の軸方向端面が同心状に接した状
態で、溶接部９で接合して両者を仮止めし、円筒状素材
８を形成する。上記溶接は、前記二部材が）ＩＩＰ処理
によって拡散接合するまでの間の仮止め処理であり、前
記溶接部９の開先の深さはシリンダー本体１の接合後の
機械加工によって、完全に削除される深さとする。

前記接合部に機械的性質の劣る溶接部を残さないためで
ある。

次に、第３図に示したように、下部円筒材７の下端部に
下蓋１１を固着して該下端部を村上する。

そして、前記円筒状素材８の軸心に沿って形成された孔
に、普通鋼材などで形成された円柱状または円筒状の内
挿部材ｌＯを同心状に挿入する。尚、該内挿部材１０は
前記下１［１１に嵌合され同心状に支持されている。

該内挿部材１０の外周面と円筒状素材８の内周面との隙
間は、後工程で該隙間部分にＨＩＰ処理によって形成さ
れる内層の厚さ分および該内層形成のための合金粉末層
の収縮分とする。

次に、上記の円筒状素材８と内挿部材との隙間に、既述
の耐摩耗性および耐食性に優れた高合金粉末１２を充填
した後、上部円筒材６の端部に、脱気管１３を備えた上
蓋１４を溶接により固着する。

そして、脱気管１３により真空脱気した後、該脱気管１
３を密封してＨＩＰ処理する。該ＨＩＰ処理によって円
筒状素材８が接合一体止されると共に、該素材８内面に
内層が形成される。

上記ＨＩＰ処理後、前記内挿部材１０を切削除去し、さ
らに内周面をホーニング研磨して所定のシリンダー内径
とする。また、円筒状素材８外周面も機械加工によって
所定の寸法とし、ポリマー粉体供給孔などを下部円筒７
部分に形成してシリンダ本体を得る。前記粉体供給孔付
近は形状が複雑であるが、この部分は既述の通り低強度
鋼材で形成されているので、機械加工し易い。

尚、前記内層は、円筒状素材８のＨＩＰ接合後に、遠心
力鋳造法やＨＩＰ処理などによって形成してもよいのは
勿論である。

また、本実施例では射出成形機の加熱シリンダーについ
て述べたが、本発明はこれに限るものではなく、押出し
機のシリンダーにも適用することができる。

以下にシリンダー本体の具体的製造実施例を述べるー。

（１）　　内径５７ｍｍφ、外径１４５　ｔｔｍφ、長
さ７００ｍｍｊｌ！のＣｒ−Ｍｏ綱材（ＳＣＭ４４０）
から成る上部円筒材および同寸法の機械構造用炭素鋼材
（Ｓ２５Ｃ）から成る下部円筒材とを各々１体製作した
。

（２）上記二部材の軸方向の一端部を第２図のように同
心状に接した状態で、ＴＩＧ溶接によって両者を仮止め
し、円筒状素材を得た。

（３）上記下部円筒材の下端部に、下蓋を溶接で固着し
た後、外径４０Ｍφの円柱状の内挿部材を上記円筒状素
材の軸心部の孔に挿入し、下蓋に嵌合して同心状に支持
した。尚、上記下蓋および内挿材は機械構造用炭素鋼材
（Ｓ２５Ｃ）で形成した。

（４）円筒状素材と内挿部材との隙間にＮｉ基合金粉末
を充填し、脱気管を備えた上蓋を溶接で固着した。

前記Ｎｉ基合金の化学組成は、重量％で、Ｃｒ：１６％
、　Ｃ：０．７％、　Ｓｉ：４．２％Ｆｅ　　：　　４
％、　Ｂ：３．３％、残部実質的にＮｉであった。

（５）脱気管によって上記合金粉末層を真空脱気した後
、脱気管を密封し、１０００℃、１０００ｋｇ／ｄテ５
時間、ＨＩＰ処理した。

（６）内挿部材を切削除去し、さらにホーニング研磨し
て内径を４５ｍｍφとした。

（７）外周部も切削加工し、下部円筒材から成る部分に
ポリマー粉体供給孔などを形成し、内径４５閣φ、外径
１４０　ｍｍφ、長さ１２５５ｍｍｆ！、のシリンダー
を得た。

上記で得たシリンダー本体において、Ｃｒ−Ｍｏ鋼材か
ら成る上部円筒材と機械構造用炭素鋼材から成る下部円
筒材の接合部の組織中には欠陥が全く認められず、ＨＩ
Ｐ処理によっｔ完全に接合一体止されていることが認め
られた。

前記シリンダーを射出成形機に組み込んで使用したとこ
ろ、２５０°Ｃ，２０００ｋｇ／ｃｉｉ　　（７）使用
条件下で、内層の摩耗による取替まで該加熱シリンダー
に異常は認められなかった。

（発明の効果）本発明では、加熱シリンダー本体の、少なくとも高圧力
が作用しないポリマー粉体輸送部を低強度鋼材で形成し
、他の中乃至高圧力が作用する部分を高強度鋼材で形成
したので、材料コストの低減ができる。さらに、前記低
強度鋼材で形成されにポリマー粉体輸送部は、機械加工
も容易であるため、加工コストも低減することができる
。

また、前記低強度鋼材と高強度鋼材とをＨＩＰ処理によ
って拡散接合したので、欠陥が少なく、優れた機械的性
質を備えた接合部を有する加熱シリンダー本体を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る加熱シリンダーの縦断面図、第２
図および第３図はシリンダー本体の製造方法を示す説明
図、第４図は従来の射出成形機の一例を示す一部断面説
明図である。１・・・シリンダー本体、２・・・ポリマー粉体輸送部
、３・・・他の部分（溶融部）、４・・・内層。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）射出成形機または押出し機のスクリューを内挿す
るためのシリンダーであって、シリンダー本体（１）の
内面に耐摩耗性および耐食性に優れた高合金材で形成さ
れた内層（４）が形成された加熱シリンダーにおいて、前記シリンダー本体（１）は、少なくともポリマー粉体
輸送部（２）が低強度鋼材で形成され、他の部分（３）
が高強度鋼材で形成されており、前記両部が熱間等方加
圧処理で拡散接合されていることを特徴とする加熱シリ
ンダー。