JPH03207802A - 横孔付複合シリンダの製造方法 - Google Patents

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） 本発明はプラスチック、セラミックス、磁性粉末および
金属粉末の混練，押出或形装置に使用されるシリンダの
製造方法に関する。

（従来の技術） 通常、プラスチック原料の混練、押出戒形装置に用いら
れるセグメントタイプの２軸シリンダに要求される機能
は原料供給、混練、脱気、反応および押出等があり、シ
リンダの原料供給、脱気部分には各々ホッパ孔、ベント
孔がついている。

一方、難燃性プラスチック、硬質粒子添加プラスチック
、セラミックス、磁性粉末および金属粉末を或形する際
、シリンダのスクリュウ孔、ホッパ孔およびベント孔内
面には高度の耐食、耐摩耗性が要求される。

このような要求特性を満足させるためＣＯ、Ｎｉ基自溶
性合金の溶射、肉盛によりスクリュウ孔、ホッパ孔およ
びベント孔内面をライニングする方法がある．しかし、
下記のような問題点が残されている。

ｌ）小径スクリュウ孔、複雑形状のホッパ孔およびベン
ト孔等の場合、溶射、肉盛出来ない等の施工上の寸法制
約がある。

２）溶射後のフユージング工程でのコントロール条件が
多く、ライニング層にバラッキを生じやすく、しかも鋳
造組織であるため、或分偏析が著しく、かつ晶出物は粗
大化する。そのためライニング層の強度および靭性良好
とはいえず、耐食、耐摩耗性も不均一である。

３）　溶融、凝固に伴うライニング部の収縮により過大
な引張応力が残留し、大型、複雑形状の場合、ライニン
グ合金が割れる場合がある。

そこで、近年、高温・高圧技術の進歩に伴い、前記ライ
ニング法の諸問題を解決したライニング層の形成方法が
提案されている。この方法はうイニング層の形成に際し
、熱間等方圧加圧（以下、ＨＩＰという。）を適用した
ものである。

第３図および第４図は、この方法を実施するためＯＨＩ
Ｐ用カプセルを示しており、円筒状のシリンダ素材１に
２軸スクリュウ孔用縦孔２および該縦孔２に連通した、
ホッパ孔もしくはベント孔の基となる横孔３が開設され
ており、該縦孔２および横孔３にはライニング層を形成
するための隙間４，５を隔てて縦孔ライニング用中子６
および横孔ライニング用中子７が装着されている。前記
中子６，７は下蓋８および横蓋９に垂設されており、こ
れらはシリンダ素材１の縦孔２下端および横孔３開口端
にＴＩＧ溶接されている。また、シリンダ素材１の上部
開口にはライニング用粉末の供給孔１１が貫通された上
１１１０が溶接されており、供給孔１１には供給管１２
が溶接されている。尚、シリンダ素材は、通常、炭素鋼
、Ｃｒ　−　Ｍｏ綱、Ｎｉ　−Ｃｒ−Ｍｏ鋼、ＳｕＳ３
１６等のステンレス鋼で形成され、中子や蓋体等は炭素
鋼、ステンレス鋼で形戒される。

ＨＩＰによってライニング層を形成するには、前記ＨＩ
Ｐ用カプセルの供給管１２より、耐食性、耐摩耗性に優
れた合金やセラミックスの粉末で形成されたライニング
用粉末１３を隙間４，５に充填し、該供給管１２より脱
ガス後、圧着して密封し、Ｈ【Ｐ処理を施す。ＨＩＰに
よって、ライニング用粉末は焼結一体化すると共に縦孔
２、横孔３の内面に拡散接合し、ライニング層が形成さ
れる。その後、仕上加工により中子の除去および製品形
状の戒形が行われる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、ホッパ孔あるいはベント孔形成用の横孔
３が深い場合、ライニング用の隙間５に粉末を充分に充
填することができず、未充填部１４ひいては未ライニン
グ部が生じ易い。経験上、特に下記の場合、著しい。

（Ｌ３　＋　Ｌ４）／２≧（Ｌｌ＋Ｌ２）／２Ｌ１・・
・縦孔ライニング用中子のスクリュウ部最大半径 Ｌ２・・・同中子のスクリュウつなぎ部の幅のＸＬ３・
・・同中子のスクリュウ部最大半径位置からの横孔長さ Ｌ４・・・同中子のスクリュウつなぎ部の端からの横孔
長さ かかる未充填部ｌ４が生じる原因としては、粉末の安息
角が通常１５０゜以下であること、大気充填の際に押し
込められた空気が抵抗となることによるものと考えられ
る。

この改善策として、横孔側にも別の供給管をもうけ、初
めに縦孔用供給管から粉末を充填後、ＨＩＰ用カプセル
を９０”横にし、あらためて、横孔用供給管から粉末を
充填すれば、横孔部の粉末は充填できるものと考えられ
る。しかし、この場合、充填のため、カプセルを９０”
横にして、２回充填しなければならず、しかも９０”横
にするため、初めに充填した粉末が不均一になるおそれ
がある。

従って、経済的、品質的に不満足である。

本発明はかかる問題点に鑑みなされたもので、横孔が深
い場合でも、ライニング用粉末の未充填部が生じず、従
って縦孔のみならず横孔も均一なライニング層を形成す
ることができる手段を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達威するためになされた本発明は、シリンダ
素材１にスクリュウ孔用縦孔２および該縦孔２に連通し
たホンバ孔もしくはベント孔用横孔３が形成され、前記
縦孔２および横孔３にはライニング層を形成するための
隙間４，５を隔てて縦孔ライニング用中子６および横孔
ライニング用中子７が装着された熱間等方圧加圧用カプ
セルを準備し、前記縦孔２の上部開口よりライニング用
粉末を前記隙間４，５に充填し、脱ガスして密封後、熱
間等方圧加圧し、その後中子の除去および製品形状に仕
上加工する横孔付複合シリンダの製造方法において、前
記横孔３と横孔ライニング用中子７との間の隙間５の上
部に連通ずる脱ガス管１６をカプセルに取付け、ライニ
ング用粉末の充填後、該脱ガス管１６より脱ガスするこ
とを発明のｍ威とするものである。

（実施例および作用） まず、本発明を実施するために使用するＨＩＰ用カプセ
ルの一例について第１図に基づき説明する。尚、構戒上
、従来の第３図と同様のものは同番号で示した。

該実施例では、従来のカプセルに比べて横ＩＩ９に脱ガ
ス管１６を設けた点が異なる。すなわち、横孔３と横孔
ライニング用中子７との隙間５の上部に連通ずる脱ガス
管ｌ６が横蓋９にＴＩＧ溶接によって固着され、カプセ
ル外方に突設されている。

脱ガス管ｌ６の先端にはゴム管ｌ７が圧着用バンド１８
によって締着されており、ゴム管１７の中途部には管孔
閉塞用の圧着用バンド１９が着脱自在に取付けられてい
る。脱ガス管１６の内部には、第２図に詳細に示すよう
に、粉末の流出止め用栓体２０が挿入されている。栓体
２０は通常金属製であり、その外径と脱ガス管１６の内
径とのクリアランスは０．５Ｗ以下が望ましい。２１は
かしめによって突設した抜け止め用突起である。

尚、上記カプセルの製作後は、溶接部の健全性を確認す
るため、ゴム管ｌ７をバンド１９によって閉塞し、通常
のように供給管１２より真空引きを行い、カプセルのリ
ークをチェックし、Ｈｅリーク量がＩＸ　１０”　”　
ｓｔｄ．ｃｃ／Ｓ以下であることを確認しておく。

次に、本発明の実施方法について説明する．まず、ゴム
管閉塞用のバンド１９を緩め、ゴム管ｌ７を通じて空気
の流入ができるようにしておく。

次に、供給管１２からライニング用粉末１３を充填し、
充填後、供給管ｌ２の先端部を圧着し、ＴＩＧ溶接して
閉塞する。その後、ゴム管ｌ７を介して脱ガス管１６よ
りカプセル内の空気を脱気し、所定時間経過後、脱ガス
管１６を圧着し、ゴム管１７を取り外す。

第１図および第２図中矢印部は圧着箇所を示す。

そして、脱ガス管１６の圧着部より先端側で管を切断し
、圧着部側の管端をＴＩＧ溶接により閉塞する。

脱ガス管１６よりカプセル内の空気を脱気すると、該脱
ガス管１６は横孔３と横孔ライニング用中子７との隙間
５の上部に連通しているため、この空間部分に粉末を吸
引しなから脱気が進行する。吸引された粉末は、未充填
の上部より下部へ落下しながら未充填部を充填していく
。これによって、未充填部の解消と脱気とが同時に行わ
れる。尚、脱ガス管１６に内装された栓体２０により、
粉末は管端側にほとんど流出しなくなり、圧着を容易に
行うことができる。

以上のようにして、ライニング用粉末が充填されたＨＩ
Ｐ用カプセルは、従来と同様、ＨＩＰ処理後、仕上加工
が施され、製品となる。

尚、脱ガス管１６にバンド付のゴム管ｌ７を取付けてお
くと、作業上便利であるが、ゴム管１７は、本発明を実
施するに際しては必ずしも必要でない。

溶接部のリークをチェックするときは、適宜の栓で脱ガ
ス管１６を閉塞しておけばよい。

また、脱ガス管１６の内部に、第２図に示すように、粉
末の流出止め用の栓体２０を挿入しておくと、管端に粉
末が流出しにくくなり、比較的短い管を用いても、圧着
が容易になるが必ずしも必要でない。このような栓体２
０を設けない場合は、脱ガス管１６の管長を長くすれば
よい。また、圧着部に粉末が存在しないように管端を上
向きにすれば管長は短くて済む。

次に具体的実施例を掲げる。

実施例１ （１）第１図のＨＩＰ用カプセルを用いて、既述の方法
で下記組或のライニング用粉末（粒度１４７μｍ以下の
アトマイズ金属粉末）を充填、脱気した。各部の材質は
、シリンダ素材がＳＣＭ４４０、ゴム管が天然ゴム、圧
着用バンドがマイクロギャーホースバンド、その他がＳ
Ｓ４１である。

また、比較のため、第３図の従来のカプセル、および横
孔の隙間に連通ずる横孔用供給管を備えたカプセルを用
いて粉末を充填、脱気した。

後者は、上部の縦孔用供給管から粉末を供給した後、９
０゜横にして横孔用供給管より更に横孔３の隙間に供給
した。カプセル材質は実施例と同様である。

第１表は使用したカプセルの寸法を示し、弘１〜４が実
施例、Ｎα５が従来例、陥．６が横孔用供給管を備えた
カプセルを用いた比較例である。

尚、同表中Ｌ５寸法は、横孔開口端から栓体末端までの
長さである（第２図参照）。

０ライニング用粉末（重量％） Ｃ：Ｑ．５〜１．５％、　Ｓｉ：１．０〜２．０％Ｂ：
０．５〜２．５％、　Ｎｉ：１０〜２０％Ｃｒ：２０〜
３０　％、　　Ｗ：１０　〜２０　％Ｃｕ　：　　０．
５〜２．０％ 残部：Ｃｏおよび不可避不純物 第 ｌ 表 （２）粉末の充填、脱気後、密封し、９６０゜Ｃ，　１
０００ｋｇ／　ｃｉｌ　，　　３　ＨｒでＨＩＰ処理し
た。その後、仕上げ加工して製品を得た。

（３）性能調査したところ、スクリュウ孔用縦孔のライ
ニング状況は、Ｎａ　Ｌ〜５共すべて均一なライニング
層が形成され良好であったが、Ｎα６で？ライニングが
不均一であった。一方、横孔のライニング状況は、実施
例のｋｌ〜４は良好であったが、Ｎα５では未ライニン
グ部が存在していた。

実施例２ 原料粉末としてセラミンクス粉末を使用して、同様の試
験を行った。

使用したカプセルは第１表に示したＮαＬカプセルにて
実施した。セラ主ツクス粉末は３モルＹ，０，−　Ｚｒ
Ｏ■（ＰＳＺ）である。そして上記粉末を充填後、１３
００″Ｃ，　１５００ｋｇ／ｃｄで２ＨｒＨＩＰ処理後
、仕上げ加工して性能を調査した結果、ライニング層は
１００％の密度で固まっており、かつ横孔もライニング
状況は良好であった。

（発明の効果） 以上説明した通り、本発明の横孔付複合シリンダの製造
方法によれば、シリンダ素材を有するＨＩＰ用カプセル
にライニング用粉末を充填した後、横孔のライニング用
隙間の上部に連通した脱ガス管よりカプセル内の空気を
脱気するので、横孔の隙間上部に生じていた粉末の未充
填部に、脱気時に空気と共に吸引された粉末を確実に充
填させることができ、これによって未充填部の解消、ひ
いては未ライニング層の発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第ｌ図は本発明を実施するためのＨＩＰ用カプセルの断
面図、第２図は脱ガス管取付部の拡大断面図、第３図は
従来のＨＩＰ用カプセルの断面図、第４図は第３図Ａ−
Ａ線断面図である。 ｌ・・・シリンダ素材、２・・・縦孔、３・・・横孔、
４・・・隙間、５・・・隙間、６・・・縦孔ライニング
用中子、７・・・横孔ライニング用中子、１６・・・脱
ガス管。 特許　出願人　株式会社神戸製鋼所 第３ｍ 第 ７ 図 第 ２ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリンダ素材（１）にスクリュウ孔用縦孔（２）
   および該縦孔（２）に連通したホッパ孔もしくはベント
   孔用横孔（３）が形成され、前記縦孔（２）および横孔
   （３）にはライニング層を形成するための隙間（４）（
   ５）を隔てて縦孔ライニング用中子（６）および横孔ラ
   イニング用中子（７）が装着された熱間等方圧加圧用カ
   プセルを準備し、前記縦孔（２）の上部開口よりライニ
   ング用粉末を前記隙間（４）（５）に充填し、脱ガスし
   て密封後、熱間等方圧加圧し、その後中子の除去および
   製品形状に仕上加工する横孔付複合シリンダの製造方法
   において、 前記横孔（３）と横孔ライニング用中子（７）との間の
   隙間（５）の上部に連通する脱ガス管（１６）をカプセ
   ルに取付け、ライニング用粉末の充填後、該脱ガス管（
   １６）より脱ガスすることを特徴とする横孔付複合シリ
   ンダの製造方法。