JPH051303A - 金属粉末射出成形機 - Google Patents

金属粉末射出成形機

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JPH051303A
JPH051303A JP4092791A JP4092791A JPH051303A JP H051303 A JPH051303 A JP H051303A JP 4092791 A JP4092791 A JP 4092791A JP 4092791 A JP4092791 A JP 4092791A JP H051303 A JPH051303 A JP H051303A
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JP
Japan
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injection
plunger
molding
molding machine
cylinder
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Application number
JP4092791A
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English (en)
Inventor
Noboru Matsunaga
昇 松永
Ichiro Sogaishi
一郎 曽我石
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Janome Corp
Original Assignee
Janome Sewing Machine Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】金属粉末射出成形法による焼結品の製造におい
て、原料粉末として粒径の大きなものも利用できる射出
成形機を提供する。 【構成】射出シリンダーに円筒状のスクリユーを回動自
在に嵌合し、スクリユーに好ましくは先端に複数の切欠
溝を設けたプランジヤーを摺動自在に嵌合させた射出機
構とした成形機。 【効果】原料粉末の粒径や形状が、従来のように粒径1
0μm以下の球形であるといつた制約を受けることな
く、いかなる大きさ、形状のものであっても良好に成形
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は金属やセラミツクのよう
な粉末材料を合成樹脂、可塑剤、ワツクス等の熱可塑性
バインダーとともに射出成形した後焼結して成形品を得
る、いわゆる金属粉末射出成形法(以降MIMと呼ぶ)
において利用する射出成形機に関するものである。
【0002】
【従来技術】従来、金属やセラミツク等の粉末材料を焼
結して製品を得るためには、粉末材料をプレス成形によ
って製品の形状にまず圧粉成形し、この圧紛成形品を炉
の中で所定の温度で焼結して製品を得ていた。この場
合、成形がプレスによって行われるので成形できる製品
の形状が制約され、極めて単純な製品しか作れなかっ
た。
【0003】このため近年、粉末材料を基にし焼結によ
つて製品を得るための成形技術として、プレス成形に代
わって、複雑な形状の製品を精度良く容易に成形できる
射出成形を利用するMIMが開発された。
【0004】MIMにおいては、金属やセラミツクのよ
うな粉末材料に、エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂、ア
クリル樹脂等の合成樹脂類、DBPのような可塑剤類及
びパラフインワツクスのようなワツクス類を所定量づつ
配合した熱可塑性バインダーを加えた後ペレツト化した
成形材料でまず射出成形し、次いでこの射出成形品を炉
に入れてバインダーを加熱溶融して取り除いて脱バイン
ダーし、その後この脱バインダー品を焼結して製品を得
る。
【0005】従来から合成樹脂の射出成形に一般に用い
られている射出成形機には、図5に示すようなプランジ
ヤータイプ、図7に示すようなプランジヤープリプラタ
イプ、図8に示すようなインラインスクリユータイプ等
があり、MIMにおいもこれらの射出成形機がそのまま
用いられている。
【0006】プランジヤータイプの射出成形機の射出機
構は、図1に全体図として、図2に部分図として示す通
りであり、1はプランジヤー、2はトーピード、3はホ
ツパー、4はシリンダー、5はノズル、6はヒータ、7
は金型であり、シリンダー4の胴部に装着されたホツパ
ー3からシリンダー4に供給される成形材料はシリンダ
ーの内周に摺動自在に嵌合したプランジヤー1でシリン
ダー4に押し込まれ、シリンダー4の外周に巻かれたヒ
ータ6で加熱されて溶融し、トーピード2で均一に混合
されてた後シリンダー4の先端に装着されたノズル5か
ら金型7の中に射出される。
【0007】プランジヤータイプの射出成形機は、トー
ピード2の作用で成形材料の均一な加熱と混合とによっ
て可塑化を行うようになっていて、構造が簡単で取り扱
い易い機械であるが、トーピード2の作用だけでは成形
材料を均一に加熱したり混合したりして良好な可塑化状
態にしにくく、可塑化と射出の条件を合わせて良好な成
形品を得るのが難しい。
【0008】このような、プランジヤータイプの射出成
形機の欠点を解消するために開発されたのが図7に示す
ような可塑化と射出を別々のシリンダーで行うプランジ
ヤープリプラタイプの射出成形機であ。
【0009】この射出成形機では、成形材料は、ホツパ
ー8からヒータ10とトーピード11の配備された可塑
化用の第1シリンダー9に供給され、この第1シリンダ
ーに嵌合する第1プランジヤー12に押されて可塑化さ
れた状態となってノズル17とヒータ14の配備された
射出用の第2シリンダー13に送られ、切替弁15の切
り替えによって通路が切り替えられてこの第2シリンダ
ー13に嵌合する第2プランジヤー16に押されてノズ
ル17より射出される。
【0010】このタイプの射出成形機は、成形材料の可
塑化が比較的均一にできるとともに射出条件のコントロ
ールも比較的容易であるが、シリンダーが2本有ったり
切替弁が有ったりして構造が複雑で、シリンダー内に成
形材料が残り易く、これを取り除くのが難しいので機械
が故障し易い。
【0011】以上のように、プランジヤータイプの射出
成形機には色々と欠点があるので、最近では図8に示す
ようなインラインスクリユータイプの射出成形機が多く
利用されるようになった。
【0012】この成形機の場合は、ホツパー18からヒ
ータ20及びノズル21の配備されたシリンダー19に
供給される成形材料は、シリンダー19に嵌合するスク
リユー22が、ギヤー23を介して駆動力が伝達されて
回転することによっての混練されつつ送られて可塑化さ
れた状態でシリンダー19先端部にまず溜められ、その
後先端部に溜められた可塑化した成形材料は、スクリユ
ー22が油圧装置24によって押されて前進することに
よってノズル21から射出される。
【0013】インラインスクリユータイプの射出成形機
は、構造が簡単で取り扱いが容易であり、成形材料の可
塑化が良好に行えるとともに射出圧力の調節も容易に行
え良好な成型品が容易に得られる用になった。
【0014】以上のように合成樹脂の射出成形機には種
々のタイプのものがあり、MIMにおいてもこれらの機
械を利用した成形が行われ、特に合成樹脂の成形と同様
にインラインスクリユータイプの機械が主に利用されて
いる。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、MIM
の場合は、成形用の原料粉末は金属やセラミツクの粉末
材料が約90重量%を占めているので、従来の合成樹脂
の射出成形機をそのまま用いると、いずれのタイプの機
械を用いても、粉末材料の粒子が少し大きくなると、機
械にかじりがでて、シリンダーやスクリユーが摩耗した
り破壊してしまつたり、或は機械そのものが作動しなく
なつたりする等の種々のトラブルが起きたり、原料粉末
の混練がうまくいかず、粉末材料とバインダーとが分離
して均一で良好な成形品えが得られなかつたりする。
【0016】このためMIMに用いる粉末材料は、粒径
が10μm以下と極めて小さく、しかもその形状も球形
をしていることが必要である。しかしながら、このよう
な粉末は非常にコストが高くなるとともに、取り扱いの
際に、粉塵爆発、塵肺等の安全衛生上の問題が起きる。
【0017】本発明は、以上のような従来技術の欠点を
解消するため、コストの安い比較的大きな粒径の粉末材
料でもトラブルが起きることなく容易に成形できるMI
Mに最適の射出成形機を提供することを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、射出
用のノズルと成形材料供給用のホツパーとを装着すると
ともに外周にヒータを巻いた射出シリンダーと、この射
出シリンダー内に回動自在に嵌合した中空の円筒状スク
リユーと、この円筒状スクリユー内に摺動自在に嵌合し
たプランジヤーとより成り、好ましくはプランジヤーの
先端に複数の切欠溝を設けられた射出機構を持つことを
特徴とする金属粉末射出成形機である。
【0019】
【発明の作用】本発明は以上のように構成され、成形材
料の可塑化と可塑化された成形材料の射出とを行う機能
がスクリユーとプランジヤーとに分けられていて、成形
材料の可塑化は、シリンダーに嵌合するスクリユーを回
転させて行われ、可塑化された成形材料の射出は、円筒
状スクリユーに嵌合するプランジヤーの前後方向への駆
動によって行われる。
【0020】このためスクリユーは、成形材料の可塑化
のために回転運動はするものの、可塑化された成形材料
の射出のために前後方向へは駆動されず、同時に射出機
能を必要とせず圧力漏れの心配がないので、シリンダー
への嵌合に際しての寸法精度も多少緩やかにできるの
で、比較的粒径が大きくしかも不規則な形状をした粉末
材料が成形材料として用いられても、シリンダーとスク
リユーとの間でのかじりは起きない。
【0021】また、プランジヤーのシリンダーとの嵌合
の精度を高くすれば、可塑化された成形材料が射出の際
に逆流してシリンダーとプランジヤーとの隙間に入って
かじりを起こすようなこともない。
【0022】さらに、成形材料の可塑化はスクリユーで
行われるので効果的であり、可塑化された成形材料はプ
ランジヤーの先端に複数設けられた案内溝としての切欠
溝に案内されてシリンダー先端部へ円滑に送られ、射出
はプランジヤーでの押し出しで行われるので圧力調節も
正確に行え、成形材料中に含まれる粉末材料やバインダ
ーの性状のいかんにかかわらず良好な成形が行える。な
お、プランジヤー先端に設けた切欠溝は射出の際に成形
材料の逆流を防止するための逃げ溝としても作用する。
【0023】
【実施例】本発明の実施例について図1〜図4に基づい
て説明する。
【0024】まず図1及び図2により構成を説明する
と、25が射出シリンダーであり、後方部には成形材料
27を供給するためのホツパー26が装着され、外周に
は成形材料を加熱するためのヒータ28が巻かれ、先端
には可塑化された成形材料27を金型に射出するための
ノズル29が装着されている。
【0025】30は射出シリンダー25内に回動自在に
嵌合するスクリユーであり、中空の円筒状で、外周には
成形材料27を混練し射出シリンダー25の前方に送る
ためのスパイラル状の羽根31が設けられ、後端には駆
動歯車37が嵌合する駆動伝達歯車部32が設けられて
いる。
【0026】33はスクリユー30に摺動自在に嵌合す
るプランジヤーであり、成形材料を押し出すためスクリ
ユー30に摺動自在に嵌合するプランジヤーヘツド34
と、このプランジヤーヘツド34に油圧装置38の駆動
力を伝達するプランジヤーロツド35とから成ってい
る。
【0027】プランジヤーヘツド35は、図2に示すよ
うに、先端には成形材料を送るための案内溝としてのV
字型の切欠溝36が等間隔で複数設けられている。
【0028】次に、以上のように構成される成形機の作
動について、図3及び図4によって説明する。
【0029】図3には成形材料がシリンダーに供給され
可塑化されている状態が示されており、この状態ではプ
ランジヤー33はプランジヤーヘツド34の切欠溝36
の後端がスクリユー30の先端と一致している。
【0030】この状態で、駆動歯車37の駆動によって
スクリユー30が回転するとホツパー26に入れられた
成形材料27は射出シリンダー25の中に入り、ヒータ
28で加熱されるとともにスクリユー30の羽根31に
よって混練されて可塑化されつつ前方に送られて行きス
クリユー30の先端からプランジヤーヘツド34の切欠
溝36に案内されて射出シリンダー25の先端部に溜ま
って行く。
【0031】射出シリンダー25の先端部に可塑化され
た所定量の成形材料27が溜まったならば、スクリユー
30は回転を止め動かないようにしっかりとロツクした
状態とする。
【0032】その後、図4に示すように、プランジヤー
33を油圧装置38の駆動によって前進させ、可塑化し
た成形材料27をノズル29から押し出して所定の圧力
で金型(図示せず)に射出する。
【0033】射出に際して、負圧が働いて成形材料27
が逆流しても、プランジヤーヘツド34と射出シリンダ
ー25との嵌合の寸法精度を高くしておけば切欠溝36
の所で止まるので、スクリユー30の方まで逆流して行
くことはない。このため、スクリユー30と射出シリン
ダー25との嵌合の寸法精度が多少緩くても成形材料2
7が逆流してきて、かじりが起きる心配は全くなく、こ
の嵌合の寸法精度は成形材料27に配合される粉末材料
の粒径をも加味して適当に定めれば良い。
【0034】
【発明の効果】次に、本発明の射出成形機を利用して下
に記すような条件でMIM用の成形材料の射出成形を行
った結果について説明する。 (1)成形材料 (ア)粉末材料 純鉄 (イ)粒度分布(μm,重量%) +177 ≦2 +149 ≦7 +105〜+74 55〜75 +63〜+44 10〜30 −40 5〜25 (ウ)バインダー(重量%) ポリアミド樹脂 5 APP 2.5 パラフインワツクス 5 (2)成形条件 (ア)ノズル先端温度 155℃ (イ)スクリユー回転数 150rpm. (ウ)プランジヤー射出圧力 450kg/cm.s
qr
【0035】このような条件で成形した後、成型品を切
断して内部の状況を調べたが、巣やボイドといったよう
な製品欠陥は全く認められず良好な状態であった。これ
は、従来の射出成形の際には融点の低く流動性に富んだ
パラフインワツクスを含んでいるために成形材料の激し
い逆流が起こったが、この場合は成形材料の逆流が全く
起こらなかったことを示している。また、製品欠陥が発
生しなかったもう1つの原因は、成形材料の移送がスク
リユーで行われているので可塑化の際に十分ガス抜きが
行われたためと考えられ、単なるプランジヤー型の成形
機では得られない利点が認められた。
【0036】さらに、約700シヨツトの成形を行った
後で成形機の状態を調べたが、平均粒径90μm程度の
非常に大きな粒径の粉末材料を利用しているにもかかわ
らず、全く異常は認められなかった。
【0037】以上のように、本発明は、安価に安定的に
供給される、比較的粒径が大きく、球形といった特定の
形状でない金属やセラミツクの粉末材料を利用してMI
Mによって焼結品の製造をできるようにする。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例の側断面図、
【図2】 実施例のプランジヤーの斜視図、
【図3】 実施例の成形材料の可塑化状態を示す側
断面図、
【図4】 実施例の成形材料の射出状態を示す側断
面図、
【図5】 従来のプランジヤー型成形機の側断面
図、
【図6】 従来のプランジヤー型成形機の部分側断
面図、
【図7】 従来のプランジヤープリプラ型成形機の
側断面図、
【図8】 従来のインラインスクリユー型成形機の
側断面図。
【符号の説明】
25, 射出シリンダー 26, ホツパー 27, 成形材料 28, ヒータ 29, ノズル 30, スクリユー 33, プランジヤー 34, プランジヤーヘツド 36, 切欠溝

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】射出用のノズルと成形材料供給用のホツパ
    ーとを装着するとともに外周にヒータを巻いた射出シリ
    ンダーと、この射出シリンダー内に回動自在に嵌合した
    中空の円筒状スクリユーと、この円筒状スクリユー内に
    摺動自在に嵌合したプランジヤーとより成る射出機構を
    持つことを特徴とする金属粉末射出成形機。
  2. 【請求項2】プランジヤーが先端に複数の切欠溝を設け
    られたことを特徴とする請求項1記載の金属粉末射出成
    形機。
JP4092791A 1991-02-12 1991-02-12 金属粉末射出成形機 Pending JPH051303A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101837589A (zh) * 2010-03-30 2010-09-22 上海电机学院 数控螺杆模坯成型气液电投粉机器手
JP2018536770A (ja) * 2015-10-02 2018-12-13 3ディー コントロールズ インコーポレイテッド 3次元プリンティング装置
CN114515832A (zh) * 2022-02-09 2022-05-20 杭州科技职业技术学院 一种用于金属粉末注射成型生产的一体化设备
CN120325970A (zh) * 2025-05-19 2025-07-18 南京十精科技有限公司 一种基于mim的金属粉末成型注塑设备及注塑工艺

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JP2018536770A (ja) * 2015-10-02 2018-12-13 3ディー コントロールズ インコーポレイテッド 3次元プリンティング装置
CN114515832A (zh) * 2022-02-09 2022-05-20 杭州科技职业技术学院 一种用于金属粉末注射成型生产的一体化设备
CN120325970A (zh) * 2025-05-19 2025-07-18 南京十精科技有限公司 一种基于mim的金属粉末成型注塑设备及注塑工艺
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