JP2002167642A - プラスチック成形機用バレル - Google Patents
プラスチック成形機用バレルInfo
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- JP2002167642A JP2002167642A JP2001015692A JP2001015692A JP2002167642A JP 2002167642 A JP2002167642 A JP 2002167642A JP 2001015692 A JP2001015692 A JP 2001015692A JP 2001015692 A JP2001015692 A JP 2001015692A JP 2002167642 A JP2002167642 A JP 2002167642A
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- molding machine
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- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
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- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 プラスチック成形機用のバレルにおいて、ス
クリュとの間の摺動面における摩耗を減少させることが
できるバレルを提供する。 【解決手段】 本発明のプラスチック成形機用バレル
は、Ｃ：２．４ｗｔ％以上３．２ｗｔ％以下、Ｓｉ：
０．４ｗｔ％以上０．８ｗｔ％以下、Ｍｎ：０．８ｗｔ
％以上１．５ｗｔ％以下、Ｎｉ：２．０ｗｔ％以下、Ｃ
ｒ：１６ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下、Ｍｏ：３．０ｗｔ
％以下、残部がＦｅ及び不可避的な不純物からなる高ク
ロム鋳鉄によって構成される。なお、バレルの少なくと
も内周の表層部が、上記組成を備えた高クロム鋳鉄で構
成されていれば、摺動の相手方となるスクリュ及び当該
バレル自身の摩耗を減らすことができる。好ましくは、
前記バレルの内周面に焼入れを施す。
クリュとの間の摺動面における摩耗を減少させることが
できるバレルを提供する。 【解決手段】 本発明のプラスチック成形機用バレル
は、Ｃ：２．４ｗｔ％以上３．２ｗｔ％以下、Ｓｉ：
０．４ｗｔ％以上０．８ｗｔ％以下、Ｍｎ：０．８ｗｔ
％以上１．５ｗｔ％以下、Ｎｉ：２．０ｗｔ％以下、Ｃ
ｒ：１６ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下、Ｍｏ：３．０ｗｔ
％以下、残部がＦｅ及び不可避的な不純物からなる高ク
ロム鋳鉄によって構成される。なお、バレルの少なくと
も内周の表層部が、上記組成を備えた高クロム鋳鉄で構
成されていれば、摺動の相手方となるスクリュ及び当該
バレル自身の摩耗を減らすことができる。好ましくは、
前記バレルの内周面に焼入れを施す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチックの成
形を行う射出成形機や押出成形機において、原料のプラ
スチックの可塑化及び混練に使用される成形機用バレル
の構造に係る。
形を行う射出成形機や押出成形機において、原料のプラ
スチックの可塑化及び混練に使用される成形機用バレル
の構造に係る。
【０００２】
【従来の技術】各種の産業設備において、摩耗に曝され
る部材が数多く存在する。その様な部材の寿命を長くす
るため、耐摩耗性に優れた材料が開発され実用化されて
いる。単に、耐摩耗性を向上させるのであれば、硬度が
高い材料を使用すれば良いことが経験的に知られてい
る。その様な場合に、古くから多くの分野で適用されて
きたのが、Ｃｒが大量に配合された高クロム鋳鉄であ
る。Ｃｒは、鋳鉄成分中のＣと結合して硬度の高いＣｒ
７Ｃ３を大量に折出し、これによって生地のマルテンサ
イトとともに、硬度の高い耐摩耗性鋳鉄を形成する。
る部材が数多く存在する。その様な部材の寿命を長くす
るため、耐摩耗性に優れた材料が開発され実用化されて
いる。単に、耐摩耗性を向上させるのであれば、硬度が
高い材料を使用すれば良いことが経験的に知られてい
る。その様な場合に、古くから多くの分野で適用されて
きたのが、Ｃｒが大量に配合された高クロム鋳鉄であ
る。Ｃｒは、鋳鉄成分中のＣと結合して硬度の高いＣｒ
７Ｃ３を大量に折出し、これによって生地のマルテンサ
イトとともに、硬度の高い耐摩耗性鋳鉄を形成する。
【０００３】プラスチック成形機を構成するバレル及び
スクリュなどの摺動部分では、その摺動面の摩耗を防ぐ
ために潤滑油を使用することができないので、従来、バ
レル材料には高い耐摩耗性を有する高クロム鋳鉄（２８
％Ｃｒ）を使用していた。しかし、この様な高クロム鋳
鉄を使用することによって、バレル側の摩耗を抑えるこ
とはできるが、その摺動相手であるスクリュ（例えば、
合金工具鋼ＳＫＤ１１製）が激しく摩耗してしまうと言
う問題点があった。
スクリュなどの摺動部分では、その摺動面の摩耗を防ぐ
ために潤滑油を使用することができないので、従来、バ
レル材料には高い耐摩耗性を有する高クロム鋳鉄（２８
％Ｃｒ）を使用していた。しかし、この様な高クロム鋳
鉄を使用することによって、バレル側の摩耗を抑えるこ
とはできるが、その摺動相手であるスクリュ（例えば、
合金工具鋼ＳＫＤ１１製）が激しく摩耗してしまうと言
う問題点があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の様な
従来のプラスチック成形機用における摺動部分の摩耗に
ついての問題点を解決するために成されたものであり、
本発明の目的は、バレルとスクリュの間の摺動面におけ
る摩耗を減少させることができるバレルを提供すること
にある。
従来のプラスチック成形機用における摺動部分の摩耗に
ついての問題点を解決するために成されたものであり、
本発明の目的は、バレルとスクリュの間の摺動面におけ
る摩耗を減少させることができるバレルを提供すること
にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のプラスチック成
形機用バレルは、少なくとも内周の表層部が、Ｃ：２．
４ｗｔ％以上３．２ｗｔ％以下、Ｓｉ：０．４ｗｔ％以
上０．８ｗｔ％以下、Ｍｎ：０．８ｗｔ％以上１．５ｗ
ｔ％以下、Ｎｉ：２．０ｗｔ％以下、Ｃｒ：１６ｗｔ％
以上２０ｗｔ％以下、Ｍｏ：３．０ｗｔ％以下、残部が
Ｆｅ及び不可避的な不純物からなる高クロム鋳鉄によっ
て構成されることを特徴とする。
形機用バレルは、少なくとも内周の表層部が、Ｃ：２．
４ｗｔ％以上３．２ｗｔ％以下、Ｓｉ：０．４ｗｔ％以
上０．８ｗｔ％以下、Ｍｎ：０．８ｗｔ％以上１．５ｗ
ｔ％以下、Ｎｉ：２．０ｗｔ％以下、Ｃｒ：１６ｗｔ％
以上２０ｗｔ％以下、Ｍｏ：３．０ｗｔ％以下、残部が
Ｆｅ及び不可避的な不純物からなる高クロム鋳鉄によっ
て構成されることを特徴とする。
【０００６】なお、本発明のプラスチック成形機用バレ
ルは、その全体を、上記組成を備えた高クロム鋳鉄によ
って製作することもできるが、例えば、鋳包みなどの方
法を用いて、その内周の表層部のみを上記組成を備えた
高クロム鋳鉄で構成することもできる。
ルは、その全体を、上記組成を備えた高クロム鋳鉄によ
って製作することもできるが、例えば、鋳包みなどの方
法を用いて、その内周の表層部のみを上記組成を備えた
高クロム鋳鉄で構成することもできる。
【０００７】好ましくは、本発明のプラスチック成形機
用バレルにおいて、前記内周の表面に焼入れを施す。
用バレルにおいて、前記内周の表面に焼入れを施す。
【０００８】ここで、上記の様に組成を規定した理由に
ついて説明する。Ｃは、硬度の高い炭化物を析出させ、
優れた耐摩耗性を持たせるために必要であるが、過度の
添加は靭性を低下させ、熱処理の際にクラックが発生し
易くなるので２．４〜３．２ｗｔ％とした。Ｓｉは、溶
湯の脱酸を目的に添加されるが、過度に添加すると炭化
物の形状が大きくなり機械的性質が低下するので、０．
４〜０．８ｗｔ％とした。Ｍｎは、溶湯の脱酸を目的に
添加されるが、１．５ｗｔ％以上では残留オーステナイ
トが増加して硬度の低下を招くので、０．８〜１．５ｗ
ｔ％とした。
ついて説明する。Ｃは、硬度の高い炭化物を析出させ、
優れた耐摩耗性を持たせるために必要であるが、過度の
添加は靭性を低下させ、熱処理の際にクラックが発生し
易くなるので２．４〜３．２ｗｔ％とした。Ｓｉは、溶
湯の脱酸を目的に添加されるが、過度に添加すると炭化
物の形状が大きくなり機械的性質が低下するので、０．
４〜０．８ｗｔ％とした。Ｍｎは、溶湯の脱酸を目的に
添加されるが、１．５ｗｔ％以上では残留オーステナイ
トが増加して硬度の低下を招くので、０．８〜１．５ｗ
ｔ％とした。
【０００９】Ｎｉは、焼入れ性を高める元素であるが、
過度に添加すると焼なまし時の生地をもマルテンサイト
組織にして焼なまし硬度が低くならないので、２．０ｗ
ｔ％以下とした。Ｃｒは、硬度の高いクロム炭化物を形
成させるのに必要ではあるが、過度に添加すると靭性を
低下させる。そこで、Ｃｒ量は１６〜２０ｗｔ％とし
た。Ｍｏは、クロム炭化物よりも硬い（Ｃｒ−Ｍｏ）７
Ｃ３を形成して硬度の上昇に寄与するが、３．０ｗｔ％
以上添加してもその効果が増大しないので、３．０ｗｔ
％以下とした。
過度に添加すると焼なまし時の生地をもマルテンサイト
組織にして焼なまし硬度が低くならないので、２．０ｗ
ｔ％以下とした。Ｃｒは、硬度の高いクロム炭化物を形
成させるのに必要ではあるが、過度に添加すると靭性を
低下させる。そこで、Ｃｒ量は１６〜２０ｗｔ％とし
た。Ｍｏは、クロム炭化物よりも硬い（Ｃｒ−Ｍｏ）７
Ｃ３を形成して硬度の上昇に寄与するが、３．０ｗｔ％
以上添加してもその効果が増大しないので、３．０ｗｔ
％以下とした。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明に基づくプラスチック成形
機用バレルの素材となる高クロム鋳鉄の特性を確認する
ため、組成を変えた高クロム鋳鉄Ａ、Ｂの試験片を作成
し、摩耗試験を行った。また、比較のため、従来の高ク
ロム鋳鉄（２８％Ｃｒ）からなる試験片も作成し、同様
の摩耗試験を行った。表１に、それぞれの試験片の化学
組成を示す。
機用バレルの素材となる高クロム鋳鉄の特性を確認する
ため、組成を変えた高クロム鋳鉄Ａ、Ｂの試験片を作成
し、摩耗試験を行った。また、比較のため、従来の高ク
ロム鋳鉄（２８％Ｃｒ）からなる試験片も作成し、同様
の摩耗試験を行った。表１に、それぞれの試験片の化学
組成を示す。
【００１１】
【表１】
【００１２】なお、この摩耗試験は、大越式迅速摩耗試
験機を使用して、次の様な方法で実施した。
験機を使用して、次の様な方法で実施した。
【００１３】先ず、リング状試験片を、表１に示した材
料で作成するとともに、摺動の相手方となる平板試験片
を、ＳＫＤ１１の母材の表面にイオン窒化を施すことに
よって作成した。この試験では、平板試験片上でリング
状試験片を回転させ、その摩耗圧痕の幅を読み取ること
によって、平板試験片に対するリング状試験片の攻撃性
を評価した。図１に、この摩耗試験の結果を示す。
料で作成するとともに、摺動の相手方となる平板試験片
を、ＳＫＤ１１の母材の表面にイオン窒化を施すことに
よって作成した。この試験では、平板試験片上でリング
状試験片を回転させ、その摩耗圧痕の幅を読み取ること
によって、平板試験片に対するリング状試験片の攻撃性
を評価した。図１に、この摩耗試験の結果を示す。
【００１４】次いで、リング状試験片を、ＳＫＤ１１の
母材の表面にイオン窒化を施すことによって作成すると
ともに、摺動の相手方となる平板試験片を、表１に示す
材料で作成した。この試験では、平板試験片上でリング
状試験片を回転させ、その摩耗圧痕の幅を読み取ること
によって、平板試験片の耐摩耗性を評価した。図２に、
この摩耗試験の結果を示す。
母材の表面にイオン窒化を施すことによって作成すると
ともに、摺動の相手方となる平板試験片を、表１に示す
材料で作成した。この試験では、平板試験片上でリング
状試験片を回転させ、その摩耗圧痕の幅を読み取ること
によって、平板試験片の耐摩耗性を評価した。図２に、
この摩耗試験の結果を示す。
【００１５】なお、図１及び図２において、「比摩耗
量」とは、被摩耗材料の相手材料に対する摩耗特性をあ
らわす特性値で、下式で表される； Ｓ＝（Ｂ３・Ｔ）／（８・Ｒ・Ｆ・Ｌ） 但し； Ｓ：比摩耗量 Ｂ：摩耗痕の幅 Ｔ：回転円板の厚み Ｒ：回転円板の半径 Ｆ：荷重 Ｌ：摩耗距離。
量」とは、被摩耗材料の相手材料に対する摩耗特性をあ
らわす特性値で、下式で表される； Ｓ＝（Ｂ３・Ｔ）／（８・Ｒ・Ｆ・Ｌ） 但し； Ｓ：比摩耗量 Ｂ：摩耗痕の幅 Ｔ：回転円板の厚み Ｒ：回転円板の半径 Ｆ：荷重 Ｌ：摩耗距離。
【００１６】図１及び図２に示した結果から、本発明に
基づく高クロム鋳鉄Ａは、従来の高クロム鋳鉄と比較し
て、低速から高速までの摩擦速度の全領域に渡って、摺
動相手方の摩耗量が少ないともに、それ自身の耐摩耗性
も高いことが分かる。但し、高速域ではその差は縮ま
る。他方、本発明に基づく高クロム鋳鉄Ｂは、高クロム
鋳鉄Ａに対してＣ量を若干減らし、焼入れ、焼戻し時に
クラックが発生しにくいようにしたものであり、高速域
では、それ自身の耐摩耗性は従来材より若干劣るが、そ
の他の点では、高クロム鋳鉄Ａとほぼ同等の性質を有し
ている。
基づく高クロム鋳鉄Ａは、従来の高クロム鋳鉄と比較し
て、低速から高速までの摩擦速度の全領域に渡って、摺
動相手方の摩耗量が少ないともに、それ自身の耐摩耗性
も高いことが分かる。但し、高速域ではその差は縮ま
る。他方、本発明に基づく高クロム鋳鉄Ｂは、高クロム
鋳鉄Ａに対してＣ量を若干減らし、焼入れ、焼戻し時に
クラックが発生しにくいようにしたものであり、高速域
では、それ自身の耐摩耗性は従来材より若干劣るが、そ
の他の点では、高クロム鋳鉄Ａとほぼ同等の性質を有し
ている。
【００１７】なお、本発明に基づく高クロム鋳鉄製のバ
レルの焼入れは、例えば、１０２０℃から急冷すること
により行う。これにより、硬度がＨＲＣ６１程度とな
り、機械部品として十分な硬さに到達し、耐摩耗性が向
上する。
レルの焼入れは、例えば、１０２０℃から急冷すること
により行う。これにより、硬度がＨＲＣ６１程度とな
り、機械部品として十分な硬さに到達し、耐摩耗性が向
上する。
【００１８】次に、本発明に基づく高クロム鋳鉄製のバ
レルを試作して、実際の押出成形機に組み込み、その性
能を評価した。表２に、素材として使用された高クロム
鋳鉄の化学組成を示す。
レルを試作して、実際の押出成形機に組み込み、その性
能を評価した。表２に、素材として使用された高クロム
鋳鉄の化学組成を示す。
【００１９】
【表２】
【００２０】この高クロム鋳鉄に、焼鈍熱処理を行って
軟化させた後、機械加工を施し、図３に示す形状とし
た。次いで、これに焼入れ焼戻し処理を施して、硬度を
上げた（ＨＲＣ３５→ＨＲＣ５９）。最後に、研削加工
を行って、所定の寸法形状に仕上げた。
軟化させた後、機械加工を施し、図３に示す形状とし
た。次いで、これに焼入れ焼戻し処理を施して、硬度を
上げた（ＨＲＣ３５→ＨＲＣ５９）。最後に、研削加工
を行って、所定の寸法形状に仕上げた。
【００２１】この様にして製作されたバレルを、二軸混
練押出機に組み込んで、ポリエチレンの押出成形を行っ
た。その結果、次の様な結果が得られた。
練押出機に組み込んで、ポリエチレンの押出成形を行っ
た。その結果、次の様な結果が得られた。
【００２２】（ａ）従来のバレル材料（２８％Ｃｒ鋳
鉄）を用いた場合と比べて、相手方のスクリュ（ＳＫＤ
１１製）の摩耗が減少し、スクリュの寿命が約１５％延
びた。
鉄）を用いた場合と比べて、相手方のスクリュ（ＳＫＤ
１１製）の摩耗が減少し、スクリュの寿命が約１５％延
びた。
【００２３】（ｂ）バレルの耐摩耗性が、従来のものと
比べて向上し、その寿命が約５％延びた。
比べて向上し、その寿命が約５％延びた。
【００２４】
【発明の効果】本発明のプラスチック成形機用バレルに
よれば、摺動の相手方となるスクリュの寿命を延ばすと
ともに、バレル自身の寿命も延ばすことができる。
よれば、摺動の相手方となるスクリュの寿命を延ばすと
ともに、バレル自身の寿命も延ばすことができる。
【図１】リング状試験片に、本発明に基づく高クロム鋳
鉄と従来の高クロム鋳鉄とを使用したときの摩耗試験結
果を示す図。
鉄と従来の高クロム鋳鉄とを使用したときの摩耗試験結
果を示す図。
【図２】平板状試験片に、本発明に基づく高クロム鋳鉄
と従来の高クロム鋳鉄とを使用したときの摩耗試験結果
を示す図。
と従来の高クロム鋳鉄とを使用したときの摩耗試験結果
を示す図。
【図３】製作されたプラスチック成形機用バレルの形状
を示す図。
を示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 栄 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株式 会社内 Ｆターム(参考） 4F206 AJ02 JA07 JQ41 4F207 AJ02 KA01 KA17 KL32 4K042 AA25 CA07 CA08 CA10 DA01
Claims (2)
- 【請求項１】 少なくとも内周の表層部が、Ｃ：２．４
ｗｔ％以上３．２ｗｔ％以下、Ｓｉ：０．４ｗｔ％以上
０．８ｗｔ％以下、Ｍｎ：０．８ｗｔ％以上１．５ｗｔ
％以下、Ｎｉ：２．０ｗｔ％以下、Ｃｒ：１６ｗｔ％以
上２０ｗｔ％以下、Ｍｏ：３．０ｗｔ％以下、残部がＦ
ｅ及び不可避的な不純物からなる高クロム鋳鉄によって
構成されたプラスチック成形機用バレル。 - 【請求項２】 前記内周の表面に焼入れが施されている
ことを特徴とする請求項１に記載のプラスチック成形機
用バレル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001015692A JP2002167642A (ja) | 2000-09-22 | 2001-01-24 | プラスチック成形機用バレル |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000-289147 | 2000-09-22 | ||
| JP2000289147 | 2000-09-22 | ||
| JP2001015692A JP2002167642A (ja) | 2000-09-22 | 2001-01-24 | プラスチック成形機用バレル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002167642A true JP2002167642A (ja) | 2002-06-11 |
Family
ID=26600558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001015692A Pending JP2002167642A (ja) | 2000-09-22 | 2001-01-24 | プラスチック成形機用バレル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002167642A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110453051A (zh) * | 2019-09-16 | 2019-11-15 | 威德车业部件有限公司 | 一种螺栓紧固件自动淬火设备 |
-
2001
- 2001-01-24 JP JP2001015692A patent/JP2002167642A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110453051A (zh) * | 2019-09-16 | 2019-11-15 | 威德车业部件有限公司 | 一种螺栓紧固件自动淬火设备 |
| CN110453051B (zh) * | 2019-09-16 | 2021-07-02 | 威德车业部件有限公司 | 一种螺栓紧固件自动淬火设备 |
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