JP2000326062A

JP2000326062A - 軽合金の射出成形方法及び装置とこれに用いるノズル

Info

Publication number: JP2000326062A
Application number: JP11142072A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Tanaka; 達也田中
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1999-05-21
Filing date: 1999-05-21
Publication date: 2000-11-28

Abstract

(57)【要約】【課題】軽合金の半凝固スラリーを射出成形する際に
固体粒子を微細化できるようにして、成形品の品質を向
上するとともに、安定した成形運転を行えるようにす
る。【解決手段】計量シリンダ１３内で計量された軽合金
の半凝固スラリー７を射出プランジャ１２によってノズ
ル３３を介して成形金型２４，２６に射出する軽合金の
射出成形方法において、半凝固スラリー７をスタティッ
クミキサー４１によりノズル３３内でラジアル混合しな
がら成形金型２４，２６に射出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばマグネシウ
ムやアルミニウム等の軽合金を鋳造するための射出成形
方法及び装置、並びに、それに用いる軽合金射出用のノ
ズルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、樹脂の射出成形に近い形式で
軽合金材料を成形する方法として、軽合金材料を半凝固
スラリーにして成形金型内に射出する方法がある。この
種の軽合金の射出成形方法のうち、いわゆるチクソモー
ルディング法では、ペレット状の原料をスクリュー押出
機の内部で加熱したり（特表平３─５０４８３０号公報
参照）、あるいは、半溶融状態に加熱されたインゴット
原料を粉砕機で粒状にしたものをスクリュー押出機の内
部で加熱することにより（特許第２８３２６２５号公
報、特開平９─１０８８０５号公報参照）、軽合金材料
を半凝固状態にしている。

【０００３】一方、上記のチクソモールディング法で
は、出発原料が固体金属であることから押出スクリュー
の上流部の摩耗や溶損が激しくなるので、かかる不都合
を解消すべく、実質的に縦向きのチャンバー内において
金属溶湯を押出スクリューで剪断しながら冷却して半凝
固スラリーに遷移させたあと、チャンバーの下端排出口
から排出されてきた半凝固スラリーを成形金型に射出す
る方法も提案されている（レオモールディング法：特表
平９─５０８８５９号公報参照）。軽合金材料を半凝固
スラリーにして射出するこれらの射出成形方法では、半
凝固スラリーの計量の際にノズルを閉鎖する必要がある
ため、その計量の際にノズルの先端部を冷却して軽合金
自体を固化してなる固体栓をノズル内に生成させる固体
栓ノズルが使用されている（特開平９─１５５５２０号
公報参照）。

【０００４】また、開閉バルブを内部に有する自己閉鎖
型ノズルを用いることにより固体栓を生成させずに軽合
金の半凝固スラリーを成形金型に射出する射出成形方法
もあり、この場合には、射出時にいったん開放された開
閉バルブは半凝固スラリーの計量の際に逐次閉鎖される
ことになる（例えば、前記特表平９─５０８８５９号公
報、特開平９─２３９５１２号公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、軽合金
の半凝固スラリーを射出成形する場合においては、成形
品の固相率を均一にしてその品質を向上するために、射
出シリンダは常にある一定の半凝固温度に設定されてい
る。しかるに、特に、ノズルの設定温度が比較的低い場
合や次の射出ショットまでの計量時間が長い場合には、
射出シリンダを一定の半凝固温度に設定しておくだけで
は、ノズルないし成形金型側への熱伝動等によって半凝
固スラリーの固体粒子が計量後に成長肥大化し、成形品
の品質が不均一になることがある。

【０００６】また、半凝固スラリーの固体粒子が成長肥
大化すると、その固体粒子がノズル内に堆積しやすくな
るため、開閉バルブが完全に閉鎖していない状態で計量
を開始することにより軽合金材料がノズルから噴出した
り、軽合金材料の通過抵抗が増大してショートショット
が発生したりして、安定した射出成形が行えないことが
ある。本発明は、このような実情に鑑み、軽合金の半凝
固スラリーを射出成形する際、望ましくはその直前に固
体粒子を微細化できるようにして、成形品の品質を向上
するとともに、安定した成形運転を行うことを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明は次の技術的手段を講じた。すなわち、本発明
は、軸方向に移動する射出プランジャを内部に有する計
量シリンダと、同シリンダ内の軽合金材料を半凝固スラ
リーとなるように温度設定する温度制御手段と、前記計
量シリンダの排出口に基端部が接続されかつ末端部に吐
出口が形成されたノズルと、を備えている軽合金の射出
成形装置において、前記ノズル内を通過する半凝固スラ
リーをラジアル混合するスタティックミキサーが同ノズ
ル内に設けられているものである。

【０００８】この場合、上記半凝固スラリーはノズル内
でラジアル混合されながら成形金型に射出されるので、
その半凝固スラリー中の固体粒子の一部が成長肥大化し
ていても、その固体粒子はノズル内を通過する際に再び
微細化されることになる。このため、成長肥大化した固
体粒子が成形品に混入するのが防止され、成形品の品質
が向上するとともに、成長肥大化した固体粒子がノズル
内に詰まって開閉バルブの閉鎖を阻害したり、軽合金材
料の通過抵抗が増大するのが防止され、安定した成形運
転を行えるようになる。

【０００９】上記の本発明において、スタティックミキ
サーは、ノズルの軸心回りに捩じれた形状に形成された
攪拌羽根より構成することができ、かかる攪拌羽根を採
用する場合には、捩じれ方向の異なる複数の攪拌羽根が
互いに直交するようにノズル内の軸心方向に沿って並設
することが好ましい。その理由は、この場合、捩じれ方
向の異なる攪拌羽根を通過する度に半凝固スラリーのラ
ジアル混合の方向が変化し、成長肥大化した固体粒子の
微細作用がより向上されるからである。一方、ノズル内
におけるスタティックミキサーに対応する部分において
軽合金の固相率が増大すると、固体粒子がスタティック
ミキサーの周囲に詰まって射出できなくなる恐れがあ
る。そこで、かかる事故を防止するため、同ミキサーに
対応する部分の軽合金を液相線温度以上に温度設定する
加熱部材を設けておくことが好ましい。

【００１０】その反面、ノズル全体を液相栓温度以上に
加熱してしまうと、その熱によってノズル内だけでなく
計量シリンダ内の液相分も増加し、同シリンダ内の半凝
固スラリーの固相率が低下して成形品の品質が悪化する
恐れがある。そこで、かかるノズル加熱に伴う固相率の
変動を防止するため、ノズル内におけるスタティックミ
キサーよりも上流側の部分の軽合金を半凝固温度に設定
する加熱部材を設けておくことが好ましい。なお、本発
明は、前記した固体栓ノズル及び自己閉鎖型ノズルのい
ずれにも採用することができ、前者の場合には、ノズル
の吐出口に固体栓を生成させる温度設定部材を設ければ
よい。また、後者の場合には、ノズル内におけるスタテ
ィックミキサーよりも下流側の部分に、同ノズルの吐出
口を開閉する開閉バルブを設ければよい。

【００１１】更に、本発明は、軸方向に移動する射出プ
ランジャを内部に有する計量シリンダと、同シリンダ内
の軽合金材料を半凝固スラリーとなるように温度設定す
る温度制御手段と、前記計量シリンダの排出口に基端部
が接続されかつ末端部に吐出口が形成されたノズルと、
を備えている軽合金の射出成形装置において、前記ノズ
ル内を通過する半凝固スラリーにせん断流動を生じさせ
るスリット状の射出通路が同ノズル内に設けられている
ものである。この場合、上記半凝固スラリーはノズルの
スリット状の射出通路内においてせん断流動を発生させ
ながら成形金型に射出されるので、その半凝固スラリー
中の固体粒子の一部が成長肥大化していても、その固体
粒子はノズル内を通過する際に微細化されることにな
る。

【００１２】このため、成長肥大化した固体粒子が成形
品に混入するのが防止され、成形品の品質が向上される
とともに、肥大化した固体粒子がノズル内に詰まって開
閉バルブの閉鎖を阻害したり、軽合金材料の通過抵抗が
増大するのが防止され、安定した成形運転を行えるよう
になる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。図１〜図４は本発明の軽合金射出
用ノズル３３の各実施形態を示し、図５はそれらの各ノ
ズルを採用できる射出成形装置１を示している。まず、
図５において、本実施形態に係る軽合金の射出成形装置
１は、チャンバー２の内部に押出スクリュー３を回転自
在に有する垂直に配置されたスクリュー押出機４と、チ
ャンバー２の上端部に接続された金属溶湯５を貯溜する
ための貯溜ホッパー６と、を備えている。

【００１４】また、この射出成形装置１は、貯溜ホッパ
ー６からチャンバー２内に供給された金属溶湯５が半凝
固スラリー７となるように同チャンバー２を温度調節す
る温度制御手段８と、チャンバー２の下端排出口から排
出された半凝固スラリー７が射出される型締め装置９
と、を備えている。この射出成形装置１の構成部材のう
ち、貯溜ホッパー６は、溶解炉１０で溶解された軽合金
材料よりなる金属溶湯５を受け入れてこれを溶融状態で
貯溜するものであり、このホッパー６の下端開口部はチ
ャンバー２の上端部に接続されている。

【００１５】また、貯溜ホッパー６の下部には、アルゴ
ン等の不活性ガスを当該ホッパー６の下部から吹き込む
シール手段（図示せず）が接続されており、このシール
手段からの不活性ガスにより貯溜ホッパー６内の金属溶
湯５をバブリングして不純物を除去するとともに、金属
溶湯５の湯面を不活性ガスでシールするようにしてい
る。チャンバー２の上端には駆動モーター１１が直結さ
れ、この駆動モーター１１の駆動軸には、チャンバー２
の内部に回転自在に挿通された押出スクリュー３の上端
が連結されていて、この押出スクリュー３は、その下端
がチャンバー２内で自由端となるように片持ち状に配置
されている。

【００１６】本実施形態の射出成形装置１では、押出ス
クリュー３は軸方向（上下方向）に移動しないようにチ
ャンバー２内に挿通され、同チャンバー２の下端排出口
は、水平方向に出退する射出プランジャ１２が内部に挿
通された計量シリンダ１３の前端上部に接続されてい
る。この計量シリンダ１３の前端部には、垂直方向の第
一流路１４と水平方向の第二流路１５よりなる射出流路
１６が構成されていて、第二流路１５内の半凝固スラリ
ー７がチャンバー２側に逆流するのを防止する逆止弁
（図示せず）が第一流路１４に設けられている。

【００１７】また、計量シリンダ３４の後端には、射出
プランジャ１２を固定金型２４側へ突出させるための射
出シリンダ１７が設けられている。このため、この射出
成形装置１では、計量シリンダ１３の第二流路１５内に
一定量の半凝固スラリー７を溜めたあと、射出プランジ
ャ１２を一気に突出させることにより、その半凝固スラ
リー７を成形金型２４，２６内に射出することができ
る。このように、本実施形態によれば、水平方向に射出
する射出プランジャ１２で第二通路１５内の半凝固スラ
リー７を水平方向に射出するようにしているので、スク
リュー押出機４の上部に射出シリンダを設ける必要がな
くなり、後述する図６及び図７の射出成形装置１の場合
に比べて装置全体の高さをより低く抑えることができ
る。

【００１８】また、図５に示すように、本実施形態で
は、型締め装置９の固定盤２３の中央部を切り欠いて形
成した内空部１８にスクリュー押出機４のチャンバー２
が埋め込まれており、これにより、水平方向の射出プラ
ンジャ１２を採用したことに伴う装置長さの増大を極力
防止するようにしている。チャンバー２の外周面は前記
温度調節手段８で覆われており、この調節手段８は、上
下方向に分離された複数の温度制御ジャケット１９より
なる。そして、このジャケット１９内に金属溶湯５の温
度よりも低い油等の熱媒体を流通させることにより、チ
ャンバー２内の金属溶湯５が液相線温度以下でかつ固相
線温度以上の温度範囲になるように冷却できるようにな
っている。

【００１９】なお、チャンバー２内の金属溶湯５を高精
度に温度制御するために、各温度制御ジャケット１９は
加熱機能も兼ね備えている。また、計量シリンダ１３の
外周面にも、その内部の半凝固スラリー７を一定温度に
保つための温度制御ジャケット１９が設けられている。
前記型締め装置９は、基台２０上に立設されたリンクハ
ウジング２１と、このハウジング２１に水平方向のタイ
バー２２を介して固定された固定盤２３と、この固定盤
２３に固定された固定金型２４と、タイバー２２に対し
て摺動自在に貫通支持された可動盤２５と、固定金型２
４に対して水平方向に開閉自在となるよう可動盤２５に
固定された移動金型２６と、を備えている。

【００２０】リンクハウジング２１の外面中央部には型
締めシリンダ２７が固定され、この型締めシリンダ２７
のシリンダロッド２８の先端は可動盤２５の中央部に連
結されている。このリンクハウジング２１と可動盤２５
同士は、これらが接近したときに折り畳まれかつ離反し
たときに水平方向にほぼ一直線に並ぶ複数のリンク２９
で連結されている。可動盤２５のリンクハウジング２１
側の側面には押出シリンダ３０が設けられ、この押出シ
リンダ３０の押出ロッド３１は可動盤２５を貫通して移
動金型２６に連結されている。

【００２１】従って、この型締め装置９では、型締めシ
リンダ２７のシリンダロッド２８を突出させてリンク２
９を一直線上に伸びた状態にし、このリンク２９の突っ
張り状態において押出シリンダ３０の押出ロッド３１を
突出させることにより、移動金型２６を可動金型２４に
対して強力に押圧できるようになっている。図１は、上
記射出成形装置１に使用できる軽合金射出用のノズル３
３の第一の実施形態を示している。本実施形態のノズル
３３は、計量の際に先端部を冷却して軽合金自体を固化
してなる固体栓をノズル内に生成させる固体栓ノズルよ
りなり、基端部が計量シリンダ１３の排出口に螺合され
た円筒状のノズル本体３４と、このノズル本体３４の先
端部に嵌合した状態で固定された吐出口３５を有する先
端部材３６と、ノズル本体３４の周囲に巻き付けられた
バンドヒータ等よりなる加熱部材３７と、を備えてい
る。

【００２２】ノズル３３の先端部材３６は前記固定金型
２４に埋設されたスプールブッシュ３８の凹部に嵌合さ
れた状態で接続されており、このスプールブッシュ３８
の周囲には、当該ブッシュ３８を金型設定温度以上でか
つ軽合金の固相線温度以下に加熱又は冷却するバンドヒ
ータ等よりなる温度設定部材３９が巻き付けられてい
る。このため、この温度設定部材３９による温度制御に
より先端部材３６の吐出口３５内に固体栓（図示せず）
を生成させることができる。本実施形態のノズル３３
は、また、ノズル本体３４の内部通路４０内に収納され
たスタティックミキサー４１を備えている。このスタテ
ィックミキサー４１は、ノズル本体３４の内部通路４０
を通過する半凝固スラリー７をラジアル混合してそこに
含まれている固体粒子を微細化させるもので、本実施形
態では、ノズル本体３４の軸心回りに捩じれた形状に形
成された複数枚の攪拌羽根４２より構成されている。

【００２３】図１に示すように、この複数枚の攪拌羽根
４２は、ノズル軸心方向で隣り合うもの同士の捩じれ方
向が互いに逆向きになっており、捩じれ方向の異なるこ
れらの攪拌羽根４２は、互いに直交するようにノズル本
体３４の内部通路４０内に軸心方向に沿って並設されて
いる。なお、半凝固スラリー７における固相が成長した
部分を有効に破砕するためは、当該攪拌羽根４２を三段
以上設けることが好ましい。前記加熱部材３７は、ノズ
ル本体３４内のスタティックミキサー４１に対応する部
分に配置されていて、その部分に位置する軽合金を液相
線温度以上に加熱するものである。このため、スタティ
ックミキサー４１を設けたことによって固体粒子が却っ
て内部通路４０内に詰まりやすくなるのが防止され、安
定した射出運転を行うことができる。

【００２４】なお、この加熱部材３７は、ノズル本体３
４の外周に巻き付けられた誘導加熱部材と、ニッケル、
クロム、鉄等を含有する強磁性材料で構成された当該ノ
ズル本体３４とから構成することもでき、この場合、内
部通路４０内の軽合金を瞬時に液相線温度以上に加熱で
きるようになる点で好ましい。すなわち、ノズル本体３
４内を常に液相線温度以上に加熱すると、その熱が計量
シリンダ１３内の半凝固スラリー７にも伝わって固相率
が低下し、所望の品質の成形品が得られないことがあ
る。この点、誘導加熱部材による加熱の場合には、射出
の直前だけ内部通路４０内の半凝固スラリー７を液相線
温度以上に一時的に加熱することにより、計量シリンダ
１３内の半凝固スラリー７の固相率の変動が抑制され、
ノズル加熱に伴う品質の低下を有効に防止できるように
なる。

【００２５】次に、上記ノズル３３を有する射出成形装
置１の作用を説明する。まず、溶解炉１０から機械式あ
るいは電磁ポンプ等の手段で貯溜ホッパー６内に投入さ
れた金属溶湯５は、ガスシールされた状態でスクリュー
押出機４のチャンバー２の上部に供給され、各温度制御
ジャケット１９によって液相線温度以下でかつ固相線温
度以上に冷却されて樹枝状晶に成長する。この樹枝状晶
は回転する押出スクリュー３のせん断作用によって破砕
し、微細な結晶粒が生成されて半凝固スラリー７に遷移
する。

【００２６】その後、この半凝固スラリー７は、押出ス
クリュー３によってスラリーポンプと同じように温度制
御されながら下方へ押し出される。この際、ノズル３３
の開閉バルブ３２が閉鎖されているので、射出プランジ
ャ１２は押出スクリュー２の回転に伴う押出力によって
軸方向後方（図５の右側）に負荷がかかる。一方、射出
シリンダ１７には一定の背圧が設定されており、この背
圧に打ち勝つ内圧が計量シリンダ１３内に発生すると、
射出シリンダ１７が軸方向後方に移動し、計量シリンダ
１３の前端部に半凝固スラリー７が溜まる。

【００２７】そして、射出プランジャ１２が所定の計量
位置になったことが検出されると、射出シリンダ１７が
作動して射出プランジャ１２を前方へ一気に移動させ
る。この射出プランジャ１２の前方移動により、計量シ
リンダ１３の前端部に溜まっていた計量済みの半凝固ス
ラリー７がノズル３３を通って成形金型（固定金型２４
及び移動金型２６）のキャビティ内に射出される。この
射出の際に、半凝固スラリー７は前記スタティックミキ
サー４１によってノズル３３内でラジアル混合されなが
ら成形金型２４，２６に射出されるので、その半凝固ス
ラリー７中の固体粒子の一部が肥大化していても、その
固体粒子はノズル３３内を通過する際に微細化されるこ
とになる。

【００２８】このため、肥大化した固体粒子が成形品に
混入するのが防止されるとともに、微細化された固体粒
子が均一に分散され、巣のない良好な成形品を得ること
ができる。なお、スタティックミキサー４１の無い場合
に比べて固体粒子の径は約１０％程度小さくなることが
実験により確認された。また、半凝固スラリー７中の固
体粒子が微細化されることから、肥大化した固体粒子が
ノズル３３内に詰まって軽合金材料の通過抵抗が増大す
るのが防止され、このため安定した成形運転を行えるよ
うになる。

【００２９】更に、本実施形態では、加熱部材３７によ
ってノズル３３内が液相線温度以上に加熱されるので、
スタティックミキサー４１を設けたことによって固体粒
子が却って内部通路４０内に詰まりやすくなるのが防止
され、この点でも安定した成形運転が保証される。次
に、上記のようにして半凝固スラリー７の射出が終わる
と、射出プランジャ１２の射出完了信号に基づいてスプ
ールブッシュ３８の温度設定部材３９の冷却により吐出
口３５の内部で固体栓が生成され、その後、スクリュー
押出機４の駆動モータ１１が作動し、射出プランジャ１
２による次の射出ショットの計量が開始される。

【００３０】一方、本実施形態の射出成形方法によれ
ば、金属溶湯５から出発して半凝固スラリー７を生成し
ているので、微細な結晶粒が均一に分散された組織にな
り、機械的特性に優れかつバリの少ない高品質な成形品
を得ることができる。すなわち、本実施形態では、垂直
なチャンバー２内において金属溶湯５を半凝固スラリー
７に遷移させているので、金属溶湯５に含まれている不
活性ガスを浮力によって抜き出してから、同溶湯５が半
凝固スラリー７に遷移することになる。このため、射出
時の計量を正確に行えるとともに、不活性ガスの巻き込
みによって成形品に気泡が混じるのも防止でき、不良品
の発生が極力防止されることになる。

【００３１】また、出発原料が金属溶湯５でありこれを
半凝固スラリー７に冷却しながら下方に搬送しているの
で、押出スクリュー３の上流部の摩耗や折損を低減でき
るとともに、スクリュー押出機３の負荷トルクや攪拌経
路をそれほど大きく取る必要がなくなり、装置のコンパ
クト化が可能になる。更に、チャンバー２の下端排出口
から射出される半凝固スラリー７をいったん水平方向に
向きを変えたあと水平方向に型開閉する成形金型２４，
２６に射出しているので、成形金型２４，２６やそのス
トローク量の大きさとは関係なく、スクリュー押出機４
を必要以上に高く配置する必要がなくなる。このため、
装置全体の高さ寸法を過大に設定しなくても、気泡や引
けの少ない高品質な軽金属成形品を射出成形することが
できる。

【００３２】図２は、上記射出成形装置１に使用できる
軽合金射出用のノズル３３の第二の実施形態を示してい
る。本実施形態のノズル３３は、開閉バルブ４４を内部
に有する自己閉鎖型ノズルよりなり、基端部が計量シリ
ンダ１３の排出口に螺合された円筒状のノズル本体３４
と、このノズル本体３４の先端部に嵌合された中間筒体
４５と、この中間筒体４５の先端部に嵌合された吐出口
３５を有する先端部材３６と、ノズル本体３４の周囲に
巻き付けられたバンドヒータ等よりなる加熱部材３７
と、を備えている。

【００３３】中間筒体４５の中心部には、ニードル弁よ
りなる前記開閉バルブ４４が軸方向に移動自在に挿通さ
れており、この開閉バルブ４４の軸方向移動により前記
吐出口３４を開閉できるようになっている。中間筒体４
５の外周部には、開閉バルブ４４の後端に当接するアー
ム４６を有するリング部材４７が外嵌され、このリング
部材４７はノズル本体３４の先端部に外嵌されたばね部
材４８によって金型側（図２の左側）へ付勢されてい
る。なお、中間筒体４５における開閉バルブ４５の周囲
の部分には軽合金材料の射出通路４９が形成され、この
射出通路４９は開閉バルブ４４の前端部で拡幅されて吐
出口３５に通じている。

【００３４】本実施形態のノズル３３においても、ノズ
ル本体３４の内部通路４０内に複数の攪拌羽根４２より
なるスタティックミキサー４１が収納されており、これ
によって内部通路４０を通過する半凝固スラリー７をラ
ジアル混合してそこに含まれている固体粒子を微細化す
るようにしている。このため、本実施形態のノズル３３
によれば、ノズル３３内におけるスタティックミキサー
４１よりも下流側の部分に設けた開閉バルブ４４の開閉
が肥大化した固体粒子によって阻害されることがなく、
安定した成形運転を行うことができる。

【００３５】なお、その他の構成及び作用は第一実施形
態と同様であるから、図面に同一符号を付してその詳細
説明を省略する。図３は、上記射出成形装置１に使用で
きる軽合金射出用のノズル３３の第三の実施形態を示し
ている。本実施形態のノズル３３も、第二実施形態のノ
ズル３３と同様に、開閉バルブ４４を内部に有する自己
閉鎖型ノズルよりなり、基端部が計量シリンダ１３の排
出口に螺合された円筒状のノズル本体３４と、このノズ
ル本体３４の先端部に嵌合された中間筒体４５と、この
中間筒体４５の先端部に一体に設けられた吐出口３５を
有する先端部材３６と、ノズル本体３４の周囲に巻き付
けられたバンドヒータ等よりなる加熱部材３７と、を備
え、複数の攪拌羽根４２よりなるスタティックミキサー
４１がノズル本体３４の内部通路４０内に収納されてい
る。

【００３６】前記開閉バルブ４４は、中間筒体４５の内
部に収納されたガイド筒体５１に軸方向移動自在に挿通
され、このガイド筒体５１の外周部には開閉バルブ４４
を金型側（図３の左側）へ付勢するばね部材５２が外嵌
されている。また、この場合のノズル３３は、スタティ
ックミキサー４１に対応する部分を加熱する前記加熱部
材３７の他に、中間筒体４５の先端部に巻き付けられた
第二加熱部材５３、同中間筒体４５の基端部に巻き付け
られた第三加熱部材５４、及び、ノズル本体３４の基端
部に巻き付けられた第四加熱部材５５を備え、スタティ
ックミキサー４１の出口付近、同ミキサー４１の入口付
近、中間筒体４５の出口付近、及び、ノズル本体３４の
入口付近に、それぞれ熱電対等よりなる第一〜第四温度
センサー５６〜５９が設けられている。

【００３７】そして、上記各加熱部材３７，５３〜５５
により、スタティックミキサー４１の上流側の第四温度
センサー５９の温度Ｔ４が固液共存の半凝固温度になる
ように温度制御され、かつ、第一〜第三温度センサー５
６〜５８の温度Ｔ１〜Ｔ３に関しては、軽合金の液相線
温度以上の範囲内で、Ｔ３≧Ｔ１＞Ｔ２となるように温
度制御されるようになっている。このように、本実施形
態では、第四加熱部材５５により、ノズル３３内におけ
るスタティックミキサー４１よりも上流側の部分の軽合
金を半凝固温度に設定することにより、計量シリンダ１
３内の半凝固スラリー７の固相率が低下して成形品の品
質が悪化するのを有効に防止している。

【００３８】また、本実施形態では、第二温度センサー
５７の温度Ｔ２を液相線温度以上のなるべく低い温度に
設定することによっても、ノズル３３の上流側で半凝固
スラリー７の固相率が低下するのを防止するとともに、
ノズル３３の先端側に向かって徐々に高温になるように
温度設定（Ｔ３≧Ｔ１＞Ｔ２）することにより、開閉バ
ルブ４４による開閉が固相分によって阻害されないよう
にしている。なお、その他の構成及び作用は第二実施形
態と同様であるから、図面に同一符号を付してその詳細
説明を省略する。

【００３９】図４は、上記射出成形装置１に使用できる
軽合金射出用のノズル３３の第四の実施形態を示してい
る。本実施形態のノズル３３が第一実施形態のものと異
なる点は、前記スタティックミキサー４１に代えて、ノ
ズル３３内を通過する半凝固スラリー７にせん断流動を
生じさせるスリット状の射出通路６１を構成するせん断
ブロック６２を設けた点にある。図４（ｂ）に示すよう
に、このせん断ブロック６２は、横長の浅溝を上面側に
有する下板６３と、この下板６３の上面側に当接した平
板状の上板６４とからなり、下板６３の浅溝を上板６４
で閉塞することによって前記スリット状の射出通路６１
が形成されている。

【００４０】そして、図４（ａ）に示すように、当該せ
ん断ブロック６２は、そのスリット状の射出通路６１が
ノズル本体３４の内部通路４０に連通するようにノズル
本体３４の拡幅部６５に収納されている。本実施形態の
ノズル３３によれば、半凝固スラリー７がせん断ブロッ
ク６２のスリット状の射出通路６１においてせん断流動
を発生させながら成形金型２４，２６に射出されるの
で、その半凝固スラリー７中の固体粒子の一部が肥大化
していても、その固体粒子を射出時に微細化することが
できる。

【００４１】なお、せん断ブロック６２の射出通路６１
を軸方向全長に渡ってスリット状にすると、半凝固スラ
リー７の流動抵抗が大きくなり過ぎる場合には、図４
（ｃ）に示すように、せん断ブロック６２の内面の材料
流れ方向一定間隔おきに突条６６を設け、この上下の突
条６６間で狭いスリットを形成するようにすれば、流動
抵抗をそれほど増加させずに半凝固スラリー７の固体粒
子を微細化できるようになる。なお、本実施形態では、
せん断ブロック６２をノズル本体３４に収納した例を示
したが、ノズル本体３４の内部に直接スリット状の射出
通路６１を設けるようにしてもよい。

【００４２】図６〜図８は、上記各実施形態のノズル３
３を採用できる射出成形装置１の変形例を示している。
このうち、図６に示す射出成形装置１では、駆動モータ
ー１１の上部に上下方向に出退するシリンダロッドを有
する射出シリンダ１７が接続され、この射出シリンダ１
７のシリンダロッドに駆動モーター１１が直結されてい
る。このため、この場合のスクリュー押出機４では、射
出シリンダ１７のシリンダロッドを下方に突出すること
により駆動モーター１１を介して押出スクリュー３を軸
方向下方に移動させ、これにより、チャンバー２内の下
端部に溜まっている半凝固スラリー７を外部に射出する
ようにしている。

【００４３】従って、この場合の射出成形装置１では、
押出スクリュー３が前記射出プランジャ１２の機能を兼
ね備え、スクリュー押出機４のチャンバー２が前記計量
シリンダ１３の機能を兼ね備えていることになる。チャ
ンバー２の下端排出口には、ほぼＬ字形に形成された接
続管路６８が接続され、この接続管路６８は、垂直方向
の第一流路１４とこの流路１４の下端から水平方向に延
びる第二流路１５とからなる射出流路１６を内部に備え
ている。このうち、第一流路１４の上端はチャンバー２
の下端排出口に接続され、第二流路１６の出口には、前
記各実施形態のうちのいずれかのノズル３３が接続され
ている。

【００４４】一方、図７に示す射出成形装置１では、ス
クリュー押出機４のチャンバー２が型締め装置９の反対
側にやや倒れた状態に傾斜して設けられており、これに
より、図６に示す射出成形装置１に比べて、装置全体の
高さをより低く抑えるようにしている。このスクリュー
押出機４の傾斜度合いは、押出スクリュー３のヘリカル
角とほぼ同程度になるように設定されており、この程度
の傾斜度合いであれば、チャンバー２の内部での気泡の
除去や半凝固スラリー７の軸上部への付着が発生するこ
とがなく、良好な安定運転が行える。

【００４５】なお、その他の構成及び制御方法は図６の
場合と同様であるため、図面に同一符号を付して詳細説
明を省略する。図８に示す射出成形装置１は、いわゆる
チクソモールディング法による射出成形装置であり、ペ
レットないしチップ状の固体原料６９をスクリュー押出
機４の内部で加熱することにより同原料６９を半凝固状
態にする点で、出発原料が金属溶湯５である図５〜図７
の場合と異なる。すなわち、チャンバー２の後端部に接
続された原料ホッパー７０には、固体原料６９が固体の
まま投入され、チャンバー２の外周に設けた温度制御ジ
ャケット１９で加熱することによりその原料６９を半凝
固スラリーにし、射出シリンダ１７で前方に移動する押
出スクリュー３でその半凝固スラリーを成形金型２４，
２６に射出するようにしている。

【００４６】なお、その他、図５の場合と構造及び機能
が共通する部材については、図８に同一符号を付して詳
細説明を省略する。以上本発明の各実施の形態を説明し
たが、これらの実施の形態は例示的なものであって限定
的なものではない。本発明の技術的範囲は冒頭の特許請
求の範囲により決定され、その意味に入るすべての態様
は本発明の範囲に含まれる。例えば、自己閉鎖型のノズ
ル３３は、ニードル弁で開閉操作するもの以外に、ロー
タリー型の弁で開閉操作するものを使用することができ
る。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
軽合金の半凝固スラリーを射出成形する際に固体粒子を
微細化することができるので、成形品の品質を向上でき
るとともに、安定した成形運転を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一の実施形態に係る軽合金射出用のノズルの
断面図である。

【図２】第二の実施形態に係る軽合金射出用のノズルの
断面図である。

【図３】第三の実施形態に係る軽合金射出用のノズルの
断面図である。

【図４】（ａ）は第四の実施形態に係る軽合金射出用の
ノズルの断面図、（ｂ）はせん断ブロックの斜視図、
（ｃ）はせん断ブロックの変形例を示す斜視図である。

【図５】射出成形装置の全体側面図である。

【図６】射出成形装置の変形例を示す全体側面図であ
る。

【図７】同装置の変形例を示す全体側面図である。

【図８】同装置の変形例を示す全体側面図である。

【符号の説明】

１射出成形装置２チャンバー（計量シリンダ）３押出スクリュー（射出プランジャ）８温度制御手段１２射出プランジャ１３計量シリンダ２４固定金型２６移動金型３３ノズル３５吐出口３７加熱部材３９温度設定部材４１スタティックミキサー４２攪拌羽根４４開閉バルブ５５加熱部材６１射出通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２９Ｃ 45/46 Ｂ２９Ｃ 45/46

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸方向に移動する射出プランジャ（３，
１２）を内部に有する計量シリンダ（２，１３）と、同
シリンダ（２，１３）内の軽合金材料を半凝固スラリー
（７）となるように温度設定する温度制御手段（８）
と、前記計量シリンダ（２，１３）の排出口に基端部が
接続されかつ末端部に吐出口（３５）が形成されたノズ
ル（３３）と、を備えている軽合金の射出成形装置にお
いて、前記ノズル（３３）内を通過する半凝固スラリー（７）
をラジアル混合するスタティックミキサー（４１）が同
ノズル（３３）内に設けられていることを特徴とする軽
合金の射出成形装置。
【請求項２】スタティックミキサー（４１）は、ノズ
ル（３３）の軸心回りに捩じれた形状に形成された攪拌
羽根（４２）よりなる請求項１に記載の軽合金の射出成
形装置。
【請求項３】捩じれ方向の異なる複数の攪拌羽根（４
２）が互いに直交するようにノズル（３３）内の軸心方
向に沿って並設されている請求項２に記載の軽合金の射
出成形装置。
【請求項４】ノズル（３３）内におけるスタティック
ミキサー（４１）に対応する部分の軽合金を液相線温度
以上に温度設定する加熱部材（３７）が設けられている
請求項１〜３のいずれかに記載の軽合金の射出成形装
置。
【請求項５】ノズル（３３）内におけるスタティック
ミキサー（４１）よりも上流側の部分の軽合金を半凝固
温度に設定する加熱部材（５５）が設けられている請求
項１〜４のいずれかに記載の軽合金の射出成形装置。
【請求項６】ノズル（３３）の吐出口（３５）に固体
栓を生成させる温度設定部材（３９）が設けられている
請求項１〜５のいずれかに記載の軽合金の射出成形装
置。
【請求項７】ノズル（３３）内におけるスタティック
ミキサー（４１）よりも下流側の部分に、同ノズル（３
３）の吐出口（３５）を開閉する開閉バルブ（４４）が
設けられている請求項１〜５のいずれかに記載の軽合金
の射出成形装置。
【請求項８】軸方向に移動する射出プランジャ（３，
１２）を内部に有する計量シリンダ（２，１３）と、同
シリンダ（２，１３）内の軽合金材料を半凝固スラリー
（７）となるように温度設定する温度制御手段（８）
と、前記計量シリンダ（２，１３）の排出口に基端部が
接続されかつ末端部に吐出口（３５）が形成されたノズ
ル（３３）と、を備えている軽合金の射出成形装置にお
いて、前記ノズル（３３）内を通過する半凝固スラリー（７）
にせん断流動を生じさせるスリット状の射出通路（６
１）が同ノズル（３３）内に設けられていることを特徴
とする軽合金の射出成形装置。
【請求項９】計量シリンダ（２，１３）内で計量され
た軽合金の半凝固スラリー（７）を射出プランジャ
（３，１２）によってノズル（３３）を介して成形金型
（２４，２６）に射出するようにした軽合金の射出成形
方法において、前記半凝固スラリー（７）を前記ノズル（３３）内でラ
ジアル混合しながら前記成形金型（２４，２６）に射出
することを特徴とする軽合金の射出成形方法。
【請求項１０】計量シリンダ（２，１３）内で計量さ
れた軽合金の半凝固スラリー（７）を射出プランジャ
（３，１２）によってノズル（３３）を介して成形金型
（２４，２６）に射出するようにした軽合金の射出成形
方法において、前記半凝固スラリー（７）を前記ノズル
（３３）内でせん断流動を発生させながら前記成形金型
（２４，２６）に射出することを特徴とする軽合金の射
出成形方法。
【請求項１１】内部に半凝固スラリー（７）が計量さ
れる計量シリンダ（２，１３）と、この計量シリンダ
（２，１３）から射出される前記半凝固スラリー（７）
を一定形状に成形する型開閉自在な成形金型（２４，２
６）との間に介装される軽合金射出用のノズルにおい
て、当該ノズル（３３）内を通過する半凝固スラリー（７）
をラジアル混合するスタティックミキサー（４１）を内
部に備えていることを特徴とする軽合金射出用のノズ
ル。
【請求項１２】内部に半凝固スラリー（７）が計量さ
れる計量シリンダ（２，１３）と、この計量シリンダ
（２，１３）から射出される前記半凝固スラリー（７）
を一定形状に成形する型開閉自在な成形金型（２４，２
６）との間に介装される軽合金射出用のノズルにおい
て、当該ノズル（３３）内を通過する半凝固スラリー（７）
にせん断流動を生じさせるスリット状の射出通路（６
１）を内部に備えていることを特徴とする軽合金射出用
のノズル。