JP2000197955A - Injection-molding method for metallic member - Google Patents

Injection-molding method for metallic member

Info

Publication number
JP2000197955A
JP2000197955A JP37068698A JP37068698A JP2000197955A JP 2000197955 A JP2000197955 A JP 2000197955A JP 37068698 A JP37068698 A JP 37068698A JP 37068698 A JP37068698 A JP 37068698A JP 2000197955 A JP2000197955 A JP 2000197955A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
injection
molten metal
solid phase
molding
injection molding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP37068698A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3369993B2 (en
Inventor
Kazuo Sakamoto
和夫 坂本
Yukio Yamamoto
幸男 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
Priority to JP37068698A priority Critical patent/JP3369993B2/en
Publication of JP2000197955A publication Critical patent/JP2000197955A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3369993B2 publication Critical patent/JP3369993B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an injection-molding method, with which the necessary molten metal fluidity can surely be obtd. in the suitable injection-molding condition without excessively raisin the temp. of a mold, in case of molding a metallic member with a semi-molten injection-molding method. SOLUTION: In the injection-molding method for metallic member by injection-filling the molten metal into a molding cavity in the mold from an injection nozzle in the semi-molten state so as to obtain the molded product, the injecting molding is executed by setting so that a product (Fs×ds) of a solid phase ratio (Fs [%]) of the molten metal in the semi-molten state and an average solid phase diameter (ds [μm]) becomes <=4000.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、軽金属等の金属
溶湯をその融点未満の半溶融状態で射出ノズルから成形
型の成形キャビティ内に射出充填して成形品を得る金属
部材の射出成形方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an injection molding method of a metal member for obtaining a molded product by injecting a molten metal such as a light metal in a semi-molten state having a melting point lower than its melting point from an injection nozzle into a molding cavity of a molding die. .

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、マグネシウム(以下、適宜、そ
の元素記号Mgで表示する。)及びその合金あるいはア
ルミニウム(以下、適宜、その元素記号Alで表示す
る。)及びその合金などの軽金属を材料とした金属部材
の製造方法として、金属溶湯を(基本的にはその融点未
満の)半溶融状態で射出ノズルから成形型の成形キャビ
ティ内に射出充填して成形品を得るようにした、いわゆ
る半溶融射出成形方法は、従来、公知である(例えば、
特公平2−15620号公報参照)。
2. Description of the Related Art For example, light metals such as magnesium (hereinafter, appropriately denoted by its element symbol Mg) and its alloy or aluminum (hereinafter, appropriately denoted by its element symbol: Al) and its alloy are used as materials. As a method of manufacturing a metal member, a so-called semi-molten product is obtained by injection-filling a molten metal in a semi-molten state (essentially less than the melting point) from an injection nozzle into a molding cavity of a mold. Injection molding methods are conventionally known (for example,
Japanese Patent Publication No. 15620/1990).

【0003】この半溶融射出成形法は、例えばダイキャ
スト法などの鋳造法に比べた場合、作業環境面では比較
的クリーン(清浄)で安全性もより高く、また、品質面
においても高精度で均質な軽金属成形品を得ることがで
きるプロセスとして知られている。また、溶湯温度(以
下、完全に溶融した状態ではなく半溶融状態のものであ
っても「溶湯」と称する。)が低いので、所謂「バリ」
が出にくく高速および/または高圧での射出にも適して
おり、生産性の向上を図る上でも有利である。
[0003] The semi-solid injection molding method is relatively clean (clean) in terms of working environment and higher in safety than the casting method such as a die casting method, and has high precision in quality. It is known as a process capable of obtaining a homogeneous light metal molded product. In addition, since the temperature of the molten metal (hereinafter, also referred to as “molten metal” even if it is in a semi-molten state rather than a completely molten state) is low, so-called “burr”
This is suitable for high-speed and / or high-pressure injection, which is advantageous in improving productivity.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記半溶融
射出成形法の場合、例えば所謂コールドチャンバ式のダ
イキャスト法と比較して、上述のように溶湯温度が低
く、また、溶湯を成形型内に供給する供給部分(射出ノ
ズル)についても、通常、その先端部を絞って内径が小
さくなるように設定されている。このため、成形キャビ
ティの容積が大きくなるほど、その全体にわたって均一
に溶湯を充填することが難しくなり、特に、一定以上の
大型の成形品を製造する場合には一般に不利である。
However, in the case of the above-mentioned semi-solid injection molding method, the temperature of the molten metal is lower than that of the so-called cold chamber type die casting method. Also, the supply portion (injection nozzle) for supplying to the nozzle is usually set so that the inner diameter is reduced by narrowing the tip. For this reason, as the volume of the molding cavity increases, it becomes more difficult to uniformly fill the molten metal throughout the cavity, and this is generally disadvantageous particularly when a large-sized molded product having a certain size or more is manufactured.

【0005】尚、本明細書中において、(一定以上の)
「大型の成形品」とは、「その成形品の投影図に外接す
る円の直径(D)が最大値(Da)になるように投影し
たときの当該最大値(Da)が300[mm](ミリメ
ートル)以上であるもの」を指称するものとする。成形
品のサイズがこれよりも小さい場合には、成形機のシリ
ンダ温度や成形型の温度(型温)などの温度条件および
射出圧力や射出速度等の射出条件などを適宜調整するこ
とにより、成形キャビティ全体にわたって溶湯を均一に
射出充填して健全な成形品(つまり、欠陥が少なく所定
の機械的性質を備えた高品質の成形品)を得ることは比
較的容易であるが、成形品のサイズが上記の程度以上の
場合には、温度条件や射出条件などの調整だけでは、健
全な成形品を安定して得ることは一般に難しい。
[0005] In the present specification, (over a certain level)
"Large molded product" means that the maximum value (Da) when the diameter (D) of the circle circumscribing the projected view of the molded product is the maximum value (Da) is 300 [mm]. (Millimeters) or more. " If the size of the molded product is smaller than this, the molding condition is adjusted by appropriately adjusting the temperature conditions such as the cylinder temperature of the molding machine and the temperature of the molding die (mold temperature) and the injection conditions such as the injection pressure and the injection speed. Although it is relatively easy to inject the molten metal uniformly over the entire cavity to obtain a sound molded product (that is, a high-quality molded product having few defects and predetermined mechanical properties), the size of the molded product is relatively easy. Is more than the above, it is generally difficult to stably obtain a sound molded product only by adjusting the temperature conditions, the injection conditions, and the like.

【0006】また、半溶融射出成形法の場合、射出ノズ
ルから型内への1回(1ショット)の射出が終って次回
(次ショット)の射出が行われるまでの間に、射出ノズ
ルの溶湯供給経路内の金属溶湯が冷やされてノズル先端
側に凝固部分(所謂、コールドプラグ)や固相率の高い
高固相部分が生じる。そして、次ショットの射出時に、
このコールドプラグや高固相部分が含まれた状態で金属
溶湯の射出充填が行われると、成形品の材料組織中に局
部的な不均一部分(つまり、固相率が周囲の部分に比し
て一定以上高い部分)が含まれることとなり、その機械
的特性が大きく損なわれるという問題がある。
In the case of the semi-molten injection molding method, the molten metal of the injection nozzle is provided between the end of one (one shot) injection from the injection nozzle and the next (next shot) injection. The molten metal in the supply path is cooled, and a solidified portion (a so-called cold plug) or a high solid phase portion having a high solid phase ratio is generated at the nozzle tip side. And at the time of the injection of the next shot,
When the molten metal is injected and filled with the cold plug and the high solid phase portion included, local unevenness in the material structure of the molded product (that is, the solid phase ratio is lower than that of the surrounding portion) Portion that is higher than a certain level), and the mechanical properties thereof are greatly impaired.

【0007】尚、本明細書において、「固相」とは「金
属溶湯が半溶融状態である場合において溶融されずに固
体状態を維持している部分」を言い、また、「液相」と
は「完全に溶融されて液体状態となっている部分」を言
う。上記「固相」は、射出後の成形品の凝固組織を観察
することにより、「半溶融の金属溶湯状態で溶融されず
に固体状態を維持していた部分」として、「半溶融の金
属溶湯状態で完全に溶融されて液体状態となっていた」
液相部分とは、容易に識別することができる。成形品に
ついて「固相」という場合は、「半溶融の金属溶湯状態
で溶融されずに固体状態を維持していた(固相であっ
た)部分」を言う。また、本明細書において、「固相
率」とは、「半溶融状態の金属溶湯において溶湯全体
(固相+液相)に対する固相の割合」を言い、射出後の
成形品の凝固組織を観察することにより、観察領域全体
に対する「固相」であった部分の割合(面積比率)とし
て、数値的に求めることができる。
[0007] In this specification, the term "solid phase" refers to "a portion which is not melted and remains in a solid state when the molten metal is in a semi-molten state". Refers to "a part which is completely melted and is in a liquid state". By observing the solidified structure of the molded article after injection, the “solid phase” is referred to as a “part that has been maintained in a solid state without being melted in a semi-molten molten metal state”. It was completely melted and in a liquid state. ''
The liquid phase part can be easily identified. When the molded article is referred to as a “solid phase”, it refers to “a part that was maintained in a solid state without being melted in a semi-molten molten metal (solid phase)”. Further, in the present specification, the “solid phase ratio” refers to “the ratio of the solid phase to the entire molten metal (solid phase + liquid phase) in the metal melt in a semi-molten state”. By observing, the ratio (area ratio) of the portion that was the “solid phase” to the entire observation region can be obtained numerically.

【0008】更に、本明細書において、射出されるべき
原料の金属溶湯について「半溶融状態」とは、基本的に
は、「固体状態の原料(固相)と溶融して液体状態とな
った原料(液相)とが共存している状態」を言い、通
常、原料をその融点未満に加熱することによって得られ
る状態である。但し、溶湯の温度が実質的にその融点も
しくは融点直上で、固相率が実質的に0(零)%に等し
い場合も、この「半溶融状態」に含まれるものとする。
尚、金属溶湯自体がこのような実質的に固相率0%の場
合でも、現実の射出成形工程を考えれば、上述のよう
に、射出ノズルの溶湯供給経路内には所謂コールドプラ
グや固相率の高い高固相部分が生じるので、実際に成形
キャビティ内に射出される溶湯には、不可避的に固相部
分が含まれることになる。
Further, in the present specification, the "semi-molten state" of a molten metal as a raw material to be injected basically means that "a raw material in a solid state (solid phase) is melted into a liquid state. "The state in which the raw material (liquid phase) coexists", which is usually a state obtained by heating the raw material to a temperature lower than its melting point. However, a case where the temperature of the molten metal is substantially at or just above the melting point and the solid phase ratio is substantially equal to 0 (zero)% is also included in the “semi-molten state”.
Incidentally, even when the molten metal itself has such a solid phase ratio of substantially 0%, considering the actual injection molding process, a so-called cold plug or solid phase is provided in the molten metal supply path of the injection nozzle as described above. Since a high solid phase portion having a high rate is generated, the molten metal actually injected into the molding cavity inevitably contains the solid phase portion.

【0009】このため、例えば、特開平9−38758
号公報に示されているように、成形型の射出ノズルに対
向する部位に凹部(所謂、プラグキャッチャ)を設けて
おき、射出ノズルから成形型内に金属溶湯を射出する際
には、主として射出ノズルの先端側に存在するコールド
プラグや高固相部分が上記プラグキャッチャ内に捕捉さ
れ収納されるようにすることにより、次ショットの成形
品中に上記コールドプラグや高固相部分の混入による材
料組織上の局部的な不均一が生じることを防止すること
が考えられる。しかしながら、この場合でも、コールド
プラグ及び/又は高固相部分の混入防止効果は、上記プ
ラグキャッチャのサイズ等をどのように設定するかよっ
て大きな差が生じる。
For this reason, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-38758
As shown in the publication, a concave portion (a so-called plug catcher) is provided in a portion facing an injection nozzle of a molding die, and when the molten metal is injected from the injection nozzle into the molding die, the injection is mainly performed. The cold plug and the high solid phase portion existing on the tip side of the nozzle are captured and stored in the plug catcher, so that the material due to the mixing of the cold plug and the high solid phase portion in the molded product of the next shot is obtained. It is conceivable to prevent the occurrence of local unevenness on the tissue. However, even in this case, the effect of preventing the cold plug and / or the high solid phase portion from being mixed has a large difference depending on how the size and the like of the plug catcher are set.

【0010】更に、成形品が周囲の部位よりも肉厚が大
きい厚肉部を有している場合、この部分的に体積が大き
い厚肉部では、金属溶湯の凝固時に所謂「引け」が生じ
易く、このため、得られた成形品に引け巣の欠陥が生じ
易いという問題がある。
Further, when the molded product has a thick portion having a larger thickness than the surrounding portion, a so-called "shrinkage" occurs when the molten metal solidifies in the partially thick portion. Therefore, there is a problem that a defect of a shrinkage cavity easily occurs in the obtained molded article.

【0011】ところで、半溶融射出成形法では、良好な
射出成形を行い健全な成形品を得る上で、金属溶湯の流
動性を確保することが非常に重要である。特に、一定以
上の「大型の成形品」を射出成形する場合には、上述の
ように、成形キャビティ全体にわたって金属溶湯を均一
に射出充填することが難しいので、溶湯の流動性の良し
悪しは成形品の品質に直接的な影響を及ぼすことにな
る。
In the semi-solid injection molding method, it is very important to ensure the fluidity of the molten metal in order to perform good injection molding and obtain a sound molded product. In particular, when injection molding a "large molded product" of a certain size or more, as described above, it is difficult to uniformly inject and fill the molten metal throughout the molding cavity. This has a direct effect on the quality of the product.

【0012】この金属溶湯の流動性は例えば成形型の温
度(型温)を上げることによって高めることができるの
であるが、型温の調整のみによって溶湯の流動性を確保
しても良好な成形品を得ることは一般に難しい。すなわ
ち、型温の上昇によって金属溶湯の流動性確保を図った
場合には、一般に溶湯の凝固にそれだけ長く時間が掛か
るので成形サイクルタイムが長くなるという生産効率上
の問題があり、更に、型温を上げ過ぎた場合には、「バ
リ」が多くなる、あるいは成形型の型合わせ面から溶湯
が漏れ易くなる、などの不具合を招来する惧れもある。
The fluidity of the molten metal can be increased by, for example, increasing the temperature of the mold (mold temperature). However, even if the fluidity of the molten metal is ensured only by adjusting the mold temperature, a good molded product can be obtained. It is generally difficult to get. That is, when the fluidity of the molten metal is ensured by increasing the mold temperature, there is a problem in terms of production efficiency that the molding cycle time is generally increased because solidification of the molten metal takes much longer time. If the value is too high, there is a fear that inconveniences such as an increase in “burrs” or an increase in the tendency of the molten metal to leak from the mating surface of the molding die may occur.

【0013】半溶融状態の金属溶湯の流動性にはその溶
湯の固相率が大きな影響を及ぼすものと考えられる。こ
の固相率は、上述の定義から明らかなように、射出成形
機のシリンダ温度および/または金型温度などの温度条
件を含めて種々の射出成形条件が織り込まれた結果とし
て得られるものであるので、この固相率の大小で金属溶
湯の流動性の良否を評価することができれば、非常に簡
潔で実用性の高い指標が得られることになる。そして、
かかる指標を用いて好適な条件範囲を設定することによ
り、型温を過度に上げることなく好適な射出成形条件下
で、所要の溶湯流動性を確実に得ることが可能になる。
It is considered that the fluidity of a molten metal in a semi-molten state is greatly affected by the solid fraction of the molten metal. This solid fraction is obtained as a result of incorporating various injection molding conditions including temperature conditions such as a cylinder temperature and / or a mold temperature of an injection molding machine, as apparent from the above definition. Therefore, if the quality of the fluidity of the molten metal can be evaluated based on the magnitude of the solid phase ratio, a very simple and highly practical index can be obtained. And
By setting a suitable condition range using such an index, it is possible to reliably obtain a required molten metal fluidity under suitable injection molding conditions without excessively increasing the mold temperature.

【0014】しかしながら、実際には、固相率のみと流
動長との関係を調べると、図14のグラフに示すよう
に、固相率を変化(約2〜45[%]の間で変化)させ
た場合の流動長[m](メートル)の変化は極めて不規
則であり、両者の間に有為な相関関係は認められなかっ
た。
However, when the relationship between only the solid fraction and the flow length is actually examined, as shown in the graph of FIG. 14, the solid fraction changes (changes between about 2-45 [%]). The change in the flow length [m] (meter) in the case of being made was extremely irregular, and no significant correlation was observed between the two.

【0015】この発明は、半溶融射出成形法により金属
部材を成形する際の上記諸問題に鑑みてなされたもの
で、型温を過度に上げることなく好適な射出成形条件下
で所要の溶湯流動性を確実に得ることができ、また成形
品中へのコールドプラグ及び/又は高固相部分の混入を
より効果的に防止でき、更には厚肉部での引け巣の発生
を有効に防止できるようにすることを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems in molding a metal member by a semi-solid injection molding method, and is intended to provide a required molten metal flow under suitable injection molding conditions without excessively increasing the mold temperature. Properties can be reliably obtained, and the incorporation of a cold plug and / or a high solid phase portion into a molded product can be more effectively prevented, and furthermore, the occurrence of shrinkage cavities in a thick portion can be effectively prevented. The purpose is to be.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本願発明者は、上記の技
術的課題に鑑みて鋭意研究を積み重ねた結果、半溶融状
態の金属溶湯の固相率だけでなく平均固相径をも考慮
し、両者を組み合わせた指標とする(具体的には両者掛
け合わせた「積」を指標とする)ことにより、この指標
と金属溶湯の流動性(流動長)との間に高い相関関係が
得られること、また、上記プラグキャッチャの深さと直
径の設定を工夫することにより、成形品中へのコールド
プラグ及び/又は高固相部分の混入防止について高い効
果がより確実に得られることを見出した。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have made intensive studies in view of the above technical problems, and as a result, have considered not only the solid phase ratio of the molten metal in the semi-molten state but also the average solid phase diameter. By using the index as a combination of the two (specifically, using the product multiplied by the two as an index), a high correlation is obtained between the index and the fluidity (flow length) of the molten metal. In addition, it has been found that by devising the setting of the depth and diameter of the plug catcher, it is possible to more reliably obtain a high effect of preventing the cold plug and / or the high solid phase portion from being mixed into the molded product.

【0017】尚、本明細書において、「平均固相径」と
は、「半溶融状態の金属溶湯において溶融されずに固体
状態を維持している部分の等価円の直径の平均値」を言
う。この「平均固相径」は、射出後の成形品の凝固組織
を観察することにより、「半溶融の金属溶湯状態で溶融
されずに固体状態を維持していた部分の等価円の直径の
平均値」として計測することができる。
In the present specification, the term "average solid phase diameter" refers to "the average value of the diameters of equivalent circles of portions of a semi-molten metal that are not melted and remain in a solid state". . This “average solid phase diameter” is obtained by observing the solidification structure of the molded article after injection, and calculating the “average of the equivalent circle diameter of the portion of the semi-molten metal that was not melted and maintained in the solid state. Value can be measured.

【0018】そこで、本願の請求項1の発明(以下、第
1の発明という)に係る金属部材の射出成形方法は、金
属溶湯を半溶融状態で射出ノズルから成形型の成形キャ
ビティ内に射出充填して成形品を得るようにした金属部
材の射出成形方法であって、上記半溶融状態の金属溶湯
の固相率(Fs[%])と平均固相径(ds[μm])の
積(Fs×ds)が4000以下となるように設定して射
出成形を行うことを特徴としたものである。
Therefore, the method of injection molding a metal member according to the invention of claim 1 of the present application (hereinafter referred to as the first invention) is a method of injection filling a molten metal in a semi-molten state from an injection nozzle into a molding cavity of a molding die. A method of injection molding a metal member to obtain a molded product, wherein the product of the solid phase ratio (Fs [%]) of the molten metal in the semi-molten state and the average solid phase diameter (ds [μm]) is obtained. Fs × ds) is set to be 4000 or less, and injection molding is performed.

【0019】ここに、上記固相率Fsと平均固相径dsの
積(Fs×ds)の上限値を4000としたのは、両者の
積(Fs×ds)がこの値を下回ると、金属溶湯の流動性
の低下の程度が大きくなり、所要の流動性を安定して確
保することが難しくなるからである。
The reason why the upper limit of the product (Fs × ds) of the solid phase ratio Fs and the average solid phase diameter ds is set to 4000 is that if the product (Fs × ds) of both falls below this value, the metal This is because the degree of decrease in the fluidity of the molten metal increases, and it becomes difficult to stably secure the required fluidity.

【0020】また、本願の請求項2に係る発明(以下、
第2の発明という)は、上記第1の発明において、上記
成形品は、その投影図に外接する円の直径(D)が最大
値(Da)になるように投影したときの当該最大値(D
a)が300[mm](ミリメートル)以上のものであ
ることを特徴としたものである。
Further, the invention according to claim 2 of the present application (hereinafter referred to as “the invention”)
According to the second aspect, in the first aspect, the molded product is formed by projecting the diameter (D) of a circle circumscribing the projected view to the maximum value (Da). D
a) is not less than 300 [mm] (millimeter).

【0021】ここに、上記外接円の最大値Daの下限値
を300[mm]としたのは、最大値Daがこの値未満
の場合(すなわち、本願で言う「大型の成形品」に該当
しない場合)には、成形機のシリンダ温度や成形型の温
度(型温)などの温度条件および射出圧力や射出速度等
の射出条件などを適宜調整することにより、成形キャビ
ティ全体にわたって溶湯を均一に射出充填して健全な成
形品(つまり、欠陥が少なく所定の機械的性質を備えた
高品質の成形品)を得ることは比較的容易であるが、成
形品の上記外接円の最大値Daが300[mm]以上の
場合(すなわち、本願で言う「大型の成形品」に該当す
る場合)には、温度条件や射出条件などの調整だけでは
健全な成形品を安定して得ることが一般に難しいことに
よる。
Here, the lower limit of the maximum value Da of the circumscribed circle is set to 300 [mm] when the maximum value Da is less than this value (that is, it does not correspond to the "large molded article" in the present application). In this case, the molten metal is uniformly injected over the entire molding cavity by appropriately adjusting the temperature conditions such as the cylinder temperature of the molding machine and the temperature of the molding die (mold temperature) and the injection conditions such as the injection pressure and the injection speed. Although it is relatively easy to obtain a sound molded product (that is, a high-quality molded product having few defects and having predetermined mechanical properties) by filling, the maximum value Da of the circumscribed circle of the molded product is 300. In the case of [mm] or more (that is, in the case of “a large-sized molded product” in the present application), it is generally difficult to stably obtain a healthy molded product only by adjusting the temperature conditions and the injection conditions. by.

【0022】更に、本願の請求項3に係る発明(以下、
第3の発明という)は、上記第1または第2の発明にお
いて、上記成形型の射出ノズルに対向する部位に所定の
直径(φ)及び深さ(h)を有する凹部を形成し、この
凹部の深さ(h)の直径(φ)に対する比(h/φ)が
0.5以上となるように設定して射出成形を行うことを
特徴としたものである。
Further, the invention according to claim 3 of the present application (hereinafter referred to as "the invention")
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, a concave portion having a predetermined diameter (φ) and a predetermined depth (h) is formed at a portion facing the injection nozzle of the molding die. Injection molding is performed by setting the ratio (h / φ) of the depth (h) to the diameter (φ) to be 0.5 or more.

【0023】ここに、上記凹部(すなわち、所謂プラグ
キャッチャ)の深さhの直径φに対する比(h/φ)の
下限値を0.5としたのは、この比(h/φ)の値が0.
5未満の範囲では、コールドプラグ及び/又は高固相部
分をプラグキャッチャで有効に捕捉・収納できず、これ
らの混入によって成形品中に固相率が他に比べて特に高
い材料組織上の不均一部分が生じるからである。
Here, the reason why the lower limit of the ratio (h / φ) of the depth h of the recess (that is, the so-called plug catcher) to the diameter φ is set to 0.5 is that the value of this ratio (h / φ) Is 0.
In the range of less than 5, the cold plug and / or the high solid phase portion cannot be effectively captured and stored by the plug catcher, and the inclusion of these causes the solid structure ratio in the molded article to be particularly high as compared with other materials. This is because a uniform portion occurs.

【0024】また、更に、本願の請求項4に係る発明
(以下、第4の発明という)は、上記第1〜第3のいずれ
か一の発明において、上記成形品が周囲の部位よりも肉
厚が大きい厚肉部を有するとともに、上記成形キャビテ
ィには上記厚肉部に対応する厚肉成形部が設けられてお
り、上記金属溶湯を成形キャビティ内に射出充填した
後、金属溶湯の凝固前に、上記厚肉成形部を部分的に加
圧することを特徴としたものである。
Further, the invention according to claim 4 of the present application.
(Hereinafter, referred to as a fourth invention) is a method according to any one of the first to third inventions, wherein the molded article has a thick portion having a greater thickness than a surrounding portion, and the molding cavity has A thick-walled molding portion corresponding to the thick-walled portion is provided, and after injecting and filling the molten metal into a molding cavity, before solidifying the molten metal, partially pressurizing the thick-walled molding portion. It is a characteristic.

【0025】また、更に、本願の請求項5に係る発明
(以下、第5の発明という)は、上記第1〜第4のいずれ
か一の発明において、上記金属溶湯として軽金属の溶湯
を用いることを特徴としたものである。
Further, the invention according to claim 5 of the present application.
(Hereinafter referred to as a fifth invention) is characterized in that, in any one of the first to fourth inventions, a light metal melt is used as the metal melt.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本実施
の形態に係る金属部材の射出成形を行う射出成形装置の
概略構成を示す部分断面説明図である。この図に示すよ
うに、上記射出成形装置1は、所謂スクリュー式のもの
で、先端部にノズル3を有し外周に配置されたヒータ4
で加熱されるシリンダ2と、該シリンダ2及びそれに連
接された成形機本体内5で回転可能に支持されたスクリ
ュー6と、例えばモータ機構および減速機構等を備えス
クリュー6を回転駆動する回転駆動装置7と、原料が投
入され貯えられるホッパ8と、ホッパ8内の原料を計量
して成形機本体5内に送給するフィーダ9とを備えてい
る。また、上記成形機本体5内には、具体的には図示し
なかったが、スクリュー6をノズル3側に前進させる高
速射出機構が設けられている。この高速射出機構は、所
定のタイミングでスクリュー6を前進させるとともに、
該スクリュー6が予め設定された距離だけ後退するとそ
れを検知してスクリュー6の回転を停止させ、同時にそ
の後退動作も停止させるように構成されている。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a partial cross-sectional explanatory view showing a schematic configuration of an injection molding apparatus for performing injection molding of a metal member according to the present embodiment. As shown in the figure, the injection molding apparatus 1 is a so-called screw type, which has a nozzle 4 at a tip end and a heater 4 arranged on the outer periphery.
, A screw 6 rotatably supported in the molding machine main body 5 connected to the cylinder 2 and the cylinder 2, and a rotation driving device that includes, for example, a motor mechanism and a reduction mechanism, and drives the screw 6 to rotate. 7, a hopper 8 into which the raw material is charged and stored, and a feeder 9 for measuring the raw material in the hopper 8 and feeding it into the molding machine main body 5. Although not specifically shown, a high-speed injection mechanism for advancing the screw 6 toward the nozzle 3 is provided in the molding machine main body 5. This high-speed injection mechanism advances the screw 6 at a predetermined timing,
When the screw 6 retreats by a preset distance, it is detected that the rotation of the screw 6 is stopped and the retreat operation is also stopped at the same time.

【0027】上記射出成形装置1は、ノズル3の内部通
路と成形キャビティ11に繋がるランナ部12とが連通
するように位置設定された上で、シリンダ2の先端側を
金型10に結合して用いられる。上記ホッパ8に投入さ
れてその内部に貯えられた原料は、フィーダ9で所定量
が計量されて成形機本体5内に供給され、スクリュー6
の回転によって加熱状態のシリンダ2内に送給される。
送給された原料は、このシリンダ2の内部でスクリュー
6の回転により十分に攪拌・混錬されながら所定温度に
加熱される。本実施の形態では、かかるプロセスによっ
て原料の融点未満の半溶融状態の金属溶湯を得るように
した
In the injection molding apparatus 1, the position of the inner passage of the nozzle 3 and the runner 12 connected to the molding cavity 11 are set so as to communicate with each other. Used. The raw material charged into the hopper 8 and stored therein is measured in a predetermined amount by a feeder 9 and supplied into the molding machine main body 5.
Is fed into the heated cylinder 2 by the rotation of.
The fed raw material is heated to a predetermined temperature while being sufficiently stirred and kneaded by the rotation of the screw 6 inside the cylinder 2. In the present embodiment, a metal melt in a semi-molten state lower than the melting point of the raw material is obtained by such a process.

【0028】このようにして得られた半溶融状態の金属
溶湯がスクリュー6の前方に押し出されるに連れて、そ
の圧力で該スクリュー6が後退して行く。尚、他の手法
として、スクリューを所望の速度で強制的に後退させる
ようにしても良い。スクリュー6が予め設定された距離
だけ後退すると、成形機本体5内の上記高速射出機構
(不図示)がそれを検知してスクリュー6の回転を停止
させ、同時にその後退動作も停止させる。尚、原料の計
量を、スクリュー6の後退距離を設定することによって
行うようにしても良い。
As the molten metal in the semi-molten state thus obtained is pushed out of the screw 6, the screw 6 moves backward by the pressure. As another method, the screw may be forcibly retracted at a desired speed. When the screw 6 retreats by a preset distance, the high-speed injection mechanism (not shown) in the molding machine main body 5 detects this and stops the rotation of the screw 6 and at the same time stops the retreat operation. The measurement of the raw material may be performed by setting the retreat distance of the screw 6.

【0029】そして、回転が停止し後退位置にあるスク
リュー6を、高速射出機構(不図示)によって前進させ
所定の力で押し出すことより、ノズル3から金型10内
に半溶融状態の金属溶湯が射出される。つまり、ノズル
3からランナ部12を介して成形キャビティ11内に金
属溶湯が射出充填されるようになっている。本実施の形
態では、原料として軽金属の一種であるマグネシウム
(Мg)合金を用い、これを例えば切り粉状のペレット
の形態で射出成形装置1のホッパ8に供給するようにし
た。上記ホッパ8から成形機本体5内に通じる通路に
は、より好ましくは不活性ガス(例えばアルゴンガス)
が充填され、原料(Mg合金ペレット)の酸化反応の防
止が図られている。
Then, the screw 6 that has stopped rotating and is in the retracted position is advanced by a high-speed injection mechanism (not shown) and is pushed out by a predetermined force, so that the molten metal in a semi-molten state enters the mold 10 from the nozzle 3. Be injected. That is, the molten metal is injected and filled into the molding cavity 11 from the nozzle 3 through the runner portion 12. In the present embodiment, a magnesium (Δg) alloy, which is a kind of light metal, is used as a raw material, and is supplied to the hopper 8 of the injection molding apparatus 1 in the form of, for example, chip-shaped pellets. An inert gas (for example, argon gas) is more preferably provided in a passage leading from the hopper 8 into the molding machine body 5.
To prevent the oxidation reaction of the raw material (Mg alloy pellets).

【0030】また、本実施の形態では、半溶融射出成形
法により金属部材を成形するに際して、型温を過度に上
げることなく好適な射出成形条件下で所要の溶湯流動性
を確実に得ることができるようにするため、また、成形
品中へのコールドプラグ及び/又は高固相部分の混入を
より効果的に防止できるようにするため、更には、厚肉
部での引け巣の発生を有効に防止できるようにするため
に、種々の試験を行った。これらの試験は、下記表1に
示す2種類のMg合金(合金Aおよび合金B)を原料に
用いて行った。
Further, in the present embodiment, when molding a metal member by the semi-solid injection molding method, it is possible to reliably obtain the required molten metal fluidity under suitable injection molding conditions without excessively increasing the mold temperature. In order to make it possible to prevent the cold plug and / or the high solid phase portion from being mixed into the molded product more effectively, it is also effective to reduce the occurrence of shrinkage cavities in the thick portion. Various tests were conducted in order to prevent this. These tests were performed using two types of Mg alloys (alloy A and alloy B) shown in Table 1 below as raw materials.

【0031】[0031]

【表1】 [Table 1]

【0032】<試験1>まず、半溶融状態の金属溶湯の
流動性を調べるために行った試験1について説明する。
図2および図3は、半溶融射出成形における金属溶湯の
流動長を調べるための試験装置の一部である試験用金型
内の成形キャビティを模式的に示した説明図である。こ
の図に示すように、本試験に用いた成形キャビティ21
は、所定の断面形状(厚さ3ミリメートル(mm)で幅
が20ミリメートル(mm)の矩形の断面形状:図3参
照)の通路を、所定ピッチLpでU字状に幾重にも折り
返して形成されており、このU字部分の最大幅Lwが3
00ミリメートル(mm)に設定されている。従って、
この成形キャビティ21内に金属溶湯を射出し、その溶
湯がキャビティ入口部21aから少なくともU字形の最
初のカーブの頂点21pまで達すると、得られた成形品
については、その投影図に外接する円23の直径が最大
値Daになるように投影したときの当該最大値Daが3
00[mm](ミリメートル)以上のもの、つまり、本
願で言う「大型の成形品」となる。
<Test 1> First, Test 1 which was performed to examine the fluidity of a molten metal in a semi-molten state will be described.
2 and 3 are explanatory views schematically showing a molding cavity in a test die which is a part of a test device for examining a flow length of a molten metal in semi-solid injection molding. As shown in this figure, the molding cavities 21 used in this test were used.
Is formed by folding a passage having a predetermined cross-sectional shape (a rectangular cross-sectional shape having a thickness of 3 millimeters (mm) and a width of 20 millimeters (mm): see FIG. 3) in a U-shape at a predetermined pitch Lp. The maximum width Lw of this U-shaped part is 3
It is set to 00 millimeters (mm). Therefore,
The molten metal is injected into the molding cavity 21, and when the molten metal reaches at least from the cavity entrance 21a to the vertex 21p of the first U-shaped curve, the obtained molded product is surrounded by a circle 23 circumscribing the projection. The maximum value Da when projected so that the diameter becomes the maximum value Da is 3
It is a thing of 00 [mm] (mm) or more, that is, a “large-sized molded product” referred to in the present application.

【0033】上記キャビティ入口部21aの直ぐ近傍の
金型部位には、所謂、プラグキャッチャ22が設けられ
ている。このプラグキャッチャ22は、後でも詳しく説
明するように、金型の射出ノズルに対向する部位に設け
られる凹状部であり、射出ノズルから金型内に金属溶湯
を射出する際に、主として射出ノズルの先端側に存在す
る所謂コールドプラグ及び/又は高固相部分を収納させ
るものである。かかるプラグキャチャ22を設けること
により、成形品に上記コールドプラグ及び/又は高固相
部分の混入による材料組織上の局部的な不均一が生じる
ことを防止することできる。
A so-called plug catcher 22 is provided at the mold portion immediately adjacent to the cavity inlet 21a. As will be described in detail later, the plug catcher 22 is a concave portion provided at a portion facing the injection nozzle of the mold, and is mainly used when the molten metal is injected from the injection nozzle into the mold. A so-called cold plug and / or a high solid phase portion existing on the tip side is housed therein. By providing such a plug catcher 22, it is possible to prevent local unevenness in the material structure due to the inclusion of the cold plug and / or the high solid phase portion in the molded product.

【0034】そして、上記プラグキャッチャ22に対向
する部位に射出ノズルをセットし、半溶融状態の金属溶
湯を射出することにより、金属溶湯はその流動性に応じ
た長さだけ通路状の成形キャビティ21を埋めることに
なる。従って、金属溶湯が凝固した後、成形キャビティ
21の金属が充填された部分の長さ(つまり、射出成形
された成形体の長さ)を比較することにより、射出され
た金属溶湯の流動性の良否を評価することができる。
Then, an injection nozzle is set at a position facing the plug catcher 22, and the molten metal in a semi-molten state is injected, whereby the molten metal is formed into a passage-shaped molding cavity 21 by a length corresponding to its fluidity. Will be filled. Therefore, after the molten metal is solidified, the fluidity of the injected molten metal is compared by comparing the length of the metal-filled portion of the molding cavity 21 (ie, the length of the injection-molded body). Pass / fail can be evaluated.

【0035】本試験1では、半溶融状態の金属溶湯の固
相率だけでなく平均固相径をも考慮し、両者を組み合わ
せた指標(具体的には両者掛け合わせた「積」)と金属
溶湯の流動性(流動長)の関係を調べた。尚、この試験
中、金型温度は200℃に保持した。金型温度がこの程
度であれば、「バリ」が多くなり過ぎたり、あるいは金
型の型合わせ面から溶湯が漏れ易くなる、などの不具合
が生じる惧れはなく、また、溶湯の凝固に時間が掛かり
過ぎて成形サイクルタイムが過度に長くなることもな
い。
In this test 1, taking into account not only the solid fraction of the molten metal in the semi-molten state but also the average solid phase diameter, an index combining the two (specifically, the “product” multiplied by both) and the metal The relationship between the fluidity (fluid length) of the molten metal was examined. During this test, the mold temperature was kept at 200 ° C. If the mold temperature is at this level, there is no danger that burrs will be excessive or the molten metal will easily leak from the mold mating surface. And the molding cycle time is not excessively long.

【0036】試験結果は図12のグラフに示す通りであ
り、合金Aおよび合金Bのいずれの材料についても、半
溶融状態の金属溶湯の固相率(Fs[%])と平均固相
径(ds[μm])の積(Fs×ds)と、当該金属溶湯の
流動長との間に高い相関関係があることがわかった。
尚、本試験において上記固相率(Fs[%])と平均固
相径(ds[μm])は、射出成形された成形体の凝固組
織を観察し計測して得られた数値である。また、いずれ
の材料についても、上記固相率(Fs[%])と平均固
相径(ds[μm])の積(Fs×ds)を横軸とし流動長
を縦軸としたグラフ(図12参照)では、いわゆる変極
点が現れ、上記積(Fs×ds)が一定以下(4000以
下)の場合は、比較的長い流動長(約1m以上の流動
長)を安定して確保できるが、上記積(Fs×ds)が4
000を越えると、流動長の落ち込みが顕著となること
がわかった。尚、流動長が約1m以上あれば、本願で言
う「大型の成形品」を成形する場合でも、ある程度のサ
イズのものであれば、支障無く健全な成形品を得ること
ができる。尚、前述の固相率のみと流動長との関係(図
14参照)を調べる試験は、試料合金Bを用いて型温が
200℃の条件で、本試験1と同様の試験装置によって
行ったものである。
The test results are as shown in the graph of FIG. 12. For each of the alloys A and B, the solid phase ratio (Fs [%]) of the molten metal in the semi-molten state and the average solid phase diameter (Fs [%]) were obtained. It has been found that there is a high correlation between the product (ds [μm]) (Fs × ds) and the flow length of the molten metal.
In this test, the solid phase ratio (Fs [%]) and the average solid phase diameter (ds [μm]) are numerical values obtained by observing and measuring the solidified structure of an injection-molded molded body. Also, for any of the materials, a graph (Fs × ds) of the product of the solid phase ratio (Fs [%]) and the average solid phase diameter (ds [μm]) is set on the horizontal axis, and the flow length is set on the vertical axis. 12), a so-called inflection point appears. When the product (Fs × ds) is equal to or less than a certain value (4000 or less), a relatively long flow length (a flow length of about 1 m or more) can be stably secured. The product (Fs × ds) is 4
When it exceeds 000, it was found that the drop in the flow length became remarkable. In addition, if the flow length is about 1 m or more, a sound molded product can be obtained without any trouble as long as it has a certain size, even when molding the "large molded product" referred to in the present application. The above-described test for examining the relationship between only the solid fraction and the flow length (see FIG. 14) was performed using a sample alloy B at a mold temperature of 200 ° C. using the same test apparatus as in the first test. Things.

【0037】以上より、半溶融状態の金属溶湯の固相率
Fsだけでなく平均固相径Fdをも考慮し、両者を組み
合わせた指標とする(具体的には両者掛け合わせた「積
(Fs×Fd)」を指標とする)ことにより、この指標
と金属溶湯の流動性(流動長)との間に高い相関関係が
得られることが判った。そして、この指標(Fs×F
d)を用いて好適な条件範囲を設定することにより、型
温を過度に上げることなく好適な射出成形条件下で、所
要の溶湯流動性を確実に得ることが可能になる。すなわ
ち、上記固相率Fsと平均固相径dsの積(Fs×ds)が
4000以下となるように設定して射出成形を行うこと
により、所要の流動性(流動長が約1m以上)を安定し
て確保することができる。尚、流動長が約1m以上あれ
ば、本願で言う「大型の成形品」を成形する場合でも、
ある程度のサイズのものであれば、支障無く健全な成形
品を得ることができるのである。
As described above, taking into account not only the solid phase ratio Fs of the molten metal in the semi-molten state but also the average solid phase diameter Fd, the index is a combination of both (specifically, the product (Fs × Fd) ”as an index), it was found that a high correlation was obtained between this index and the fluidity (flow length) of the molten metal. Then, this index (Fs × F
By setting the suitable condition range using d), it is possible to reliably obtain the required molten metal fluidity under suitable injection molding conditions without excessively increasing the mold temperature. That is, by performing injection molding while setting the product (Fs × ds) of the solid phase ratio Fs and the average solid phase diameter ds to be 4000 or less, required fluidity (flow length of about 1 m or more) is obtained. It can be secured stably. In addition, if the flow length is about 1 m or more, even when molding the “large molded article” referred to in the present application,
With a certain size, a sound molded product can be obtained without any trouble.

【0038】半溶融状態の金属溶湯の固相率Fsと平均
固相径dsの積(Fs×ds)が、所定値以下(本試験に
よれば4000以下)となるような設定は、例えば、次
のようにして行う。すなわち、ある材料について、ある
射出成形装置を用いて、成形機のシリンダ温度や成形型
の温度(型温)などの温度条件および射出圧力や射出速
度等の射出条件などを種々変更調節して射出成形を行
い、それぞれの射出成形で得られた成形品の凝固組織を
観察し、固相率Fsと平均固相径dsの積(Fs×ds)を
計測してデータを収集する。そして、このデータに基づ
いて、固相率Fsと平均固相径dsの積(Fs×ds)が所
定値以下となるような温度条件および射出条件などを選
定すれば良い。これにより、当該材料について当該射出
成形装置を用いて射出成形を行う場合の条件設定を行う
ことができる。尚、材料および/または射出成形装置が
異なる場合には、改めてデータを収集して条件設定を行
えば良い。
The setting such that the product (Fs × ds) of the solid phase ratio Fs of the molten metal in the semi-molten state and the average solid phase diameter ds is not more than a predetermined value (4000 or less according to the present test) is, for example, as follows. This is performed as follows. That is, for a certain material, using a certain injection molding apparatus, the temperature conditions such as the cylinder temperature of the molding machine and the temperature of the molding die (mold temperature) and the injection conditions such as the injection pressure and the injection speed are variously adjusted and adjusted. Molding is performed, the solidified structure of each molded product obtained by injection molding is observed, and the product (Fs × ds) of the solid fraction Fs and the average solid phase diameter ds is measured to collect data. Then, based on this data, temperature conditions and injection conditions may be selected so that the product (Fs × ds) of the solid phase ratio Fs and the average solid phase diameter ds is equal to or less than a predetermined value. This makes it possible to set conditions for performing injection molding on the material using the injection molding apparatus. If the material and / or the injection molding device is different, it is only necessary to collect data again and set conditions.

【0039】<試験2>次に、成形品中へのコールドプ
ラグ及び/又は高固相部分の混入に対する所謂プラグキ
ャッチャの深さと直径の関係を調べるために行った試験
2について説明する。図4および図5は、上記射出成形
装置1を用いて射出成形された成形ワークKwに所謂
「だ肉」が付いたままの物、すなわち、板状の成形ワー
クKwに、図7に示す金型Jのランナ部Jrに対応する
ランナ対応部分Kr,ゲート部(不図示)に対応するゲ
ート対応部分Kg及びプラグキャッチャJpに対応する
プラグキャッチャ対応部分Kpが連結されたままの成形
体Kを示す説明図である。また、図6は、射出成形装置
1のシリンダ2の先端部に設けられたノズル3を拡大し
て示す断面説明図である。
<Test 2> Next, Test 2 performed to examine the relationship between the depth and the diameter of a so-called plug catcher for mixing a cold plug and / or a high solid phase portion into a molded article will be described. FIG. 4 and FIG. 5 show an example in which a so-called “flesh” is attached to a molded work Kw that has been injection-molded using the above-described injection molding apparatus 1, that is, a plate-shaped molded work Kw. A molded body K in which the runner corresponding portion Kr corresponding to the runner portion Jr of the mold J, the gate corresponding portion Kg corresponding to the gate portion (not shown), and the plug catcher corresponding portion Kp corresponding to the plug catcher Jp are still connected. FIG. FIG. 6 is an enlarged sectional explanatory view showing the nozzle 3 provided at the tip of the cylinder 2 of the injection molding apparatus 1.

【0040】1ショットの射出が終るとノズル3の内部
通路3Hには半溶融状態の金属溶湯が残存するが、この
残存した金属溶湯は時間経過とともに冷やされ、この図
6から良く分かるように、次サイクル(次ショット)ま
でにその一部が凝固(凝固部:所謂コールドプラグМ
p)もしくは固相率が高い高固相部Мsとなる。この冷
却は、通常、温度が低いノズル先端側から起こるので、
ノズル3の内部通路3H内には、先端側から順に、凝固
部Мp(コールドプラグ),高固相部Мsが並び、その
後に、通常の固相率の半溶融状態の金属溶湯Мmが続く
ことになる。
When the injection of one shot is completed, the molten metal in a semi-molten state remains in the internal passage 3H of the nozzle 3, but the remaining molten metal is cooled down with the passage of time, and as can be clearly understood from FIG. Part of it solidifies by the next cycle (next shot) (solidification part: so-called cold plugМ)
p) or a high solid phase portion Δs having a high solid phase ratio. Since this cooling usually occurs from the nozzle tip side where the temperature is low,
In the internal passage 3H of the nozzle 3, a solidified portion {p (cold plug)} and a high solid phase portion {s} are arranged in order from the tip side, followed by a molten metal in a semi-molten state with a normal solid fraction. become.

【0041】本試験では、次サイクルの射出時に、コー
ルドプラグМp及び/又は高固相部Мsが含まれた状態
で金属溶湯の射出充填が行われることを効果的に防止で
きるように、プラグキャッチャJpの深さhの直径φに
対する比(h/φ)の値を種々変えて射出成形を行い、
それぞれで得られた成形ワークKwについて、異なる部
位(図4および図5における固相率測定部位W1,W
2)における固相率を調べて比較した。
In the present test, a plug catcher is used to effectively prevent the injection and filling of the molten metal with the cold plug {p and / or the high solid phase portion} s included during the injection in the next cycle. Injection molding is performed by changing the value of the ratio (h / φ) of the depth h to the diameter φ of Jp,
Regarding the molded workpieces Kw obtained respectively, different portions (solid portion ratio measurement portions W1 and W1 in FIGS. 4 and 5)
The solid fraction in 2) was examined and compared.

【0042】試験結果は図13のグラフに示す通りであ
り、ランナ部Jrにほぼ連接された固相率測定部W1で
は、上記比(h/φ)の値が低くても(h/φ=0.2
程度以下でも)固相率は十分に低く(約5%程度)かつ
一定に保たれるが、ランナ部Jrから最も遠い固相率測
定部W2では、上記比(h/φ)の値が低ければ(h/
φ=0.2程度以下では)固相率が非常に高く(約25
%以上)、しかも、上記比(h/φ)の値の若干の変化
で固相率が大きく変化している。そして、この比(h/
φ)の値が0.5以上になると、ランナ部Jrから最も
遠い固相率測定部W2でも、固相率が十分に低く(約5
%程度)かつ比(h/φ)の値の変化に対して一定にな
る。
The test results are as shown in the graph of FIG. 13. In the solid fraction measurement section W1 almost connected to the runner section Jr, even if the value of the ratio (h / φ) is low (h / φ = 0.2
Although the solid phase ratio is sufficiently low (about 5%) and is kept constant, the ratio (h / φ) is low in the solid phase ratio measurement unit W2 farthest from the runner Jr. Ba (h /
At φ = about 0.2 or less, the solid fraction is very high (about 25).
% Or more), and a slight change in the value of the ratio (h / φ) greatly changes the solid phase ratio. And this ratio (h /
When the value of (φ) is 0.5 or more, the solid fraction is also sufficiently low (about 5 mm) even in the solid fraction measuring section W2 farthest from the runner Jr.
%) And constant with respect to a change in the value of the ratio (h / φ).

【0043】これは、プラグキャッチャJpの深さhの
直径φに対する比(h/φ)の値を0.5以上とするこ
とにより、射出成形時、前回ショットでノズル3の内部
通路3Hに残留した金属溶湯が時間経過とともに冷却さ
れることによって生じたコールドプラグМpと、より好
ましくは、これに加えて高固相部Мsとが、図7におい
て破線で示されるように、プラグキャッチャJp内に確
実に捕捉されて収納されることにより、成形ワークKw
内への混入が有効に防止されるためであると考えられ
る。
This is because the value of the ratio (h / φ) of the depth h of the plug catcher Jp to the diameter φ of the plug catcher Jp is set to 0.5 or more so that it remains in the internal passage 3H of the nozzle 3 in the previous shot at the time of injection molding. The cold plug Мp generated by cooling the melted metal over time and, more preferably, the high solid phase portion に s, as shown by the broken line in FIG. By being reliably captured and stored, the molding work Kw
It is considered that this is because mixing into the inside is effectively prevented.

【0044】以上より、プラグキャッチャJpの深さh
の直径φに対する比(h/φ)の値を0.5以上とする
ことにより、コールドプラグМp及び/又は高固相部分
МsをプラグキャッチャJpで有効に捕捉し収納するこ
とができ、これらの混入によって成形品中に固相率が他
に比べて特に高い材料組織上の不均一部分が生じること
を防止できることが確認できた。
From the above, the depth h of the plug catcher Jp
By setting the value of the ratio (h / φ) to the diameter φ of 0.5 or more, the cold plug Мp and / or the high solid phase portion Мs can be effectively captured and stored by the plug catcher Jp. It has been confirmed that the incorporation of a non-uniform portion on the material structure, which has a particularly high solid phase ratio in the molded product as compared with the others, can be prevented.

【0045】<試験3>次に、厚肉部での引け巣の発生
を有効に防止する方法に関する試験3について説明す
る。図8〜図10は、上記射出成形装置1を用いて射出
成形された成形ワークSwに所謂「だ肉」が付いたまま
の物、すなわち、断面凹状の所定厚さ(厚さ5mm)の
成形ワークSwに、図11に示す金型R(金型R1+金
型R2)で形成されたキャビティQの3本に分岐したラ
ンナ部Qrに対応するランナ対応部分Sr,ゲート部Q
gに対応するゲート対応部分Sg及びプラグキャッチャ
Qpに対応するプラグキャッチャ対応部分Spが連結さ
れたままの成形体Sを示す説明図である。図8がその縦
断面、図9が正面、また、図10がその背面をそれぞれ
示している。尚、各図において寸法を表す数字の単位は
ミリメートル([mm])である。
<Test 3> Next, Test 3 relating to a method for effectively preventing the occurrence of shrinkage cavities in thick portions will be described. FIGS. 8 to 10 show a molded workpiece Sw which is injection-molded using the above-described injection molding apparatus 1 and which has a so-called “flesh” as it is, that is, a molded article having a concave cross section and a predetermined thickness (thickness 5 mm). A runner corresponding portion Sr and a gate portion Q corresponding to the three runner portions Qr of the cavity Q formed by the mold R (the mold R1 + the mold R2) shown in FIG.
It is explanatory drawing which shows the compact S with the gate corresponding part Sg corresponding to g and the plug catcher corresponding part Sp corresponding to the plug catcher Qp connected. 8 shows a longitudinal section, FIG. 9 shows a front side, and FIG. 10 shows a back side. In each drawing, the unit of the number representing the dimension is millimeter ([mm]).

【0046】上記成形ワークSwは、例えば座席シート
のフレーム体であり、正面視で縦が300[mm]横が
400[mm]の長方形状をなしており、本願で言う
「大型の成形品」に該当する。このような大型の成形品
を射出成形する場合、間口(通路面積)の狭いゲート部
Qgを介して各ランナ部Qrと成形キャビティQwとを
連結することにより、該成形キャビティQwに充填され
る溶湯の流動速度を高めることができ、これにより、成
形キャビティQwの容積がある程度以上大きい場合であ
っても、その内部に均一に溶湯を充填することができ
る。
The molded workpiece Sw is, for example, a frame body of a seat, and has a rectangular shape with a length of 300 [mm] and a width of 400 [mm] in a front view. Corresponds to. When such a large molded product is injection molded, the runner portion Qr and the molding cavity Qw are connected via the gate portion Qg having a small opening (passage area), so that the molten metal filled in the molding cavity Qw is formed. Therefore, even if the volume of the molding cavity Qw is larger than a certain level, the inside of the molding cavity Qw can be uniformly filled with the molten metal.

【0047】上記成形ワークSwは、その背面の一部
に、周囲の部分(厚さ5mm)よりも肉厚が大きい厚肉部
St(厚さ10mm)が設けられている。そして、上記金
型Rには、成形キャビティQwの上記厚肉部Stに対応
する部位に部分加圧用の加圧ピンPnが配置され、該加
圧ピンPnは、金型Rの外部に配置されたシリンダ装置
Cyによって進退動させられるようになっている。尚、
このシリンダ装置Cyは、射出成形装置1の制御ユニッ
ト(不図示)に電気的に接続され、該制御ユニットからの
制御信号に応じて、所定のタイミングで加圧ピンPnを
進退動させるようになっている。
The molded workpiece Sw is provided with a thick portion St (thickness 10 mm) which is thicker than a surrounding portion (thickness 5 mm) on a part of the back surface thereof. In the mold R, a pressing pin Pn for partial pressing is arranged at a position corresponding to the thick portion St of the molding cavity Qw, and the pressing pin Pn is arranged outside the mold R. The cylinder device Cy moves forward and backward. still,
The cylinder device Cy is electrically connected to a control unit (not shown) of the injection molding device 1 and moves the pressure pin Pn at a predetermined timing in accordance with a control signal from the control unit. ing.

【0048】上記加圧ピンPnは、成形キャビティQw
内に金属溶湯が射出充填された後、上記厚肉部Stが凝
固を開始してから終了するまでの間に、該厚肉部Stを
所定の圧力で部分的に押圧することにより、厚肉部St
内での凝固に伴なう引け巣の発生を防止するものであ
る。本試験では、上記加圧ピンPnを作動させて部分加
圧を行った場合と行わなかった場合とについて、成形ワ
ークSwの当該肉厚部Stの密度を比較して引け巣防止
の効果を調べた。尚、密度測定は、図10において斜線
ハッチングで示すように、上記肉厚部Stに対応する部
位P2だけでなく、P1,P3及びP4の他の3点につ
いても行った。測定結果を表2に示す。
The pressure pin Pn is connected to the molding cavity Qw
After the molten metal is injected and filled in the inside, the thick portion St is partially pressed with a predetermined pressure during the period from the start of solidification to the end thereof, thereby increasing the thickness. Department St
The purpose of the present invention is to prevent the occurrence of shrinkage cavities due to coagulation in the inside. In this test, the effect of preventing shrinkage cavities was examined by comparing the density of the thick portion St of the formed workpiece Sw between the case where the pressure pin Pn was operated and the case where partial pressurization was performed and the case where partial pressurization was not performed. Was. The density was measured not only at the portion P2 corresponding to the thick portion St, but also at the other three points P1, P3, and P4, as indicated by hatching in FIG. Table 2 shows the measurement results.

【0049】[0049]

【表2】 [Table 2]

【0050】表2から良く分かるように、部分加圧を行
わない場合には、P2点の密度は他の3点の密度に比べ
て低く、やはり厚肉部Stでは引け巣が発生し易いこと
が確認された。そして、この厚肉部St(測定部位P2
点)に対して部分加圧を行うことにより、合金Aおよび
合金Bのいずれの材料についても、該部分の密度が大幅
に高められ、上記加圧ピンPnによる部分加圧が厚肉部
Stでの引け巣発生の防止に極めて有効であることが確
認された。
As can be seen from Table 2, when no partial pressure is applied, the density at the point P2 is lower than the density at the other three points, and the shrinkage cavities are liable to occur in the thick portion St. Was confirmed. Then, the thick portion St (measurement site P2
Point), the density of the portion is greatly increased in any of the alloy A and the alloy B, and the partial pressure by the pressing pin Pn is applied to the thick portion St. It was confirmed that it was extremely effective in preventing shrinkage nests from occurring.

【0051】尚、以上の実施の形態は、主として「大型
の成形品」を射出成形する場合についてのものであった
が、本発明は、かかる「大型の成形品」に限らず、これ
よりも小さいサイズの成形品を射出成形する場合にも有
効に適用することができる。また、上記実施の形態は、
射出材料としてМg合金を用いた場合についてのもので
あったが、本発明は、他の種類の金属(特に軽金属)を
材料に用いる場合にも有効に適用することができる。こ
のように、本発明は、以上の実施態様に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の
変更あるいは設計上の改良等が可能であることは言うま
でもない。
Although the above embodiment is mainly concerned with the case where a "large molded product" is injection-molded, the present invention is not limited to such a "large molded product". The present invention can also be effectively applied to injection molding of a small-sized molded product. In the above embodiment,
Although the case where the Δg alloy is used as the injection material has been described, the present invention can be effectively applied to a case where another kind of metal (particularly, light metal) is used as the material. As described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and it goes without saying that various changes or design improvements can be made without departing from the spirit of the present invention.

【0052】[0052]

【発明の効果】本願の第1の発明によれば、半溶融射出
成形法により金属部材を成形するに際して、半溶融状態
の金属溶湯の固相率だけでなく平均固相径をも考慮し、
両者を組み合わせた指標とする(具体的には両者掛け合
わせた「積」を指標とする)ことにより、この指標と金
属溶湯の流動性(流動長)との間に高い相関関係を得る
ことができる。そして、この指標(固相率×平均固相
径)を用いて好適な条件範囲を設定することにより、型
温を過度に上げることなく好適な射出成形条件下で、所
要の溶湯流動性を確実に得ることが可能になる。すなわ
ち、上記固相率と平均固相径の積が4000以下となる
ように設定して射出成形を行うことにより、所要の流動
性を安定して確保することができるのである。
According to the first aspect of the present invention, when forming a metal member by the semi-solid injection molding method, not only the solid phase ratio of the molten metal in the semi-molten state but also the average solid phase diameter is taken into consideration.
By using an index that combines the two (specifically, using the “product” as the index multiplied by both), a high correlation can be obtained between this index and the fluidity (flow length) of the molten metal. it can. Then, by setting a suitable condition range using this index (solid fraction × average solid diameter), the required molten metal fluidity can be ensured under suitable injection molding conditions without excessively increasing the mold temperature. Can be obtained. That is, by performing injection molding while setting the product of the solid phase ratio and the average solid phase diameter to be 4000 or less, required fluidity can be stably secured.

【0053】また、本願の第2の発明によれば、基本的
には上記第1の発明と同様の効果を奏することができ
る。特に、「大型の成形品」、つまり、その投影図に外
接する円の直径Dが最大値Daになるように投影したと
きの当該最大値Daが300[mm]以上の成形品につ
いて、支障無く射出成形を行い健全な成形品を得ること
ができる。
According to the second aspect of the present invention, basically the same effects as those of the first aspect can be obtained. In particular, for a "large molded product", that is, a molded product whose maximum value Da is 300 [mm] or more when the diameter D of a circle circumscribing the projected view is the maximum value Da, without any problem. A sound molded product can be obtained by injection molding.

【0054】更に、本願の第3の発明によれば、基本的
には、上記第1または第2の発明と同様の効果を奏する
ことができる。しかも、その上、成形型の射出ノズルに
対向する部位に所定の直径φおよび深さhを有する凹部
(プラグキャッチャ)を設け、このプラグキャッチャの
深さhの直径φに対する比(h/φ)の値を0.5以上
としたので、コールドプラグ及び/又は高固相部分をプ
ラグキャッチャで有効に捕捉し収納することができ、こ
れらの混入によって成形品中に固相率が他に比べて特に
高い材料組織上の不均一部分が生じることを防止でき
る。
Further, according to the third aspect of the present invention, basically the same effects as those of the first or second aspect can be obtained. In addition, a concave portion (plug catcher) having a predetermined diameter φ and a depth h is provided at a portion facing the injection nozzle of the molding die, and the ratio (h / φ) of the depth h of the plug catcher to the diameter φ is provided. Is set to 0.5 or more, the cold plug and / or the high solid phase portion can be effectively captured and stored by the plug catcher. In particular, it is possible to prevent the occurrence of a non-uniform portion on a high material structure.

【0055】また、更に、本願の第4の発明によれば、
基本的には、上記第1〜第3の発明のいずれか一と同様
の効果を奏することができる。特に、金属溶湯を成形キ
ャビティ内に射出充填した後、金属溶湯の凝固前に、厚
肉成形部を部分的に加圧するようにしたので、通常、凝
固時に「引け」が発生し易い厚肉部について、引け巣に
よる欠陥発生を有効に防止できる。
Further, according to the fourth invention of the present application,
Basically, the same effect as any one of the first to third inventions can be obtained. In particular, since the molten metal is injected and filled into the molding cavity and before the molten metal is solidified, the thick molded part is partially pressurized. With regard to (1), the occurrence of defects due to shrinkage cavities can be effectively prevented.

【0056】また、更に、本願の第5の発明によれば、
軽金属の金属溶湯を用いて金属部材を半溶融射出成形す
るに際して、上記第1〜第4の発明のいずれか一と同様
の効果を奏することができる。
Further, according to the fifth invention of the present application,
When performing semi-solid injection molding of a metal member using a molten metal of a light metal, the same effect as any one of the first to fourth inventions can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の実施の形態に係る射出成形装置の概
略構成を示す部分断面説明図である。
FIG. 1 is a partial cross-sectional explanatory view showing a schematic configuration of an injection molding apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】 試験1の試験用金型の成形キャビティを模式
的に示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory view schematically showing a molding cavity of a test mold of test 1.

【図3】 図2のY3−Y3線に沿った断面説明図であ
る。
FIG. 3 is an explanatory sectional view taken along line Y3-Y3 in FIG. 2;

【図4】 試験2に係る成形体の正面説明図である。FIG. 4 is an explanatory front view of a molded body according to Test 2.

【図5】 図4のY5−Y5線に沿った断面説明図であ
る。
FIG. 5 is an explanatory sectional view taken along line Y5-Y5 in FIG. 4;

【図6】 上記射出成形装置のノズルの先端部を拡大し
て示す縦断面説明図である。
FIG. 6 is an explanatory longitudinal sectional view showing a tip end portion of a nozzle of the injection molding apparatus in an enlarged manner.

【図7】 試験2に係る金型の要部とノズル先端部とを
示す縦断面説明図である。
FIG. 7 is an explanatory longitudinal sectional view showing a main part of a mold and a nozzle tip portion according to a test 2.

【図8】 試験3に係る成形体の縦断面説明図であって
図9のY8−Y8線に沿った断面説明図である。
8 is an explanatory longitudinal sectional view of a molded body according to Test 3, which is an explanatory sectional view taken along line Y8-Y8 in FIG. 9;

【図9】 試験3に係る成形体の正面説明図である。FIG. 9 is an explanatory front view of a molded body according to Test 3.

【図10】 試験3に係る成形体の背面説明図である。FIG. 10 is an explanatory rear view of a molded body according to Test 3.

【図11】 試験3に係る金型装置の縦断面説明図であ
る。
FIG. 11 is an explanatory longitudinal sectional view of a mold apparatus according to Test 3.

【図12】 試験1の試験結果を現すもので固相率と平
均固相径の積と流動長との関係を示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing the test result of Test 1, and showing the relationship between the product of the solid fraction and the average solid phase diameter and the flow length.

【図13】 試験2の試験結果を現すものでプラグキャ
ッチャの深さの径に対する比と固相率との関係を示すグ
ラフである。
FIG. 13 is a graph showing the test result of Test 2 and showing the relationship between the ratio of the depth of the plug catcher to the diameter and the solid fraction.

【図14】 従来の試験の試験結果を現すもので固相率
のみと流動長との関係を示すグラフである。
FIG. 14 is a graph showing a test result of a conventional test and showing a relationship between only a solid fraction and a flow length.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…射出成形装置 3…ノズル 10,J…金型 11,21…成形キャビティ 23…外接円 Cy…(加圧用)シリンダ装置 Pn…加圧ピン St…厚肉部 Sw…成形ワーク DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Injection molding apparatus 3 ... Nozzle 10, J ... Die 11 and 21 ... Molding cavity 23 ... Circumscribed circle Cy ... (Pressing) cylinder device Pn ... Pressing pin St ... Thick part Sw ... Molded workpiece

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 金属溶湯を半溶融状態で射出ノズルから
成形型の成形キャビティ内に射出充填して成形品を得る
ようにした金属部材の射出成形方法であって、 上記半溶融状態の金属溶湯の固相率(Fs[%])と平
均固相径(ds[μm])の積(Fs×ds)が4000以
下となるように設定して射出成形を行うことを特徴とす
る金属部材の射出成形方法。
1. A method for injection molding a metal member in which a molten metal is injected in a semi-molten state from an injection nozzle into a molding cavity of a molding die to obtain a molded product, wherein the molten metal in the semi-molten state is provided. Wherein the product (Fs × ds) of the solid phase ratio (Fs [%]) and the average solid phase diameter (ds [μm]) is set to be 4000 or less and the injection molding is performed. Injection molding method.
【請求項2】 上記成形品は、その投影図に外接する円
の直径(D)が最大値(Da)になるように投影したと
きの当該最大値(Da)が300[mm](ミリメート
ル)以上のものであることを特徴とする請求項1記載の
金属部材の射出成形方法。
2. The molded product has a maximum value (Da) of 300 [mm] (millimeter) when projected so that the diameter (D) of a circle circumscribing the projected view becomes a maximum value (Da). The injection molding method for a metal member according to claim 1, wherein:
【請求項3】 上記成形型の射出ノズルに対向する部位
に所定の直径(φ)及び深さ(h)を有する凹部を形成
し、この凹部の深さ(h)の直径(φ)に対する比(h
/φ)が0.5以上となるように設定して射出成形を行
うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の金
属部材の射出成形方法。
3. A concave portion having a predetermined diameter (φ) and a depth (h) is formed at a portion of the mold opposite to the injection nozzle, and the ratio of the depth (h) of the concave portion to the diameter (φ) is defined. (H
/ Φ) is set to be 0.5 or more, and the injection molding is performed.
【請求項4】 上記成形品が周囲の部位よりも肉厚が大
きい厚肉部を有するとともに、上記成形キャビティには
上記厚肉部に対応する厚肉成形部が設けられており、上
記金属溶湯を成形キャビティ内に射出充填した後、金属
溶湯の凝固前に、上記厚肉成形部を部分的に加圧するこ
とを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一に記載
の金属部材の射出成形方法。
4. The molded product has a thick portion having a thickness greater than that of a surrounding portion, and a thick molded portion corresponding to the thick portion is provided in the molding cavity. 4. The metal member according to any one of claims 1 to 3, wherein after thickening the molten metal into the molding cavity and before solidifying the molten metal, the thick molded portion is partially pressurized. Injection molding method.
【請求項5】 上記金属溶湯として軽金属の溶湯を用い
ることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一に
記載の金属部材の射出成形方法。
5. The injection molding method of a metal member according to claim 1, wherein a light metal melt is used as the metal melt.
JP37068698A 1998-12-25 1998-12-25 Injection molding method for metal members Expired - Fee Related JP3369993B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP37068698A JP3369993B2 (en) 1998-12-25 1998-12-25 Injection molding method for metal members

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP37068698A JP3369993B2 (en) 1998-12-25 1998-12-25 Injection molding method for metal members

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000197955A true JP2000197955A (en) 2000-07-18
JP3369993B2 JP3369993B2 (en) 2003-01-20

Family

ID=18497424

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP37068698A Expired - Fee Related JP3369993B2 (en) 1998-12-25 1998-12-25 Injection molding method for metal members

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3369993B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JP3369993B2 (en) 2003-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3370278B2 (en) Method and apparatus for semi-solid injection molding of metal
JPH10265865A (en) Precast injection forming method of metal, device therefor and formed product produced by the method
EP0968781B1 (en) Method and apparatus for semi-molten metal injection molding
US7971628B2 (en) Method and apparatus for die casting of parts
EP1016477A2 (en) Light metal forging material manufacturing method and forged member manufacturing method using the material
JP3369993B2 (en) Injection molding method for metal members
JP3503521B2 (en) Method for forming forging material, forming apparatus, and method for manufacturing forged member using the above material
JP3370008B2 (en) Injection molding apparatus and injection molding method for metal member
JP3603658B2 (en) Manufacturing method of forged member
JP3370007B2 (en) Injection molding apparatus and injection molding method for metal member
JP6713225B2 (en) Metal injection molding machine featuring backflow prevention device
JP2814217B2 (en) Pre-plastic injection device
JP2011143446A (en) Apparatus and method for pressure-casting half-solidified metal
JP2000326062A (en) Method and device for injection molding of light alloy and nozzle used for the same
KR20020025067A (en) Method for manufacturing shaped light metal article
JP3725802B2 (en) Injection device
JP2000280056A (en) Semi-molten injection molding method of light metal member
JPS611463A (en) Die casting device for pressure die-casting
JP3756021B2 (en) Magnesium alloy forming equipment
JP2878077B2 (en) Injection mold
JP2000254764A (en) Device for supplying material for molten metal and device for forming metallic material utilizing this device
JP2023012104A (en) Die-cast machine injector
JP2001205417A (en) Injection molding method and device
JP2020114594A (en) Method of die casting
JP3499776B2 (en) Injection molding method and molding die for metal molded product

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 5

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071115

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 6

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081115

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091115

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091115

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101115

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 9

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111115

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees