CN109590446B - 金属注射成型机 - Google Patents

Abstract

本发明提供在比液相线温度低的温度下也能够对镁合金稳定地进行注射成型的金属注射成型机。防逆流装置(12)包含：螺杆(6)前端的按压件(14)、螺杆头(15)及防逆流环(16)，防逆流环(16)被螺杆头(15)的轴部(21)插通。在计量时防逆流环(16)与螺杆头(15)的头部(22)抵接，熔融的镁合金依次流过形成于加热圆筒(4)的内孔(24)与按压件(14)之间的第一流路(31)、形成于按压件(14)与防逆流环(16)之间的第二流路(32)、轴部(21)与防逆流环(16)之间的第三流路(33)及在头部(22)由缺口、贯通孔(27)等形成的第四流路(34)。本发明构成为，第二～第四流路各自的截面积等于或大于第一流路(31)的截面积。

Description

金属注射成型机

技术领域

本发明涉及将镁合金作为注射材料而成型出金属成型件的金属注射成型机。

背景技术

有各种由镁合金成型出金属成型件的方法，作为广泛实施的方法公知有压铸成型法。压铸成型法有冷室方式和热室方式，在冷室方式中从形成于注射装置的套筒注入熔融的镁合金，驱动柱塞而向模具注射，在热室方式中在由熔融的镁合金充满的熔融炉中放入所谓的鹅颈形管而供给镁合金并驱动柱塞而向模具注射。也就是说，在压铸成型法中，通过任一个方式均需要将镁合金完全熔融。因此，例如若为通用的镁合金的、熔点为595℃的AZ91D，则必须加热至比上述熔点高很多的温度，例如加热至650～670℃。这样在压铸成型法中，为了将镁合金完全熔融而需要使其成为高温，因此在凝固时产生一定程度的收缩。由此也存在以下缺点：容易发生产生缩孔或产生气体夹入的所谓的铸造缺陷。

相对于这样的压铸成型法，也公知有通过直列螺杆式注射成型机使镁合金熔融并向模具注射而进行成型的注射成型法。对于直列螺杆式的注射成型机而言，注射装置包含加热圆筒及在该加热圆筒内以能够被沿着旋转方向和轴向驱动的方式设置的螺杆，将金属作为注射材料的注射成型机被称为金属注射成型机。例如，如专利文献1、2等那样，本申请的申请人提出了与金属注射成型机相关的各种技术，但当通过金属注射成型机将镁合金熔融时，能够以较低的温度进行熔融并向模具注射。具体而言，能够在液相线温度附近或者比该液相线温度低温的580℃熔融成半熔融状态，并进行注射。

现有技术文献

专利文献1：日本特开平8-281413号公报

专利文献2：日本特开2003-94159号公报

发明内容

发明所要解决的课题

若在由镁合金获得成型件时实施通过金属注射成型机进行注射的注射成型法，则能够在液相线温度附近熔融而进行注射，因此也就是说能够以较低的温度熔融而进行注射，因此凝固时的收缩率小，能够抑制铸造缺陷的产生。另外，成型件的变形较小，因此可得到精度较高的成型件。即，作为由镁合金获得成型件的方法，可以说注射成型法优点很多。然而也存在待解决的问题。具体而言，当以液相线以下的温度反复进行成型时流动性变差，经过防逆流装置时的流动阻力增加，由此成型稳定性下降。在以高温熔融而进行注射的情况下即使反复进行成型也几乎不会产生成型不良，但在以比液相线温度低的温度熔融而进行注射的情况下容易产生成型不良。根据本发明者的调查，知道了在产生成型不良时，在螺杆的防逆流阀附近，未熔融状态的镁的金属粒子堆积而堵住熔融的金属进行流动的流路。在通过镁合金进行注射成型时，为了减小凝固时的收缩率而要求以较低的温度熔融而进行注射，尤其是在那样的情况下成型不稳定。

本发明的目的在于提供解决上述那样的问题点的金属注射成型机，具体而言，目的在于提供尽管以液相线温度附近或比液相线温度低的温度使镁合金熔融而进行注射，但反复实施成型循环也不易于产生成型不良的金属注射成型机。

用于解决课题的技术方案

本发明为了实现上述目的，包含加热圆筒和螺杆的金属注射成型机构成为在防逆流装置具有特征的金属注射成型机。防逆流装置包含：按压件，设置于螺杆的前端；螺杆头，固定于按压件；及防逆流环。并且，螺杆头包含预定直径的轴部和头部，防逆流环相对于加热圆筒的内孔而确保液密性地进行滑动并且被轴部插通。在计量时，防逆流环与头部抵接，熔融的镁合金依次流过形成于加热圆筒的内孔与按压件之间的第一流路、形成于按压件与防逆流环之间的第二流路、形成于轴部与防逆流环之间的第三流路及形成于头部中的第四流路流动。本发明构成为，第二～第四流路各自的截面积与第一流路的截面积相等或大于该第一流路的截面积。

于是，为了实现上述目的，技术方案1记载的发明是一种金属注射成型机，包含加热圆筒及在该加热圆筒内以能够被沿着旋转方向和轴向驱动的方式设置的螺杆，上述金属注射成型机注射镁合金，上述金属注射成型机的特征在于，在上述螺杆的前端设置有防逆流装置，该防逆流装置包含：按压件，设置于上述螺杆的前端；螺杆头，固定于上述按压件；及防逆流环，上述螺杆头包含固定于上述按压件的预定直径的轴部及与该轴部连接的头部，上述防逆流环相对于上述加热圆筒的内孔而确保液密性地进行滑动并且被上述轴部插通，在计量时，上述防逆流环与上述头部抵接，熔融的镁合金依次流过形成于上述加热圆筒的上述内孔与上述按压件之间的第一流路、形成于上述按压件与上述防逆流环之间的第二流路、形成于上述轴部与上述防逆流环之间的第三流路及形成于上述头部中的第四流路并在上述螺杆的前端被进行计量，上述第二流路、上述第三流路、上述第四流路各自的截面积与上述第一流路的截面积相等或大于上述第一流路的截面积。

发明效果

根据以上，本发明的金属注射成型机构成为，包含加热圆筒及在该加热圆筒内以能够被沿着旋转方向和轴向驱动的方式设置的螺杆，并注射镁合金。在螺杆的前端设置有防逆流装置，防逆流装置包含：按压件，设置于螺杆的前端；螺杆头，固定于按压件；及防逆流环，螺杆头包含固定于按压件的预定直径的轴部和与该轴部连接的头部，防逆流环相对于加热圆筒的内孔而确保液密性地进行滑动并且被有轴部插通。并且，在计量时，防逆流环与头部抵接，熔融的镁合金依次流过形成于加热圆筒的内孔与按压件之间的第一流路、形成于按压件与防逆流环之间的第二流路、形成于轴部与防逆流环之间的第三流路及形成于头部的第四流路并在螺杆的前端被计量。本发明构成为，第二～第四流路各自的截面积与第一流路的截面积相等或大于该第一流路的截面积。也就是说，流路的截面积在上游和下游相等，或者下游侧更大。因此，即使镁合金以液相线温度以下的比较低的温度熔融而成为半熔融状态，粒子状的固体的镁合金也与熔融的镁合金一起顺利地流动并被计量。也就是说，粒子状的固体的镁合金在防逆流装置中未堆积。因此，即使反复实施成型循环也不会产生成型不良。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的金属注射成型机的主视剖视图。

图2是放大表示本发明的实施方式的金属注射成型机的一部分、即防逆流装置附近的主视剖视图。

图3是将通过本发明的实施方式的金属注射成型机成型出的由镁合金构成的成型件切断的截面的放大照片。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行说明。本发明的实施方式的金属注射成型机1由图1所示的注射装置2及未图示的合模装置等构成。注射装置2包含加热圆筒4及在该加热圆筒4内以能够被沿着旋转方向和轴向驱动的方式设置的本实施方式的螺杆6。在加热圆筒4上，在其后方设置有料斗7，而向加热圆筒4内供给镁合金的片状原料。并且，在加热圆筒2的前端设置有注射喷嘴8，在图1中虽未示出，但在加热圆筒2的外周面设置有多个加热器，对加热圆筒2进行加热。螺杆6由预定的驱动机构10而沿着旋转方向和轴向进行驱动。

本实施方式的金属注射成型机1在设置于螺杆6的防逆流装置12具有特征。如图2所放大示出的那样，防逆流装置12包含：固定于螺杆6的前端的按压件14、螺杆头15及防逆流环16。按压件14的上游侧成为高度较低的圆柱部18，下游侧成为呈锥状地直径缩小的圆锥部19。螺杆头15包含预定直径的轴部21及固定于该轴部21的头部22。螺杆头15通过该轴部21固定于按压件14而安装于螺杆6。防逆流环16形成为筒状，被螺杆头15的轴部21插通，该防逆流环16的外周面相对于加热圆筒4的内孔24而确保液密性地进行滑动。防逆流环16在接近按压件14的部分形成有锥形面25，在注射时防逆流环16在该锥形面25被按压件14的圆锥部19按压。也就是说，落座于按压件14的圆锥部19。另一方面，在计量时防逆流环16与螺杆头15的头部22抵接。在螺杆头15的头部22上形成有多个缺口或者多个贯通孔27，即使防逆流环16与头部22抵接也可确保接下来进行说明的第四流路34。

在计量时，防逆流环16与螺杆头15的头部22抵接，但熔融的镁合金经由接下来的多个流路而向螺杆6的前端输送。首先，防逆流装置12的最上游的流路是形成于按压件14与加热圆筒4的内孔24之间的第一流路31。在本实施方式中，按压件14具备圆柱部18，因此第一流路31成为圆柱部18的外周面与内孔24之间的环状的流路。在这样的第一流路31的下游侧形成有第二流路32。第二流路32形成于按压件14的圆锥部19与防逆流环16的锥形面25之间。在该第二流路32的下游侧形成有第三流路33。第三流路33形成于螺杆头15的轴部21与防逆流环16之间，成为圆筒状。第四流路34是形成于螺杆头15的头部22中的流路，且由多个缺口或者多个贯通孔27构成。镁合金流过第四流路34而在螺杆6的前端被计量。

在本实施方式的金属注射成型机1中，上述第一～第四流路31、32、…的截面积的关系具有特征。具体而言，第二～第四流路32、33、34的截面积，更详细而言与液流方向垂直的面的截面积与第一流路31的截面积实质上相等或者大于第一流路31的截面积。另外，第四流路34由多个缺口或者多个贯通孔27构成，但其截面积是它们的合计的截面积。第一～第四流路31、32、…的截面积的关系如上所述，但在以往的金属注射成型机中，轴部21的直径比较大，第三流路33的截面积比第一流路31的截面积小约1/2。因此在以往的金属注射成型机中，粒状的固体的镁合金有时在防逆流装置12处堆积。与此相对，在本实施方式的金属注射成型机1中，流路的截面积在防逆流装置12中从上游至下游相等，或者其他流路的截面积比第一流路31大，因此即使粒状的固体的镁合金与熔融的镁合金一起流动，粒状的固体的镁合金也不会在防逆流装置12内堆积。也就是说，在计量中不产生问题。当将镁合金以液相线温度的附近或比液相线温度低温熔融而进行注射时，成型件的收缩率较小，从而优选，但本实施方式的金属注射成型机1即使像这样以较低温进行熔融也不会使粒状的固体的镁合金在防逆流装置12处堆积，从而能够良好地进行计量。

实施例1

为了确认本实施方式的金属注射成型机1与以往的金属注射成型机相比，计量稳定，不易于产生成型不良，进行了实验。

实验内容：

作为本发明的实施例的金属注射成型机1，采用加热圆筒4的内径为51mm的金属注射成型机的机种，以使第一～第四流路31、32、…的截面积的比例成为以下的表1那样的方式制造防逆流装置12并将该防逆流装置12安装于螺杆6。即，使第二、第三、第四流路32、33、34各自的截面积相对于第一流路31的截面积成为1.03倍、1.13倍、1.11倍。其中，关于第二流路32，设为液流方向与圆锥部19的圆锥面平行，而对其截面积进行计算。具体而言，圆锥部19的圆锥面的一个端部连接于圆柱部18，并且另一个端部连接于轴部21，但考虑从距上述两端部等距离的位置，也就是说从圆锥面的中央的位置相对于圆锥面垂直地延伸而到达锥形面25的截面，将该截面的面积作为第二流路32的截面积来计算。

表1：

作为比较例而准备同机种的金属注射成型机，将以往的防逆流装置安装于螺杆。在以往的防逆流装置中，第二、第三、第四流路各自的截面积如表1所示那样，相对于第一流路的截面积而成为0.97倍、0.50倍、0.63倍。

在本发明的实施例的金属注射成型机1和比较例的金属注射成型机中分别将镁合金AZ91D作为材料进行熔融并注射，成型出100mm×200mm×2mm的平板成型件。另外，如表2那样对加热圆筒4的设定温度赋予各种温度，在各个温度下各成型出50个平板成型件。表2示出其结果。在表2中○表示成型的所有成型件为正常，△表示在几个成型件中产生了成型不良，×表示实质上无法进行成型。

研究：镁合金AZ91D的熔点为595℃，认为在600℃实质上完全熔融地进行注射。在该温度下，在本发明的实施例的金属注射成型机1和比较例的金属注射成型机中均能够正常地实施成型。590℃是比液相线温度稍低的温度，但在该温度下，在本发明的实施例的金属注射成型机1和比较例的金属注射成型机中均能够正常地实施成型。可推断为这是由于：成为仅比液相线温度稍低的温度，因此熔融的镁合金中粒状的固体的镁合金即使存在也很少，从而在防逆流装置12不发生堆积。当将加热圆筒4的温度设定为580℃而进行成型时，在比较例的金属注射成型机中一部分产生成型不良。对比较例的金属注射成型机的防逆流装置进行了调查，发现了粒状的固体的镁合金的堆积。与此相对，在本发明的实施例的金属注射成型机1中能够正常地进行成型。也就是说，认为在防逆流装置12中没有堆积。当将加热圆筒4的设定温度设为575℃进行成型时，在比较例的金属注射成型机中实质上无法进行成型，但在本发明的实施例的金属注射成型机1中能够正常地进行成型。将该在575℃下在本发明的实施例的金属注射成型机1中成型出的平板成型件切断，图3表示拍摄其截面而得到的照片。在成型件中包含很多粒状的镁合金，但它们以固体的状态与熔融的镁合金一起被注射。能够确认镁合金在半熔融状态下被注射。即使将加热圆筒4的设定温度设为570℃，在本发明的实施例的金属注射成型机1中也能够正常地成型出成型件，在设为565℃时，一部分发现成型不良。根据以上的实验，能够确认：本发明的实施方式的金属注射成型机1即使在通过以往的注射成型机难以进行注射成型的较低温度下，也能够使镁合金成为半熔融状态而稳定地进行注射，从而能够成型出良好的成型件。

附图标记说明

1...金属注射成型机；2...注射装置；4...加热圆筒；6...螺杆；7...料斗；8...注射喷嘴；12...防逆流装置；14...按压件；15...螺杆头；16...防逆流环；18...圆柱部；19...圆锥部；21...轴部；22...头部；24...内孔；25...锥形面；31...第一流路；32...第二流路；33...第三流路；34...第四流路。

Claims (1)

1.一种金属注射成型机，包含加热圆筒及在该加热圆筒内以能够被沿着旋转方向和轴向驱动的方式设置的螺杆，所述金属注射成型机注射镁合金，所述金属注射成型机的特征在于，

在所述螺杆的前端设置有防逆流装置，

该防逆流装置包含：按压件，设置于所述螺杆的前端；螺杆头，固定于所述按压件；及防逆流环，所述螺杆头包含固定于所述按压件的预定直径的轴部及与该轴部连接的头部，所述防逆流环相对于所述加热圆筒的内孔而确保液密性地进行滑动并且被所述轴部插通，

在计量时，在所述防逆流环与所述头部抵接的状态下熔融的镁合金流过所述防逆流装置而在所述螺杆的前端被进行计量时，熔融的镁合金依次流过位于所述防逆流装置的最上游且形成于所述加热圆筒的所述内孔与所述按压件之间的第一流路、位于该第一流路的下游且形成于所述按压件与所述防逆流环之间的第二流路、位于该第二流路的下游且形成于所述轴部与所述防逆流环之间的第三流路及位于该第三流路的下游且形成于所述头部中的第四流路，

所述第二流路、所述第三流路、所述第四流路各自的截面积与所述第一流路的截面积相等或大于所述第一流路的截面积。

Images