JPH0455571B2 - - Google Patents

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JPH0455571B2
JPH0455571B2 JP24795887A JP24795887A JPH0455571B2 JP H0455571 B2 JPH0455571 B2 JP H0455571B2 JP 24795887 A JP24795887 A JP 24795887A JP 24795887 A JP24795887 A JP 24795887A JP H0455571 B2 JPH0455571 B2 JP H0455571B2
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JP
Japan
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screw
materials
hard alloy
hard
composite structure
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JP24795887A
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English (en)
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JPS6490717A (en
Inventor
Kazunori Nakano
Tsuneyuki Ide
Masaru Inoe
Koji Ooba
Osamu Nishimoto
Hisashi Takahashi
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Toyo Kohan Co Ltd
Original Assignee
Toyo Kohan Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0455571B2 publication Critical patent/JPH0455571B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/46Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould
    • B29C45/58Details
    • B29C45/60Screws

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 本発明は、射出成形機用複合構造スクリユーに
関する。 〔従来の技術〕 射出成形機や押出機により加工される樹脂は近
年、多様化の傾向にあり、スクリユーも苛酷な条
件下で使用されるようになつてきている。たとえ
ば、加工時の加熱溶融により腐食性の強いガスを
発生する難燃性プラスチツク、ガラス繊維、炭素
繊維や磁性粉末等を含有する複合プラスチツク等
である。さらに最近ではセラミツクスや金属粉末
など研摩耗性の高い粉末材料の成形にも射出成形
機が使用されるようになり、耐久性の高いスクリ
ユーが望まれている。すなわち、スクリユーに使
用する材料は稼働時に受ける負荷に充分耐え得る
機械的強度を有すること以外に優れた耐食・耐摩
耗性をも兼備した材料であることが必要である。 従来よりスクリユーの耐久性を高めるため、ス
クリユー材としてマルエージング鋼や冷間工具鋼
(たとえばJIS SKD−11)等の鋼材が使用されて
おり、またスクリユーの長手方向に対しては一体
物の素材を用いたスクリユーを製造している。 〔発明が解決しようとする問題点〕 スクリユーは長手方向の各部(第4図)によつ
てダメージの受け方が異なる。すなわち、使用後
のスクリユーを観察すると長手方向について、摩
耗が主である部分(供給部)、摩耗と腐食の両方
を受けている部分(圧縮部)、腐食が主である部
分(溶融部)に分かれる。つまり各部によつてス
クリユーが具備すべき性能は異なるものと考えら
れる。 マルエージング鋼や冷間工具鋼は高強度を有す
るものの耐食性や耐摩耗性の点では必ずしも充分
であるとは言い難く、特にガラス繊維等を含む樹
脂やセラミツクスを成形する場合は摩耗が著しく
耐用寿命が短い。このような鋼材製スクリユーの
欠点を補うものとして、炭化タングステンのよう
な高硬度粒子を含有するCo基合金やNi基合金の
溶射被膜処理、あるいはこのような焼結合金を貼
り付けた複合材スクリユー(例えば特開昭61−
183430)が提案されている。しかしながら、炭化
タングステン粒子を含む合金は、それ自体の耐摩
耗性は優れるものの、これと接触する相手材料
(この場合にはシリンダー内壁)を摩耗させやす
いという欠点がある。 本発明は従来よりスクリユー材として使用され
ているマルエージング鋼、あるいは冷間工具鋼よ
りもさらに高い耐食、耐摩耗性を有する材料で第
1図に示す該複合円柱材料を製造し、第2図、第
3図に示すように組み合わせたスクリユーの製造
法に関するもので、スクリユー長手方向の異なる
ダメージに対応できるばかりでなく、高価な材料
の使用量を最小限にとどめることを特長とするが
これによつてスクリユーの耐用寿命を低下させる
ことはない。 〔問題点を解決するための手段〕 第1図に示す該複合円柱材料は外周Bが耐摩耗
性及び耐食性の優れる硬質合金からなり、芯金部
Aがスクリユーに必要な強度、靭性を有する鉄鋼
材料からなる複合材であつて、硬質合金Bと芯金
Aの界面は高強度の治金学的接合状態を呈する。
本発明に用いる硬質合金Bの材質は、前記の特性
を有する合金であつて具体的には鉄基複硼化物系
硬質合金(以下、該硬質合金と記す)、Co基合
金、Ni基合金、及び合金工具鋼等のなかから選
ばれ、この場合は該硬質合金を用いるのが最も好
ましい。該硬質合金は本発明者らが提案してきた
材料(例えば特公昭54−27818、特公昭56−8904、
特公昭56−15773、特公昭60−57499)であり、耐
食・耐摩耗性に優れるだけでなく高い強度と高温
耐酸化性を有する合金である。特にガラス繊維、
炭素繊維や磁性粉末等を含んだ樹脂やセラミツク
スや金属粉末のような研摩耗性の高い材料に対す
る耐摩耗性や弗素ガスなどに対する耐食性に優れ
ることが明らかになつている。 該硬質合金は微細な硬質粒が合金中に均一に分
散した金属組織を有し、該硬質粒は鉄基硼化物、
結合相はFe、Cr、Mo、W、Ti、V、Nb、Ta、
Hf、Zr、Ni、Cu、Co、Mnから選ばれた1種以
上の金属あるいは合金を主成分とする。該硬質粒
はB−Fe系、B−X−Fe系、B−X−Y−Fe系
(X、YはCr、Mo、W、Ti、V、Nb、Ta、Hf、
Zr、Ni、Cu、Co、Mnを示す)の硼化物で、例
えばFe2B、(Fe、Cr)2B、Mo2FeB2、Mo2(Fe、
Cr)B2(Mo、W)2(Fe、Cr)B2のような金属間
化合物であり、該硬質粒は合金中に25〜96%好ま
しくは35〜96%含まれている。 該硬質合金のB含有量は2〜20%好ましくは3
〜15%とし、Fe含有量は少なくとも10%以上、
さらにCr、Mo、Wの1種以上が含まれる場合の
範囲は各々0.1〜50%である。またTi、V、Nb、
Ta、Hf、Zr、Ni、Cu、CoおよびMnのうち1種
以上が含まれる場合は各々0.01〜15%の範囲内と
する。その他不可避的に含有する元素としAlは
3%以下、Oは2.5%以下、Cは0.01〜1%の範
囲内でとくにAlとOは0%であることが望まし
いが前記範囲内であれば強度、靭性を著しく低下
させることはない。 該硬質合金は前記の範囲で該硬質粒と該結合相
の量比を変えることにより硬度をHRA80〜92の
範囲で変化させることができる。さらに該結合相
はCrやNi等添加金属の種類と量を調整すること
によりマルテンサイト、フエライト、オーステナ
イト及びこれらの混合組織に変えることができ、
硬度、強度さらには耐食性や耐熱性をも加味した
合金設計が可能である。 該硬質合金の原料粉末には、水またはガスアト
マイズにより作成するFeBまたはFe2B系硼化物
粉末、あるいはフエロボロン粉末、さらにはNi、
Cr、W、Ti、Mo等の各硼化物粉末、もしくはB
単体粉末を使用し、これらとFe、Cr、Mo、W、
Ti、V、Nb、Ta、Hf、Zr、Ni、Cu、Co、Mn
等の金属粉末あるいはこれらを主成分とする合金
粉末を使用する。 これらの原料粉末を所定の化学組成となるよう
に配合し、その混合粉末を振動ボールミルを用い
有機溶媒中で湿式粉砕後、乾燥造粒を行い圧粉体
を作成する。圧粉体は冷間静水圧法(CIP)等の
圧粉法により円筒状に成形するが、圧粉体の成形
法は必ずしも限定しない。CIP法による場合はゴ
ム製の円筒の中央に剛性のある真直な丸棒をた
て、粉末を充てんした後ゴム製のふたをして加圧
成形する。成形後中央の丸棒を抜き去り円筒状の
圧粉体を得る。圧粉体は焼結時に収縮するため円
筒状圧粉体の内径は収縮量を鑑みた寸法とするこ
とが必要である。すなわち第1図の該複合構造円
柱材料は焼結接合法により製造するが、それは該
硬質合金の圧粉体の焼結時の収縮を利用し、材料
Aに該硬質合金を強固に接合させるものである。
つまり、焼結前における圧粉体内径と材料Aの間
隙が小さ過ぎると焼結時に該硬質合金にクラツク
が発生し、その逆に間隙が大き過ぎると焼結後に
材料Aと該硬質合金の接合面に隙間が残存し良好
な接合状態が得られないためである。該硬質合金
圧粉体の焼結時の収縮量は圧粉法や形状、寸法に
より異なるが内径は5〜20%の範囲である。 ここで材料Aは周面が均一に接合し得るように
旋削仕上げしておくことが望ましい。また油脂等
の汚れは接合性に悪影響を及ぼすため、あらかじ
め充分脱脂、洗浄しておく必要がある。材料Aの
鋼種は特に限定しないが、該硬質合金との接合が
可能でかつスクリユーに必要な機械的強度を有す
るものでなければならない。(例えばJIS SS、
SC、SNC、SCr、SCM、SNCM、SUJ、SK、
SKH、SKS、SKD、SKT、SUS、SUHなど。) 焼結接合は真空、または非酸化性雰囲気下にお
いて1100〜1400℃で5〜90分行う。1100℃以下で
は良好な接合状態が得られないだけでなく該硬質
合金も未焼結状態である。逆に1400℃以上では該
硬質粒の粗大化と該硬質合金そのものの形状が崩
れてしまう。また焼結時間が5分未満では該硬質
合金の充分な緻密化が進行せず、90分をこえても
時間の経過に見合う強度の向上は認められない。 上記のようにして得た焼結体を所定の長さに切
断し、両端面は旋削等によつて仕上げ、第1図に
示す該複合円柱材料を作成する。 次に該複合円柱材料を第2図、あるいは第3図
のように組合せてスクリユー用素材を作成する
が、第4図における、主に樹脂による腐食でスク
リユーがダメージを受けるX1部(第2図、第3
図においてはL1部に相当)は耐食性に優れる該
硬質合金(第2図、第3図においてはB部に相
当)を用いる。腐食、摩耗の負荷が比較的軽い
X2部(第2図、第3図においてはL2部に相当)
はわずかに低硬度ではあるが強度、靭性に優れる
該硬質合金(第2図においてはC部に相当)ある
いは、さらに靭性面で有利なSKD11、SUS440C
のようなJISに定める合金工具鋼、あるいは硬質
クロムめつきを施した鉄鋼材料(第3図において
はC部に相当)を用いてもよい。さらに樹脂によ
る摩耗が問題となるX3部(第2図、第3図にお
いてはL3部に相当)は高硬度の該硬質合金(第
2図、第3図においてはD部に相当)を用いるこ
とになる。これらは該硬質合金の該硬質合金どう
し、あるいは鉄鋼材料との溶接、半田づけ、ある
いは拡散接合が可能であることを利用するもので
ある。摩擦溶接を利用し接合を行う場合、加熱圧
力は3〜15Kg/mm2、アプセツト圧力は10〜30Kg/
mm2が望ましい。また加熱時の寄り代は0.5〜3.5mm
とするのが望ましい。 長手方向における各材料の組み合せは、スクリ
ユーが使用時に受けるダメージの種類や程度に合
わせて選択することができる。 〔実施例〕 本発明の実施例を図面を参照しながら説明す
る。 実施例 1 第2図におけるL1部とL2部を第1表に示す材
料の組合せで作成した。溶接部の断面組織を観察
した結果、芯材に使用している鉄鋼材料(この場
合はSCM440)には境界よりL1部、L2部内部に約
10mmの溶接時の発熱に伴う熱影響部があるが、ね
じり強度320Kg・mが得られたところから使用に
際して支障をきたすことはないと考えられる。各
材料の特性を第1表、摩擦溶接条件及びねじり強
度を第2表に示す。
【表】
【表】 実施例 2 第2図に示すL1部とL2部を第3表に示す材料
の組合せで作成した。摩擦溶接条件及びねじり強
度を第4表に示す。
【表】
【表】 実施例 3 第3図におけるL1部とL2部に相当する部分を
第5表に示す組合せで作成した。摩擦溶接条件及
びねじり強度を第6表に示す。
【表】
〔発明の効果〕
本発明のスクリユーは、使用時に受けるダメー
ジの種類や程度によつて各部に最適な材料を適用
するものであり、スクリユーの性能をさらに向上
させることができ、セラミツクスや金属粉末等の
研摩耗性の著しく高い材料の射出成形が可能にな
つた。さらに、安価な鉄鋼材料でも使用に耐え得
る部分は積極的に該硬質合金を鉄鋼材料で代用し
ようとするものであり、これにより高価な該硬質
合金の使用量を必要最小限にとどめることができ
製造コストを低下させることができた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の複合構造スクリユーの構成に
使用する複合構造円柱材料の断面概略図、第2図
および第3図は複合構造スクリユー素材の断面機
略図、第4図は射出成形機スクリユー部の概略図
である。 A,A1〜A4;芯金、B,C,D,E;鉄基硼
化物系硬質合金、F,G;鉄鋼材料製丸棒、1;
スクリユー、2;シリンダー、3;材料投入口、
X1;溶融部、X2;圧縮部、X3;供給部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 スクリユー谷径より細径の材料A、それより
    大きな径の円筒を材料Bにて構成し、A,B間は
    強固に接合されている複合構造円柱材料(第1
    図)を用い、さらに長さ方向のL1部は材料A,
    B、L2部は材料A,C、L3部は材料A,D、L4
    部は材料A,E等で構成され、L1とL2、L2とL3
    L3とL4間は摩擦溶接によつて強固に接合した複
    合円柱材料(第2図)を用いたことを特徴とする
    射出成形機用複合構造スクリユー(ここで1〜4
    はn点まで拡張可)。 2 スクリユー谷径より細径の材料A、それより
    大きな径の円筒を材料Bにて構成し、A,B間は
    強固に接合されている複合構造円柱材料(第1
    図)を用い、中心部材がL1部ではA1、L2部では
    A2、L3部ではA3、L4部ではA4と各部分によつて
    異なるような構成をもつ複合円柱材料(第2図)
    を用いたことを特徴とする射出成形機用複合構造
    スクリユー。 3 スクリユー谷径より細径の材料A、それより
    大きな径の円筒を材料Bにて構成し、A,B間は
    強固に接合されている複合構造円柱材料(第1
    図)を用い、L1部は材料A,B、L2部は材料F、
    L3部は材料A,D、L4部は材料Gと各部分によ
    つて異なるような構成をもつ複合円柱材料(第3
    図)を用いたことを特徴とする射出成形機用複合
    構造スクリユー。
JP24795887A 1987-10-02 1987-10-02 Composite structural screw for injection molding machine Granted JPS6490717A (en)

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