JP2000280056A - Semi-molten injection molding method of light metal member - Google Patents
Semi-molten injection molding method of light metal memberInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、軽金属溶湯を半
溶融状態で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軽金属部材の半溶融射出成形方法
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semi-solid injection molding method for a light metal member in which a molten metal is injected in a semi-molten state into a molding cavity of a mold to obtain a molded product.
【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、
特開平9−38758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,
See JP-A-9-38758).
【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。更に、金
属溶湯を半溶融状態として成形キャビティ内に射出充填
することにより、完全に溶解した液相部分中に未溶解の
固相部分が混在した溶湯がそのまま射出充填されるの
で、層流に近い状態で充填されるようになり、ガスの巻
き込みに起因するガス欠陥の発生も比較的少なくて済
む。[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. Furthermore, by injecting and filling the molten metal into the molding cavity in a semi-molten state, the molten metal in which the undissolved solid phase portion is mixed in the completely dissolved liquid phase portion is directly injected and filled, so that the flow is close to laminar flow. The gas is filled in a state, and the generation of gas defects due to the entrainment of the gas is relatively small.
【0004】なお、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。
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、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。[0004] In the present specification, the "semi-molten state" of a molten metal as a raw material to be injected is basically defined as "a solid state raw material (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”.
Even when the molten metal itself has such a substantially solid phase ratio of 0%, considering the actual injection molding process, one injection (one shot) from the injection nozzle into the mold is completed after the next injection (the next shot). Before the injection is performed, the molten metal in the molten metal supply path of the injection nozzle is cooled, and a solidified portion (a so-called cold plug) or a high solid portion having a high solid phase ratio is generated at the nozzle tip side. However, the molten metal actually injected into the molding cavity inevitably contains a solid phase portion.
【0005】また、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。更に、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。[0005] In the present specification, the term "solid phase" refers to "a portion of a metal melt that is not melted and remains in a solid state when it 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”. The liquid phase portion, which was completely melted in the state to be in the liquid state, 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 this specification,
The “solid phase ratio” refers to “the ratio of the solid phase to the entire molten metal (solid phase + liquid phase) in the semi-molten metal melt”. By observing the solidification structure of the molded article after injection, the observation area Percentage of area that was solid phase (area ratio)
Can be obtained numerically.
【0006】上記半溶融射出成形で軽金属部材を製造す
る場合、一般には、固相率を高くすることにより、部材
の相対密度(理論密度に対する実際の密度を百分率
(%)で表した値)を高くすることができ、引張強度な
どの機械的特性を高めることが可能になるとされてい
る。また、溶湯の固相率が高いほど、成形キャビティ内
へ射出充填する際に層流により近い状態で充填され、ガ
ス欠陥や引け巣等の発生を抑制できるとされている。When a light metal member is manufactured by the above-mentioned semi-solid injection molding, the relative density of the member (the actual density with respect to the theoretical density expressed as a percentage (%)) is generally increased by increasing the solid phase ratio. It is said that it is possible to increase the mechanical properties such as tensile strength. Further, it is said that the higher the solid phase ratio of the molten metal, the more it is filled in a state closer to laminar flow during injection filling into the molding cavity, and the occurrence of gas defects and shrinkage cavities can be suppressed.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
は、成形金型の温度や射出シリンダの温度あるいは射出
速度、更には成形時の保圧力などの種々の成形条件の違
いにより、また、固相率は同じでも平均固相径には差が
あることに起因して、更に、多くの場合、得られた成形
品中には略不可避的にガス欠陥や引け巣等の欠陥が含ま
れることに起因して、固相率が同じでも相対密度や引張
強度にかなりの差(バラツキ)が生じる。また、相対密
度が同じでも引張強度にかなりのバラツキが生じる。However, actually, due to differences in various molding conditions such as the temperature of a molding die, the temperature or injection speed of an injection cylinder, and the holding pressure during molding, solid-phase Due to the difference in the average solid phase diameter even though the ratios are the same, furthermore, in many cases, the obtained molded product almost inevitably contains defects such as gas defects and shrinkage cavities. For this reason, even if the solid fraction is the same, a considerable difference (variation) occurs in the relative density and the tensile strength. Further, even if the relative density is the same, a considerable variation occurs in the tensile strength.
【0008】従って、一定以上の引張強度を得ようとし
た場合、単に、固相率のみ或いは相対密度のみについ
て、一定値以上になるように設定しても、所期の強度を
安定して得ることは難しい。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。[0008] Therefore, when an attempt is made to obtain a certain tensile strength or more, the desired strength can be stably obtained even if only the solid fraction or only the relative density is set to a certain value or more. It is difficult. In this specification,
The “average solid phase diameter” refers to “the average value of the diameter of the equivalent circle of a portion of the semi-molten metal that is not melted and remains 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.
【0009】すなわち、Мg合金部材等の軽合金部材の
場合、実用上200МPa程度以上の引張強度を備える
ことが一般的に好ましいとされ、また、Al含有のМg
合金ダイカストとして多用されているJIS H 530
3 МD1(Мg合金ダイカスト1種:ASTМ B94
AZ91に相当)の場合、参考値として230МPa
の引張強さが示され、これ以上の強度を備えることがよ
り好ましいとされているが、半溶融射出成形法でこれら
の強度を確保しようとした場合、固相率や相対密度を
(ひいては各成形条件を)如何に設定すれば良いかを定
めることが難しいという問題があった。That is, in the case of a light alloy member such as a Δg alloy member, it is generally preferable that the material has a tensile strength of about 200 ° Pa or more for practical use.
JIS H 530 frequently used as alloy die casting
3 МD1 (Мg alloy die casting 1 type: ASTМ B94
230 МPa as reference value
It is said that it is more preferable to provide a higher strength than this. However, when it is attempted to secure such a strength by a semi-solid injection molding method, the solid phase ratio and the relative density (and, consequently, There is a problem that it is difficult to determine how to set the molding conditions).
【0010】そこで、この発明は、半溶融射出成形法で
軽金属部材を成形するに際して、所期の部材強度をより
安定して得ることができる成形方法を提供することを目
的としてなされたものである。Accordingly, an object of the present invention is to provide a molding method capable of more stably obtaining a desired member strength when molding a light metal member by a semi-solid injection molding method. .
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本願発明者らは、上記の
技術的課題に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、固相率と相
対密度とを特定の関係に維持することにより、バラツキ
を加味しても所定の固相率に対しては一定以上の相対密
度が得られること、及び、固相率と相対密度とを組み合
わせたパラメータを用いることによって引張強度と比較
的良好な相間関係が得られることを見出した。Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies in view of the above technical problems, and as a result, by maintaining the solid phase ratio and the relative density in a specific relationship, the variation has been considered. However, a relative density equal to or greater than a certain value can be obtained for a predetermined solid fraction, and a relatively good interphase relationship can be obtained by using a parameter that combines the solid fraction and the relative density. Was found to be.
【0012】そこで、本願の請求項1の発明(以下、第
1の発明という)に係る軽合金部材の半溶融射出成形方
法は、軽金属溶湯を半溶融状態で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軽金属部材
の半溶融射出成形方法であって、上記成形品の相対密度
をρ[%],固相率をα[%]として、両者の関係が、
ρ≧0.1×α+96を満たす条件にて成形することを
特徴としたものである。Therefore, the method for semi-molten injection molding of a light alloy member according to the invention of claim 1 of the present application (hereinafter referred to as the first invention) comprises injection-molding a molten light metal into a molding cavity of a mold in a semi-molten state. A semi-solid injection molding method for a light metal member, wherein a relative density of the molded product is ρ [%] and a solid phase ratio is α [%], and the relationship between the two is expressed as follows:
The molding is performed under the condition that ρ ≧ 0.1 × α + 96 is satisfied.
【0013】また、本願の請求項2の発明(以下、第2
の発明という)は、上記第1の発明において、固相率α
≧5[%]に設定して成形することを特徴としたもので
ある。The invention of claim 2 of the present application (hereinafter referred to as the second invention)
The first aspect of the present invention, the solid phase ratio α
It is characterized in that molding is performed with setting to ≧ 5 [%].
【0014】ここに、固相率(α)の下限値を5%とし
たのは、固相率が5%未満では、射出後に凝固収縮する
絶対量自身も多くなって相対密度を高く保つことが難し
く、また、溶湯の粘性が低すぎてガスを巻き込み易く、
このため、ガス欠陥等の欠陥に起因する相対密度のバラ
ツキが大きくなるからである。The reason why the lower limit of the solid fraction (α) is set to 5% is that, when the solid fraction is less than 5%, the absolute amount of coagulation and contraction after injection increases and the relative density is kept high. Is difficult, and the viscosity of the molten metal is too low,
For this reason, variation in relative density due to defects such as gas defects increases.
【0015】更に、本願の請求項3の発明(以下、第3
の発明という)は、軽金属溶湯を半溶融状態で成形型の
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
た軽金属部材の半溶融射出成形方法であって、上記成形
品の相対密度をρ[%],固相率をα[%]として、両
者の関係が、−2.5×α+31×ρ−2790≧20
0を満たす条件にて成形することを特徴としたものであ
る。Further, the invention of claim 3 of the present application (hereinafter referred to as third invention)
Is a semi-molten injection molding method of a light metal member in which a molten metal is injected and filled into a molding cavity of a mold in a semi-molten state to obtain a molded product, wherein the relative density of the molded product is reduced. Assuming that ρ [%] and the solid phase ratio are α [%], the relationship between them is -2.5 × α + 31 × ρ-2790 ≧ 20.
The molding is performed under the condition satisfying 0.
【0016】また、更に、本願の請求項4の発明(以
下、第4の発明という)は、上記第3の発明において、
上記相対密度(ρ[%])と固相率(α[%])の関係
が、−2.5×α+31×ρ−2790≧230を満た
す条件にて成形することを特徴としたものである。Further, the invention of claim 4 of the present application (hereinafter referred to as a fourth invention) is characterized in that in the third invention,
Molding is performed under the condition that the relationship between the relative density (ρ [%]) and the solid fraction (α [%]) satisfies −2.5 × α + 31 × ρ-2790 ≧ 230. .
【0017】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、固相率α≧10[%]に設定して
成形す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 is further provided.
(Hereinafter, referred to as a fifth invention) is characterized in that, in any one of the first to fourth inventions, molding is performed with the solid phase ratio α ≧ 10 [%] set.
【0018】ここに、固相率(α)の下限値を10%と
したのは、固相率が10%未満では、欠陥量を一定以下
(具体的には、一般に実用上好ましいとされる3%以
下)に抑制すること、換言すれば、相対密度を一定以上
(具体的には、一般に実用上好ましいとされる97%以
上)に維持することが難しくなり、また、溶湯を比較的
層流に近い状態で成形キャビティ内に射出充填すること
が難しいので、欠陥分布の偏りが大きくなるからであ
る。The reason why the lower limit of the solid fraction (α) is set to 10% is that when the solid fraction is less than 10%, the defect amount is not more than a certain value (specifically, it is generally considered practically preferable). 3% or less), in other words, it is difficult to maintain the relative density at or above a certain level (specifically, at least 97% or more, which is generally preferred for practical use). This is because it is difficult to inject and fill the molding cavity in a state close to the flow, so that the bias of the defect distribution becomes large.
【0019】また、更に、本願の請求項6に係る発明
(以下、第6の発明という)は、上記第1〜第5のいずれ
か一の発明において、上記軽金属溶湯としてマグネシウ
ム合金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 6 of the present application is further provided.
(Hereinafter referred to as a sixth invention) is characterized in that, in any one of the first to fifth inventions, a magnesium alloy melt is used as the light metal melt.
【0020】[0020]
【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
の形態に係る軽金属部材の射出成形を行う射出成形機の
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、上記射出成形機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 machine that performs injection molding of a light metal member according to the present embodiment. As shown in this figure, the injection molding machine 1 is a so-called screw type, which has a nozzle 3 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.
【0021】上記射出成形機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
(基本的には原料の融点未満の)半溶融状態の金属溶湯
を得るようにしたIn the injection molding machine 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 to the molding machine main body 5, and is supplied to the heated cylinder 2 by the rotation of the screw 6. . The fed raw material is screwed inside the cylinder 2
The mixture is heated to a predetermined temperature while being sufficiently stirred and kneaded by the rotation of. In the present embodiment, a metal melt in a semi-molten state (basically lower than the melting point of the raw material) is obtained by such a process.
【0022】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 obtained in this way is pushed forward 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.
【0023】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
の形態で射出成形機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。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 machine 1 in the form of, for example, swarf 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).
【0024】また、本実施の形態では、半溶融射出成形
法により軽金属部材を成形するに際して、実用上好まし
いと考えられる所期の部材強度をより安定して得ること
などを基本的な目的として、種々の試験を行った。これ
らの試験は、JIS H 2222に規定されたアルミ
ニウムを含有したマグネシウム合金МD1(ASTМ
B94 AZ91に相当)のうち、下記表1に示すМD
1Dを原材料に用いて行った。尚、これら3種のМD1
合金(A,B及びD)は、機械的特性は互いに同等で、
耐食性が相違するものである。Further, in the present embodiment, when molding a light metal member by the semi-solid injection molding method, the basic purpose is to obtain more stable the desired member strength considered to be practically preferable. Various tests were performed. These tests were conducted on a magnesium alloy {D1 (AST)} containing aluminum specified in JIS H 2222.
B94 AZ91), ΔD shown in Table 1 below
Performed using 1D as raw material. In addition, these three kinds of ΔD1
The alloys (A, B and D) have the same mechanical properties,
The corrosion resistance is different.
【0025】[0025]
【表1】 [Table 1]
【0026】また、これらの試験では、半溶融射出成形
の各種成形条件(成形金型の温度や射出シリンダの温度
あるいは射出速度、更には成形時の保圧力など)を以下
の範囲で変化させて成形をおこなった。 ・金型温度:100〜250[℃] ・シリンダ温度:570〜620[℃] ・射出速度:0.5〜3.0[m/sec.] ・保圧力:0〜100[МPa]In these tests, various molding conditions of semi-solid injection molding (temperature of a molding die, temperature of an injection cylinder or injection speed, and holding pressure during molding) were changed in the following ranges. Molding was performed. -Mold temperature: 100 to 250 [° C]-Cylinder temperature: 570 to 620 [° C]-Injection speed: 0.5 to 3.0 [m / sec.]-Holding pressure: 0 to 100 [МPa]
【0027】以上の範囲内で成形条件を種々変えて、軽
金属溶湯の固相率と相対密度や引張強度との関係、ある
いは相対密度と引張強度との関係を調べた。図2に示す
ように、相対密度は固相率の上昇に伴なって高くなる
が、固相率が低い領域では、同じ固相率に対する相対密
度のバラツキが非常に大きい。このバラツキは、固相率
が高くなるに連れて小さくなることが分かった。The relationship between the solid fraction of the molten light metal and the relative density or the tensile strength, or the relationship between the relative density and the tensile strength, was examined by variously changing the molding conditions within the above range. As shown in FIG. 2, the relative density increases with an increase in the solid fraction, but in a region where the solid fraction is low, the variation in the relative density with respect to the same solid fraction is very large. It has been found that this variation decreases as the solid fraction increases.
【0028】一方、図3に示すように、引張強度の場合
には固相率が高いほうが若干バラツキが大きくなってい
る。そして、引張強度は、固相率の変化に対して略一定
か、或いは固相率の上昇に伴なって僅かに低下する傾向
にある。更に、相対密度と引張強度との関係を調べる
と、図4に示すように、引張強度は相対密度が上昇する
に連れて僅かに高くなる傾向にある。On the other hand, as shown in FIG. 3, in the case of tensile strength, the higher the solid fraction, the larger the variation. The tensile strength tends to be substantially constant with respect to the change in the solid fraction, or to slightly decrease as the solid fraction increases. Further, when examining the relationship between the relative density and the tensile strength, as shown in FIG. 4, the tensile strength tends to slightly increase as the relative density increases.
【0029】また、図2のグラフにおいて相対密度のバ
ラツキ範囲の下限値を示す曲線は、成形品の相対密度を
ρ[%],固相率をα[%]とすれば、次の直線(図
2における破線直線参照)で近似できる。 ・ρ=0.1×α+96… 従って、図2のグラフにおいて、この直線よりも上側
の領域に入るように、つまり、ρ≧0.1×α+96を
満たす条件にて、半溶融射出成形を行うことにより、固
相率に対する相対密度のバラツキがあっても、所定の固
相率に対して、一定以上(下限値以上)の相対密度が得
られることになる。In the graph of FIG. 2, the curve showing the lower limit of the variation range of the relative density is represented by the following straight line when the relative density of the molded article is ρ [%] and the solid phase ratio is α [%]. (See the broken line in FIG. 2). .Rho. = 0.1.times..alpha. + 96... Accordingly, semi-solid injection molding is performed in the graph of FIG. 2 so as to fall within the region above this straight line, that is, under the condition of satisfying .rho.≥0.1.times..alpha. + 96. As a result, even if there is a variation in the relative density with respect to the solid fraction, a relative density equal to or greater than a certain value (greater than or equal to the lower limit) can be obtained with respect to a predetermined solid fraction.
【0030】この場合、固相率α≧5[%]に設定して
成形することが好ましい。固相率αの下限値を5%とす
ることにより、射出後に凝固収縮する絶対量自身もそれ
だけ少なくなって相対密度を高く保つことが可能とな
り、また、溶湯の粘性もそれだけ高く維持されてガスを
巻き込みにくくなり、このため、ガス欠陥等の欠陥に起
因する相対密度のバラツキを抑制することが可能にな
る。In this case, it is preferable to perform molding by setting the solid phase ratio α ≧ 5 [%]. By setting the lower limit value of the solid fraction α to 5%, the absolute amount of coagulation and contraction after injection is reduced accordingly, and the relative density can be kept high. Becomes less likely to be involved, so that it is possible to suppress variations in relative density due to defects such as gas defects.
【0031】更に、この固相率αについては、α≧10
[%]に設定して成形することが、より好ましい。相対
密度については、97%以上の値を維持する(つまり、
欠陥量を3%以下に抑える)ことが、強度低下が小さく
実用上好ましいが、図2に示された試験結果から、固相
率(α)の下限値を10%とすることにより、欠陥量を
一定以下(具体的には、実用上好ましい3%以下)に抑
制すること、換言すれば、相対密度を一定以上(具体的
には、実用上好ましい97%以上)に維持することがで
き、また、溶湯を比較的層流に近い状態で成形キャビテ
ィ内に射出充填することが可能となり、欠陥分布の偏り
を小さくできるからである。Further, for the solid fraction α, α ≧ 10
It is more preferable to perform molding by setting to [%]. For the relative density, maintain a value of 97% or more (that is,
It is practically preferable to suppress the defect amount to 3% or less) because the strength decrease is small and it is practically preferable. However, from the test results shown in FIG. 2, by setting the lower limit of the solid fraction (α) to 10%, the defect amount is reduced. To a certain level or less (specifically, 3% or less that is practically preferable), in other words, the relative density can be maintained at a certain level or more (specifically, 97% or more that is practically preferable), Further, it is possible to inject and fill the molten metal into the molding cavity in a state relatively close to laminar flow, so that the deviation of the defect distribution can be reduced.
【0032】上記図3および図4のグラフから良く分か
るように、固相率が同じでも、また、相対密度が同じで
も、引張強度にはかなりの差(バラツキ)が生じてい
る。従って、Мg合金部材等の軽金属部材の場合、実用
上200МPa程度以上の引張強度を備えることが一般
的に好ましいとされ、また、本試験で用いたAl含有の
Мg合金МD1の場合、JIS参考値として230МP
aの引張強さが示され、これ以上の強度を備えることが
より好ましいとされているが、半溶融射出成形法でこれ
らの強度を確保しようとした場合、単に、固相率のみ或
いは相対密度のみについて、一定値以上になるように設
定しても、所期の引張強度を安定して得ることはできな
い。As can be clearly understood from the graphs of FIGS. 3 and 4, even if the solid fraction is the same and the relative density is the same, a considerable difference (variation) occurs in the tensile strength. Therefore, it is generally preferable that a light metal member such as a Мg alloy member has a tensile strength of about 200 МPa or more for practical use. In addition, in the case of the Al-containing Мg alloy МD1 used in this test, the JIS reference value is used. 230МP as
The tensile strength of a is indicated, and it is said that it is more preferable to have a higher strength. However, when these strengths are to be ensured by the semi-solid injection molding method, only the solid fraction or the relative density Even if only the value is set to be equal to or more than a certain value, the desired tensile strength cannot be obtained stably.
【0033】本実施の形態では、固相率(α)と相対密
度(ρ)とを組み合わせた、次式で表される特定のパラ
メータ(Psd)を採用し、このパラメータPsdと引張強
度との相間関係を調べた。その結果を図5に示す。 ・パラメータ:Psd=−2.5×α+31×ρ−279
0 図5に示すように、このパラメータPsd(−2.5×α
+31×ρ−2790)と成形品の引張強度との間に
は、図3(固相率と引張強度)あるいは図4(相対密度
と引張強度)に示される場合に比べて、かなり高い相関
関係があることが分かった。すなわち、図5のグラフか
ら良く分かるように、縦軸Yに引張強度を、横軸Xに上
記パラメータPsdを、それぞれとってデータを整理す
ると、各データポイントは、次式で表される直線を略
中心にして、かなり幅の狭い範囲内に分布している。 ・Y=X…In this embodiment, a specific parameter (Psd) expressed by the following equation, which is a combination of the solid fraction (α) and the relative density (ρ), is adopted. The interphase relation was examined. The result is shown in FIG. Parameter: Psd = −2.5 × α + 31 × ρ-279
0 As shown in FIG. 5, this parameter Psd (−2.5 × α
+ 31 × ρ-2790) and the tensile strength of the molded product are significantly higher than those shown in FIG. 3 (solid fraction and tensile strength) or FIG. 4 (relative density and tensile strength). It turned out that there was. That is, as can be clearly understood from the graph of FIG. 5, if the data is arranged by taking the tensile strength on the vertical axis Y and the parameter Psd on the horizontal axis X, each data point becomes a straight line represented by the following equation. Approximately at the center, it is distributed within a fairly narrow range.・ Y = X ...
【0034】従って、図5のグラフにおける直線に基
づいて条件設定を行って成形することにより、所期の引
張強度を安定して得ることが可能になる。すなわち、2
00МPa以上の引張強度を得ようとする場合には、Y
=X≧200として、次式を満たす条件にて成形すれ
ば良い。 ・パラメータ:Psd=−2.5×α+31×ρ−2790≧200… このような条件で成形することにより、Мg合金部材等
の軽金属部材として備えることが実用上好ましいとされ
る200МPa程度以上の引張強度を、より安定して確
保することが可能になる。Accordingly, the desired tensile strength can be stably obtained by setting and molding the conditions based on the straight line in the graph of FIG. That is, 2
To obtain a tensile strength of 00 ° Pa or more, Y
= X ≧ 200, and molding may be performed under the conditions satisfying the following expression. Parameter: Psd = −2.5 × α + 31 × ρ−2790 ≧ 200 By forming under these conditions, a tensile strength of about 200 ° Pa or more, which is considered to be practically preferable to be provided as a light metal member such as a Δg alloy member. Strength can be more stably secured.
【0035】また、230МPa以上の引張強度を得よ
うとする場合には、Y=X≧230として、次式を満
たす条件にて成形すれば良い。 ・パラメータ:Psd=−2.5×α+31×ρ−2790≧230… このような条件で成形することにより、Мg合金部材等
の軽金属部材として備えることがより好ましいとされ
る、Al含有のМg合金МD1のJIS参考値である2
30МPaの引張強さをより安定して確保することが可
能になり、比較的高い荷重を受ける、例えば機構部品等
に対しても適用することができるようになる。以上のよ
うに、本実施の形態によれば、半溶融射出成形法で軽金
属部材を成形するに際して、所期の部材強度をより安定
して得ることができるのである。When it is desired to obtain a tensile strength of 230 ° Pa or more, it is sufficient that Y = X ≧ 230 and molding is performed under the conditions satisfying the following equation. Parameter: Psd = −2.5 × α + 31 × ρ−2790 ≧ 230 By forming under such conditions, it is more preferable to provide as a light metal member such as a Δg alloy member. 22, which is the JIS reference value for D1
It is possible to more stably secure a tensile strength of 30 ° Pa, and it can be applied to a relatively high load, for example, a mechanical component. As described above, according to the present embodiment, when molding a light metal member by the semi-solid injection molding method, the desired member strength can be obtained more stably.
【0036】尚、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、
種々の改良あるいは設計上の変更が可能であることは言
うまでもない。The present invention is not limited to the above-described embodiment, but may be modified without departing from the scope of the invention.
It goes without saying that various improvements or design changes are possible.
【0037】[0037]
【発明の効果】本願の第1の発明によれば、軽金属溶湯
を半溶融状態で成形型の成形キャビティ内に射出充填し
て成形品を得るに際して、上記成形品の相対密度をρ
[%],固相率をα[%]として、両者の関係が、ρ≧
0.1×α+96を満たす条件にて成形するようにした
ので、固相率に対する相対密度のバラツキがあっても、
所定の固相率に対して、一定以上(下限値以上)の相対
密度を得ることができる。According to the first aspect of the present invention, when a light metal melt is injected into a molding cavity of a mold in a semi-molten state to obtain a molded product, the relative density of the molded product is set to ρ.
[%] And the solid fraction is α [%], the relationship between the two is ρ ≧
Since the molding is performed under the condition satisfying 0.1 × α + 96, even if there is a variation in the relative density with respect to the solid phase ratio,
With respect to a predetermined solid fraction, a relative density equal to or more than a certain value (not less than a lower limit) can be obtained.
【0038】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、固相率α≧5[%]に設定して成形するよう
にしたので、射出後に凝固収縮する絶対量自身もそれだ
け少なくなって相対密度を高く保つことが可能となり、
また、溶湯の粘性もそれだけ高く維持されてガスを巻き
込みにくくなり、このため、ガス欠陥等の欠陥に起因す
る相対密度のバラツキを抑制することが可能になる。According to the second aspect of the present invention, basically, the same effects as those of the first aspect can be obtained. In particular, since the molding is performed with the solid phase ratio α ≧ 5 [%], the absolute amount of solidification shrinkage itself after injection is reduced accordingly, and the relative density can be kept high.
In addition, the viscosity of the molten metal is also maintained at a high level, making it difficult for the gas to be entrained. For this reason, it is possible to suppress variations in relative density due to defects such as gas defects.
【0039】更に、本願の第3の発明によれば、軽金属
溶湯を半溶融状態で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に際して、上記成形品の相対密度を
ρ[%],固相率をα[%]として、両者の関係が、−
2.5×α+31×ρ−2790≧200を満たす条件
にて成形するようにしたので、軽合金部材として備える
ことが実用上好ましいとされる200МPa程度以上の
引張強度を、比較的安定して確保することができる。Further, according to the third aspect of the present invention, when a light metal melt is injected and filled in a semi-molten state into a molding cavity of a molding die to obtain a molded product, the relative density of the molded product is set to ρ [%]. , The solid phase ratio is α [%], and the relationship between the two is −
Since molding is performed under the condition of 2.5 × α + 31 × ρ-2790 ≧ 200, it is relatively stable to secure a tensile strength of about 200 ° Pa or more, which is considered to be practically preferable to be provided as a light alloy member. can do.
【0040】また、更に、本願の第4の発明によれば、
基本的には、上記第3の発明と同様の効果を奏すること
ができる。特に、上記相対密度ρと固相率αの関係が、
−2.5×α+31×ρ−2790≧230を満たす条
件にて成形するようにしたので、軽合金部材として備え
ることがより好ましいとされる230МPa程度以上の
引張強度を比較的安定して確保することができる。Further, according to the fourth invention of the present application,
Basically, the same effects as in the third aspect can be obtained. In particular, the relationship between the relative density ρ and the solid fraction α
Since the molding is performed under the condition of −2.5 × α + 31 × ρ−2790 ≧ 230, the tensile strength of about 230 ° Pa or more, which is more preferably provided as a light alloy member, is relatively stably secured. be able to.
【0041】また、更に、本願の第5の発明によれば、
基本的には、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。特に、固相率α≧10
[%]に設定して成形するようにしたので、欠陥量を一
定以下(具体的には、実用上好ましい3%以下)に抑制
すること、換言すれば、相対密度を一定以上(具体的に
は、実用上好ましい97%以上)に維持することがで
き、また、溶湯を比較的層流に近い状態で成形キャビテ
ィ内に射出充填することが可能となり、欠陥分布の偏り
を小さくすることができる。Further, according to the fifth invention of the present application,
Basically, the same effect as any one of the first to fourth inventions can be obtained. In particular, the solid fraction α ≧ 10
[%], The molding is performed so that the defect amount is suppressed to a certain value or less (specifically, 3% or less, which is practically preferable), in other words, the relative density is set to a certain value or more (specifically, Is 97% or more, which is practically preferable), and the molten metal can be injected and filled into the molding cavity in a state relatively close to laminar flow, so that the bias of the defect distribution can be reduced. .
【0042】また、更に、本願の第6の発明によれば、
上記軽金属溶湯としてМg合金の溶湯を用いるようにし
たので、Мg合金部材を半溶融射出成形するに際して、
上記第1〜第5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 sixth invention of the present application,
Since the melt of the Мg alloy is used as the light metal melt, when the Мg alloy member is semi-solid injection molded,
The same effect as any one of the first to fifth inventions can be obtained.
【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】 本発明の実施の形態に係る軽金属部材の固相
率と相対密度の関係を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing a relationship between a solid phase ratio and a relative density of the light metal member according to the embodiment of the present invention.
【図3】 上記軽金属部材の固相率と引張強度の関係を
示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a relationship between a solid fraction and a tensile strength of the light metal member.
【図4】 上記軽金属部材の相対密度と引張強度の関係
を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing a relationship between a relative density and a tensile strength of the light metal member.
【図5】 上記軽金属部材の相対密度と本実施の形態に
係るパラメータの関係を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a relationship between a relative density of the light metal member and a parameter according to the present embodiment.
10…成形型 11…成形キャビティ 10: Mold 11: Mold cavity
Claims (6)
キャビティ内に射出充填して成形品を得るようにした軽
金属部材の半溶融射出成形方法であって、 上記成形品の相対密度をρ[%],固相率をα[%]と
して、両者の関係が、ρ≧0.1×α+96を満たす条
件にて成形することを特徴とする軽金属部材の半溶融射
出成形方法。1. A semi-solid injection molding method for a light metal member, wherein a light metal melt is injected and filled in a molding cavity of a mold in a semi-molten state to obtain a molded product, wherein a relative density of the molded product is ρ A semi-solid injection molding method for a light metal member, characterized in that molding is performed under the condition that the relationship between the two satisfies ρ ≧ 0.1 × α + 96, where [%] and the solid phase ratio are α [%].
ことを特徴とする請求項1記載の軽金属部材の半溶融射
出成形方法。2. The semi-solid injection molding method for a light metal member according to claim 1, wherein the molding is performed with the solid phase ratio α ≧ 5 [%].
キャビティ内に射出充填して成形品を得るようにした軽
金属部材の半溶融射出成形方法であって、 上記成形品の相対密度をρ[%],固相率をα[%]と
して、両者の関係が、−2.5×α+31×ρ−279
0≧200を満たす条件にて成形することを特徴とする
軽金属部材の半溶融射出成形方法。3. A semi-solid injection molding method for a light metal member, wherein a light metal melt is injected and filled in a semi-molten state into a molding cavity of a molding die to obtain a molded product, wherein the relative density of the molded product is ρ [%] And the solid fraction as α [%], the relationship between the two is -2.5 × α + 31 × ρ-279.
A semi-solid injection molding method for a light metal member, characterized in that molding is performed under conditions satisfying 0 ≧ 200.
[%])の関係が、−2.5×α+31×ρ−2790
≧230を満たす条件にて成形することを特徴とする請
求項3記載の軽金属部材の半溶融射出成形方法。4. The relative density (ρ [%]) and the solid fraction (α
[%]) Is -2.5 × α + 31 × ρ-2790.
The method for semi-solid injection molding of a light metal member according to claim 3, wherein the molding is performed under a condition satisfying ≧ 230.
ることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一に
記載の軽金属部材の半溶融射出成形方法。5. The semi-solid injection molding method for a light metal member according to claim 1, wherein the molding is performed with the solid phase ratio α ≧ 10 [%].
の溶湯を用いることを特徴とする請求項1〜請求項5の
いずれか一に記載の軽金属部材の半溶融射出成形方法。6. The semi-solid injection molding method for a light metal member according to claim 1, wherein a molten metal of a magnesium alloy is used as the molten light metal.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8857999A JP2000280056A (en) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | Semi-molten injection molding method of light metal member |
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---|---|---|---|
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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