JP2004050248A - Cylinder for metal injection molding machine - Google Patents
Cylinder for metal injection molding machine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004050248A JP2004050248A JP2002212519A JP2002212519A JP2004050248A JP 2004050248 A JP2004050248 A JP 2004050248A JP 2002212519 A JP2002212519 A JP 2002212519A JP 2002212519 A JP2002212519 A JP 2002212519A JP 2004050248 A JP2004050248 A JP 2004050248A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sleeve
- cylinder
- injection molding
- molding machine
- thermal expansion
- 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
Links
Images
Landscapes
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム合金、マグネシウム合金などの金属材料を射出成形する金属射出成形機に使用されるシリンダに関し、シリンダ本体とその先端部内面に挿入されるスリーブを互いに異なる材料で構成し、耐溶損性および熱伝導性に優れ、かつ先端内面の耐摩耗性が高く温度変化に強い特性を併せ持つシリンダに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、信頼性の高い金属射出成形機を得るためには、射出成形機用のスクリュやシリンダ部材は、長期間安定して使用できるものでなければならない。
【0003】
この射出成形機用のシリンダ部材は、例えばマグネシウム合金を射出成形する場合、次のような条件が必要となる。
【0004】
1)溶融マグネシウム合金との接触において溶損が少ないこと。
【0005】
2)溶融マグネシウム合金の射出成形温度である580〜630℃に加熱した時の高温強度が高く、摩耗しないこと。
【0006】
3)シリンダ内にあるマグネシウム合金を溶解させるためには、シリンダ外周部に装着されたヒータ等によって発生させた熱を、シリンダを介して材料に伝達させる必要があるので、熱伝導が良いこと。
【0007】
すなわち、溶融マグネシウム合金と激しく接触するシリンダ部材は、溶損の少ないもので、高温強度や高温加熱時の軟化抵抗、熱伝導性の優れたものであることが必要条件となる。
【0008】
高温強度や高温加熱時の軟化抵抗、熱伝導性の優れた特性を有するものとして、Ni基耐熱性合金で構成され、溶融金属との接触部表面にCo基耐熱性合金を被覆したシリンダ(例えば特開平8−72110号公報に開示されている)などがあるが、材料費が高価であるだけでなく、溶損性、熱伝導性にも課題が残る。
【0009】
このため、溶損性、熱伝導性の優れた特性を有するものとして、鉄系材料で構成されたシリンダが有効であり、さらにその内面を耐摩耗性に優れた非鉄系耐熱合金で被覆したシリンダが製作されているが、シリンダ母材と被覆層との熱膨張の差により、成形条件が厳しい場合、加熱冷却の繰返しおよび高温時に作用する射出内圧に被覆層が耐えられず、ひび割れや脱落を生じることがある。
【0010】
上記の被覆層の破壊を解消するため、鉄系材料で構成されたシリンダの内面に、非鉄系耐熱合金製やセラミック製のスリーブを焼嵌めにより挿入して固定する方法が試みられている。
【0011】
図7に鉄系耐熱合金で構成されたシリンダの内面に、非鉄系耐熱合金製のスリーブを焼嵌めした射出装置を示す。
【0012】
材料ホッパ105に投入された米粒大の材料チップは、シリンダ101に挿入されたスクリュ104表面のらせん状溝113の上に落下する。図示しない駆動装置によってスクリュ104が回転しながら後退すると、材料チップはらせん状溝113に沿って前方へ送られながら、シリンダ101の外周に取り付けられたヒータ112によってシリンダ101を介して加熱され、溶融または半溶融状態の溶湯となって、シリンダ101の前室115に貯留される。これを計量工程という。
【0013】
貯留された溶湯が一定量に達すると、駆動装置によってスクリュ104が高速で前進し、シリンダ101の前室115に貯留された溶湯は、ノズル103を通って図示しない金型内に高速高圧で注入される。これを射出工程という。
【0014】
金型内のキャビティに充填された溶湯は、冷却され、固化した後に金型を開いて、成形品として取り出される。その間に、次の計量工程が実行され、再度金型が閉じられた後に、次の射出工程が実行される。
【0015】
この射出工程において、スクリュ104が前進し、前室内の溶湯圧力が上昇すると、溶湯はスクリュ104の方向に逆流しようとする。この逆流を阻止するために逆流防止リング108、オシガネ109およびスクリュヘッド107からなる逆流防止装置106がスクリュ104の先端に取り付けられている。シリンダ101内面との隙間からの逆流を阻止するために逆流防止リング108の外径はその隙間が小さくなるように設定されており、さらに逆流防止リング108の外周にピストンリング110が取り付けられ、シリンダ101内面に強く押し付けられる。このため、逆流防止リング108やピストンリング110が摺動するシリンダ101の内面に非鉄系耐熱合金製のスリーブ111が挿入されている。このシリンダ101の熱膨張係数は12×10−6/℃程度であり、また、スリーブ111の熱膨張係数は13×10−6/℃程度である。
【0016】
このスリーブ111はシリンダ101に焼嵌め、すなわちシリンダ101を400〜600℃の高温に加熱した状態で室温のスリーブ111を挿入することによって強く固定されている。
【0017】
なお、シリンダに異なる部材のスリーブを焼嵌めして固定する方法は、特開平2−217216号公報や特開平6−79760号公報などに記載されている。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
射出工程においてスリーブ111の内面に射出圧力が作用した時に、スリーブ111の過大な膨張による破損を防ぐため、シリンダ101でスリーブ111の外周を保持する必要がある。
【0019】
また、シリンダ101前部とシリンダヘッド102との間から溶湯が漏れ出ないように、シリンダヘッド102をスリーブ111に押し付ける必要があるので、スリーブ111の先端面とシリンダヘッド102との当接面に適度な面圧が作用するように、ボルト114などで強く締め付けなければならない。
【0020】
他方、シリンダ101およびスリーブ111は成形時に約600℃に加熱され、機械を停止させた後は室温まで温度低下するが、要求仕様の異なるスリーブ111にシリンダ101とほぼ同じ熱膨張係数を有する材料を選定することは、実際上困難である。
【0021】
このため、温度の上昇または下降によって、熱膨張差による影響が生じてくる。
【0022】
スリーブ111とシリンダ101との径方向の嵌め合いが、きつくなり過ぎるとスリーブ111の破損の原因となる場合があり、一方、緩くなり過ぎると小さな隙間ができてしまう場合がある。
【0023】
また、スリーブ111が挿入されるシリンダ101のスリーブ挿入穴116に対するスリーブ111の軸方向長さが相対的に増加すると当接面圧が増大して当接部が降伏したり、軸方向長さが相対的に減少すると当接面圧が減少して溶湯の漏れを生じたりする場合がある。
【0024】
そこで、本発明は、シリンダとスリーブとの熱膨張差に起因する、スリーブ自身の破損、および溶湯の漏れを生じにくい、金属射出成形機用のシリンダを提供することを目的とする。
【0025】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の金属射出成形機用のシリンダは、溶融材料の逆流を防止する逆流防止装置の逆流防止リングが摺動する領域にスリーブを挿入するためのスリーブ挿入穴が形成され、先端にシリンダヘッドを装着可能な金属射出成形機用のシリンダにおいて、シリンダとシリンダヘッドとのシール面の内側に前記シリンダの熱膨張係数よりも熱膨張係数が大きい材質からなり、かつ、室温から成形温度までの温度範囲で、前記シリンダヘッドが装着される前記シール面から後端面までの前記スリーブ挿入穴の軸方向長さL2よりも短い全長L1のスリーブが前記スリーブ挿入穴に、室温における嵌め合いが隙間ばめおよび中間ばめのいずれかで嵌め込まれていることを特徴とする。
【0026】
上記の通りの本発明の金属射出成形機用のシリンダは、シリンダの熱膨張係数に対して熱膨張係数が1.03〜1.50倍であるスリーブがスリーブ挿入穴に嵌め込まれている。このため、スリーブは、機械停止に伴う温度低下により、スリーブが縮んでシリンダのスリーブ挿入穴より軸方向に相対的に短くなる際、あるいは逆に成形時の温度上昇によりスリーブが延びて相対的に長くなる際に、スリーブ挿入穴との摺動が容易となる。すなわち、スリーブとシリンダとの嵌め合いは、室温ではほとんど隙間が無いかまたは緩い締め付け状態となるので、熱膨張差によるスリーブとシリンダとの軸方向の相対的変位が抵抗無く実現される。よって、端部がシリンダまたはシリンダヘッドに強く圧接されて損傷することがない。さらにスリーブとシリンダとの嵌め合いは、加温時には締まりばめ以上のきつい嵌め合いになり、シリンダによって外周を保持されることとなるので、射出工程においてスリーブの内面に射出圧力が作用しても、スリーブの破壊が阻止される。
【0027】
さらに、スリーブの両端であるスリーブ前端およびスリーブ後端の内周面側に傾斜面が形成されているものであってもよい。このような構成とすることで、スリーブが熱膨張した際、スリーブ両端に形成されている傾斜面により、スリーブ前端とシリンダヘッド、あるいはスリーブ後端とシリンダとの間の隙間の付着物を傾斜部によってスリーブの内面方向に掻き出すことができる。なお、傾斜面の高さt1が、スリーブの肉厚tの1/2〜4/5を占め、かつ、スリーブの軸心に対して30〜60°の範囲内の角度αで形成されているのが好適である。
【0028】
また、本発明のシリンダは、シール面に、シリンダおよびシリンダヘッドの硬度以下の硬度の材質からなるシールリングが挿入されているものであってもよい。
【0029】
上記の通りの本発明の金属射出成形機用のシリンダは、シリンダおよびシリンダヘッドと同等以下の硬度のシールリングによりシールする構成であるため、分解清掃時などでシリンダとシリンダヘッドの当接面に傷が付いた場合でも溶湯を十分にシールすることができる。
【0030】
また、本発明の金属射出成形機用のシリンダは、シールリングに、シールリングを貫通する、抜き出し用の複数のネジ穴が形成されているものであってもよい。この場合、これらネジ穴にボルトをねじ込んでシリンダの前部を押すことにより、シールリングを容易に抜き出すことができる。
【0031】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
(第1の実施形態)
図1に、本実施形態の金属射出成形機用のシリンダの側断面図を、また、図2に、図1に示すシリンダの先端部の一部拡大図をそれぞれ示す。なお、以下の説明における数値等は一例であり、これに限定されるものではない。
【0032】
表面にらせん状溝13を持つスクリュ4がシリンダ1の内面に挿入され、シリンダ1の後部に材料ホッパ5が取り付けられ、外周にはヒータ12が取り付けられている。シリンダ1前部にシリンダヘッド2を介してノズル3が固定されている。
【0033】
スクリュ4の先端に、逆流防止リング8、オシガネ9およびスクリュヘッド7からなる逆流防止装置6が取り付けられ、逆流防止リング8の外周にピストンリング10が取り付けられている。
【0034】
シリンダ1内面の逆流防止リング8やピストンリング10が摺動する部位に非鉄系耐熱合金製のスリーブ11が挿入されている。詳細には、鉄系耐熱合金で構成された内径110mmのシリンダ1の前部内面に、長さL1=800mm、厚さt=15mmのCo基耐熱合金製のスリーブ11が、室温で嵌め合い公差H7・js6(隙間が−0.011〜+0.046のすきまばめに近い中間ばめ)で挿入されている。シリンダ1は20〜600℃の熱膨張係数が11×10−6/℃、スリーブ11は同じく13×10−6/℃である。なお、スリーブ11の材質としては、スリーブ11の熱膨張係数が、シリンダ1の熱膨張係数の1.03〜1.50倍の範囲内となるものを選択するのが好適であり、1.05〜1.20倍の範囲内であるのが特に好適である。
【0035】
このスリーブ11は、シリンダ1に軽い焼嵌め、すなわちシリンダ1を150〜200℃に加熱した状態で、室温のスリーブ11を挿入することによって軽く固定されている。すなわち、スリーブ11とシリンダ1との嵌め合いは、室温ではほとんど隙間が無いかまたは緩い締め付け状態となり、600℃付近では締まりばめになるようになっている。
【0036】
シリンダ1のスリーブ挿入穴16の長さ、すなわち、シリンダヘッド2が装着され、当接することでシールがなされるシール面17から後端面22までの長さL2は802mmに設定されている。
【0037】
本実施形態の場合、スリーブ11の長さL1はスリーブ挿入穴16の軸方向長さL2よりも2mm短いものとなっている。このように、スリーブ11の長さL1と、スリーブ挿入穴L2との差、すなわち、スリーブ挿入穴16とスリーブ11との間に形成される隙間23は0.5〜10mmの範囲とするのが好適であり、2〜5mmの範囲内とするのが特に好適である。
【0038】
次に、本実施形態の金属射出成形機の、計量時および射出時における動作について説明する。
【0039】
成形運転において、材料ホッパ5に投入された米粒大の材料チップは、シリンダ1に挿入されたスクリュ4表面のらせん状溝13の上に落下する。図示しない駆動装置によってスクリュ4が回転しながら後退(図1中右方向)すると、材料チップはらせん状溝13に沿って前方へ送られながら、シリンダ1の外周に取り付けられたヒータ12によってシリンダ1を介して加熱され、溶融または半溶融状態の溶湯となって、シリンダ1の前室15に貯留される。
【0040】
貯留された溶湯が一定量に達すると、駆動装置によってスクリュ4が高速で前進され、シリンダ1の前室15に貯留された溶湯は、ノズル3を通って図示しない金型内に高速高圧で注入される。
【0041】
金型内のキャビティに充填された溶湯は、冷却され、固化した後に金型を開いて、成形品として取り出される。その間に、次の計量工程が実行され、再度金型が閉じられた後に、次の射出工程が実行される。
【0042】
射出工程において、スクリュ4が前進し、前室15内の溶湯圧力が上昇すると、溶湯はスクリュ4の方向に逆流しようとするが、逆流防止リング8、オシガネ9およびスクリュヘッド7からなる逆流防止装置6によって阻止される。
【0043】
逆流防止リング8の外径はシリンダ1内面との隙間が小さくなるように設定され、さらに逆流防止リング8の外周に取り付けられたピストンリング10がシリンダ1内面に強く押し付けられるので、シリンダ1内面と逆流防止リング8の外周との隙間からの逆流は阻止される。
【0044】
本実施形態の場合、シリンダ1前部のシール面17がシリンダヘッド2に当接し、溶湯はこの部分で常時シールされる。スリーブ11は、成形時にはシリンダ1により外周を保持されることで約100MPaの射出内圧に耐え、逆流防止リング8およびピストンリング10との最高5m/sの高速摺動に耐えて、溶湯の逆流を阻止することができる。また、機械停止に伴う温度低下により、スリーブ11がシリンダ1のスリーブ挿入穴16より軸方向に相対的に短くなる(本実施形態の場合で約1mm)場合や、逆に成形時の温度上昇によりスリーブ11が相対的に長くなる場合に、スリーブ11は、スリーブ挿入穴16との摺動が容易であり、端部がシリンダ1またはシリンダヘッド2に強く圧接されて損傷することがない。
(第2の実施形態)
図3(a)に、本実施形態の金属射出成形機用シリンダの先端部の一部拡大図を、図3(b)に、図3(a)のA部の拡大図をそれぞれ示す。なお、以下の説明における数値等は一例であり、これに限定されるものではない。
【0045】
また、以下の説明では、第1の実施形態と同様の機能を有する部分については説明を省略し、異なる点に絞って説明するとともに、第1の実施形態で示した構成要素と同じものに関しては同一の符号により説明するものとする。すなわち、本実施形態のスリーブ11aとシリンダ1に形成されているスリーブ挿入穴16との寸法関係、およびスリーブ11aとシリンダ1との熱膨張係数の大きさの関係等は第1の実施形態と同様である。
【0046】
スリーブ11aの両端であるスリーブ前端11aおよびスリーブ後端11bの内周面11d側には、長さL3が10mmで、軸心に対して角度α=45°傾いた傾斜部18、18’が設けられている。なお、傾斜部18、18’は、角度αが30〜60°となる範囲内で形成されるのが好ましい。また、傾斜面18、18’がスリーブ11の肉厚tに占める高さt1は、スリーブ11の肉厚tの1/2〜4/5の範囲内となるようにするのが好ましい。
【0047】
シリンダ1の温度が上昇してスリーブ11aが膨張すると、スリーブ前端11bとシリンダヘッド2、あるいはスリーブ後端11cとシリンダ1との軸方向の隙間23が小さくなる。この際、隙間23に残留している、溶湯中の成分の一部が酸化物や窒化物等の溶解不能な付着物が、スリーブ11aの両端内面に設けられた傾斜部18、18’によってスリーブ11aの内面方向に掻き出される。
【0048】
なお、スリーブ11aの両端内面に傾斜部18、18’を設ける代わりに、シリンダ1あるいはシリンダヘッド2のスリーブ11aの端面11b、11cと対面する部分に同様の傾斜部を設けるようにしても同様の効果を得られる。
【0049】
以上説明したように、本実施形態の場合、スリーブ11aが熱膨張することで隙間23の付着物を傾斜部18、18’によってスリーブ11aの内面方向に掻き出すため、隙間23が付着物の残留で埋められてしまうことでスリーブ11aの熱膨張差を吸収できずにスリーブ11aが軸方向に強い圧縮を受け、スリーブ前端11bあるいはスリーブ後端11cが座屈したり全体が崩壊したりしてしまうことを防止することができる。また、第1の実施形態と同様に、スリーブ11aは、射出内圧、および逆流防止リング8およびピストンリング10との高速摺動に耐えて、溶湯の逆流を阻止することができるとともに、スリーブ挿入穴16との摺動が容易であるため、スリーブ前端11bあるいはスリーブ後端11cがシリンダ1またはシリンダヘッド2に強く圧接されて損傷することがない。
(第3の実施形態)
図4に、本実施形態の金属射出成形機用シリンダの先端部の一部拡大図を、図5に、図4に示すシールリング近傍の拡大図を、また、図6に図5のB−B線における断面図をそれぞれ示す。なお、以下の説明では、第1および第2の実施形態と同様の機能を有する部分については説明を省略し、異なる点に絞って説明するとともに、第1および第2の実施形態で示した構成要素と同じものに関しては同一の符号により説明するものとする。また、各図には、第2の実施形態で示した傾斜面18、18’が形成されたスリーブ11aを一例として図示する。
【0050】
本実施形態の場合、シリンダ1の先端部と、シリンダヘッド2との軸方向当接面に、シリンダ1およびシリンダヘッド2より少し硬度の低い鉄系耐熱合金製のシールリング19が挿入されている。このため、分解清掃時などで、シリンダ1とシリンダヘッド2の当接面に傷が付いた場合でも、シールリング19により溶湯を十分にシールすることができる。
【0051】
また、シールリング19の外縁部21は他の部分より薄く形成され、その外縁部に複数のネジ穴20が円周上の等間隔で形成されている。よって、これらネジ穴20にボルトをねじ込んでシリンダ1の前部を押すことにより、シールリング19を容易に抜き出すことができる。
【0052】
以上説明したように、本実施形態の場合、シリンダ1およびシリンダヘッド2と同等以下の硬度の鉄系耐熱合金製のシールリング19によりシーリングする構成であるため、シリンダ1とシリンダヘッド2の当接面に傷が付いた場合でも溶湯を十分にシールすることができる。また、第1の実施形態と同様に、スリーブ11aは、射出内圧、および逆流防止リング8およびピストンリング10との高速摺動に耐えて、溶湯の逆流を阻止することができるとともに、スリーブ挿入穴16との摺動が容易であるため、スリーブ前端11bあるいはスリーブ後端11cがシリンダ1またはシリンダヘッド2に強く圧接されて損傷することがない。さらには、第2の実施形態と同様に、スリーブ11aが熱膨張することで隙間23の付着物を傾斜部18、18’によってスリーブ11aの内面方向に掻き出すため、隙間23が付着物の残留で埋められてしまうことでスリーブ11aの熱膨張差を吸収できずにスリーブ11aが軸方向に強い圧縮を受け、スリーブ前端11bあるいはスリーブ後端11cが座屈したり全体が崩壊したりしてしまうことを防止することができる。
【0053】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、シリンダの熱膨張係数よりも熱膨張係数が大きく、スリーブ挿入穴の軸方向長さよりも短いスリーブが、室温ではほとんど隙間が無いかまたは緩い締め付け状態でシリンダに嵌め込まれているので、熱膨張差によるスリーブとシリンダとの軸方向の相対的変位が抵抗無く実現され、よって、端部がシリンダまたはシリンダヘッドに強く圧接されて損傷することがない。さらにこの嵌め合いは、加温時には締まりばめ以上のきつい嵌め合いになることでスリーブがシリンダによって外周を保持されることとなるので、射出工程においてスリーブの内面に射出圧力が作用してもスリーブの破壊が阻止される。さらに、スリーブ両端に形成されている傾斜面により、スリーブの座屈の原因となる付着物を傾斜部によって掻き出すことができる。
【0054】
また、シリンダとシリンダヘッドとの隙間をシールリングによりシーリングする構成においては、分解清掃時などでシリンダとシリンダヘッドの当接面に傷が付いた場合でも溶湯を十分にシールすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態における、金属射出成形機用のシリンダの側断面図である。
【図2】図1に示すシリンダの先端部の一部拡大図である。
【図3】本発明の第2の実施形態における、金属射出成形機用のシリンダの先端部の一部を拡大した側断面図である。
【図4】本発明の第3の実施形態における、金属射出成形機用のシリンダの先端部の一部を拡大した側断面図である。
【図5】ネジ穴が形成されたシールリングの一部を拡大した側断面図である。
【図6】図5のB−B線における断面図である。
【図7】金属射出成形機用のシリンダの一従来例の側断面図である。
【符号の説明】
1 シリンダ
2 シリンダヘッド
3 ノズル
4 スクリュ
5 材料ホッパ
6 逆流防止装置
7 スクリュヘッド
8 逆流防止リング
9 オシガネ
10 ピストンリング
11、11a スリーブ
11b スリーブ前端
11c スリーブ後端
11d 内周面
12 ヒータ
13 らせん状溝
14 ボルト
15 前室
16 スリーブ挿入穴
17 シール面
18、18’ 傾斜部
19 シールリング
20 ネジ穴
21 外縁部
22 後端面
23 隙間[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a cylinder used for a metal injection molding machine for injection-molding a metal material such as an aluminum alloy or a magnesium alloy, wherein a cylinder body and a sleeve inserted into an inner surface of a tip portion thereof are made of different materials, and are resistant to erosion. The present invention relates to a cylinder which is excellent in heat resistance and thermal conductivity, has high wear resistance on the inner surface of the tip and is resistant to temperature changes.
[0002]
[Prior art]
Generally, in order to obtain a highly reliable metal injection molding machine, screws and cylinder members for the injection molding machine must be able to be used stably for a long period of time.
[0003]
The cylinder member for this injection molding machine requires the following conditions when, for example, a magnesium alloy is injection molded.
[0004]
1) Less erosion in contact with molten magnesium alloy.
[0005]
2) High temperature strength when heated to 580 to 630 ° C., which is the injection molding temperature of the molten magnesium alloy, is high and does not wear.
[0006]
3) In order to melt the magnesium alloy in the cylinder, it is necessary to transfer heat generated by a heater or the like mounted on the outer peripheral portion of the cylinder to the material through the cylinder, so that heat conduction is good.
[0007]
That is, it is a necessary condition that the cylinder member that comes into intense contact with the molten magnesium alloy has low melting loss, and is excellent in high-temperature strength, softening resistance during high-temperature heating, and thermal conductivity.
[0008]
Cylinders made of Ni-base heat-resistant alloy and coated with Co-base heat-resistant alloy on the surface of the contact part with the molten metal as those having excellent properties of high-temperature strength, softening resistance at high-temperature heating, and thermal conductivity Although disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-72110), the material cost is high, and problems remain in erosion and thermal conductivity.
[0009]
For this reason, a cylinder made of an iron-based material is effective as a material having excellent properties of erosion and heat conductivity, and a cylinder whose inner surface is coated with a non-ferrous heat-resistant alloy having excellent wear resistance. However, if the molding conditions are severe due to the difference in thermal expansion between the cylinder base material and the coating layer, the coating layer cannot withstand repeated heating and cooling and the injection internal pressure acting at high temperatures, causing cracking and falling off. May occur.
[0010]
In order to eliminate the destruction of the coating layer, a method of inserting and fixing a non-ferrous heat-resistant alloy or ceramic sleeve to the inner surface of a cylinder made of a ferrous material by shrink fitting has been attempted.
[0011]
FIG. 7 shows an injection device in which a sleeve made of a non-ferrous heat-resistant alloy is shrink-fitted on the inner surface of a cylinder made of a ferrous heat-resistant alloy.
[0012]
The rice-sized material chips put into the material hopper 105 drop onto the
[0013]
When the stored molten metal reaches a certain amount, the screw 104 moves forward at high speed by the driving device, and the molten metal stored in the
[0014]
The molten metal filled in the cavity in the mold is cooled and solidified, and then the mold is opened to be taken out as a molded product. In the meantime, the next measuring step is executed, and after the mold is closed again, the next injection step is executed.
[0015]
In this injection step, when the screw 104 moves forward and the pressure of the molten metal in the front chamber increases, the molten metal tends to flow backward in the direction of the screw 104. In order to prevent this backflow, a
[0016]
The
[0017]
A method of shrink-fitting a sleeve of a different member to a cylinder and fixing the same is described in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2-217216 and 6-79760.
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
When an injection pressure is applied to the inner surface of the
[0019]
Further, it is necessary to press the
[0020]
On the other hand, the
[0021]
Therefore, the rise or fall of the temperature causes the influence of the difference in thermal expansion.
[0022]
If the
[0023]
Also, when the axial length of the
[0024]
Therefore, an object of the present invention is to provide a cylinder for a metal injection molding machine that is less likely to cause damage to the sleeve itself and leakage of molten metal due to a difference in thermal expansion between the cylinder and the sleeve.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a cylinder for a metal injection molding machine according to the present invention has a sleeve insertion hole for inserting a sleeve in a region where a backflow prevention ring of a backflow prevention device for preventing backflow of a molten material slides. In a cylinder for a metal injection molding machine to which a cylinder head can be attached at the tip, a material having a coefficient of thermal expansion larger than the coefficient of thermal expansion of the cylinder inside the sealing surface between the cylinder and the cylinder head, and from room temperature in the temperature range up to the molding temperature, the said short overall length L 1 of the sleeve than the axial length L 2 of the sleeve insertion hole from the seal faces the cylinder head is attached to the rear end face the sleeve insertion hole, at room temperature Is fitted with either a clearance fit or an intermediate fit.
[0026]
As described above, in the cylinder for a metal injection molding machine of the present invention, a sleeve having a thermal expansion coefficient of 1.03 to 1.50 times the thermal expansion coefficient of the cylinder is fitted in the sleeve insertion hole. For this reason, when the sleeve is shrunk due to the temperature drop due to the machine stoppage and becomes relatively shorter in the axial direction than the sleeve insertion hole of the cylinder, or conversely, the sleeve is extended due to the temperature rise during molding and the sleeve is relatively extended. When it becomes long, sliding with the sleeve insertion hole becomes easy. That is, since the sleeve and the cylinder are fitted to each other at room temperature with little clearance or loosely tightened, relative displacement in the axial direction between the sleeve and the cylinder due to a difference in thermal expansion is realized without resistance. Therefore, the end portion is not pressed against the cylinder or the cylinder head and is not damaged. Further, the fitting between the sleeve and the cylinder becomes tighter than the interference fit at the time of heating, and the outer periphery is held by the cylinder. Therefore, even if injection pressure acts on the inner surface of the sleeve in the injection process. , The destruction of the sleeve is prevented.
[0027]
Further, an inclined surface may be formed on the inner peripheral surface side of the sleeve front end and the sleeve rear end which are both ends of the sleeve. With this configuration, when the sleeve thermally expands, the inclined surfaces formed at both ends of the sleeve remove the deposits in the gap between the front end of the sleeve and the cylinder head or between the rear end of the sleeve and the cylinder. Thereby, it can be scraped out toward the inner surface of the sleeve. The height t 1 of the inclined surface, accounting for 1 / 2-4 / 5 of the wall thickness t of the sleeve, and is formed at an angle α in the range of 30 to 60 ° with respect to the axis of the sleeve Is preferred.
[0028]
Further, the cylinder of the present invention may be one in which a seal ring made of a material having a hardness equal to or less than the hardness of the cylinder and the cylinder head is inserted into the seal surface.
[0029]
As described above, the cylinder for a metal injection molding machine of the present invention is configured to be sealed with a seal ring having a hardness equal to or less than that of the cylinder and the cylinder head. Even if it is damaged, the molten metal can be sufficiently sealed.
[0030]
Further, the cylinder for a metal injection molding machine of the present invention may be one in which a plurality of screw holes for extraction that penetrate the seal ring are formed in the seal ring. In this case, by inserting a bolt into these screw holes and pushing the front part of the cylinder, the seal ring can be easily pulled out.
[0031]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(1st Embodiment)
FIG. 1 is a side sectional view of a cylinder for a metal injection molding machine according to the present embodiment, and FIG. 2 is a partially enlarged view of a tip portion of the cylinder shown in FIG. It should be noted that numerical values and the like in the following description are merely examples, and the present invention is not limited to these.
[0032]
A screw 4 having a spiral groove 13 on its surface is inserted into the inner surface of the cylinder 1, a material hopper 5 is attached to the rear of the cylinder 1, and a
[0033]
A backflow prevention device 6 composed of a backflow prevention ring 8, a reed 9 and a screw head 7 is attached to the tip of the screw 4, and a
[0034]
A sleeve 11 made of a non-ferrous heat-resistant alloy is inserted into a portion of the inner surface of the cylinder 1 where the backflow prevention ring 8 and the
[0035]
The sleeve 11 is lightly fixed to the cylinder 1 by lightly shrink fitting, that is, by inserting the sleeve 11 at room temperature while the cylinder 1 is heated to 150 to 200 ° C. That is, the fitting between the sleeve 11 and the cylinder 1 is such that there is almost no gap or loose tightening at room temperature, and the interference fit is close to 600 ° C.
[0036]
The length of the
[0037]
In this embodiment, the length L 1 of the sleeve 11 has become a 2mm shorter than the axial length L 2 of the
[0038]
Next, operations of the metal injection molding machine of the present embodiment at the time of metering and at the time of injection will be described.
[0039]
In the forming operation, the rice-sized material chips put into the material hopper 5 fall onto the spiral grooves 13 on the surface of the screw 4 inserted into the cylinder 1. When the screw 4 rotates backward (rightward in FIG. 1) by a driving device (not shown), the material chip is fed forward along the spiral groove 13 while being heated by the
[0040]
When the stored molten metal reaches a certain amount, the screw 4 is advanced at a high speed by the driving device, and the molten metal stored in the front chamber 15 of the cylinder 1 is injected into the mold (not shown) through the nozzle 3 at a high speed and a high pressure. Is done.
[0041]
The molten metal filled in the cavity in the mold is cooled and solidified, and then the mold is opened to be taken out as a molded product. In the meantime, the next measuring step is executed, and after the mold is closed again, the next injection step is executed.
[0042]
In the injection process, when the screw 4 moves forward and the pressure of the molten metal in the front chamber 15 rises, the molten metal tends to flow backward in the direction of the screw 4, but the backflow prevention device including the backflow prevention ring 8, the oscillating 9 and the screw head 7. Blocked by 6.
[0043]
The outer diameter of the backflow prevention ring 8 is set so that the gap between the backflow prevention ring 8 and the inner surface of the cylinder 1 is reduced, and the
[0044]
In the case of the present embodiment, the sealing surface 17 at the front part of the cylinder 1 abuts on the
(Second embodiment)
FIG. 3A is a partially enlarged view of a tip portion of the cylinder for a metal injection molding machine according to the present embodiment, and FIG. 3B is an enlarged view of a portion A in FIG. 3A. It should be noted that numerical values and the like in the following description are merely examples, and the present invention is not limited to these.
[0045]
In the following description, a description of parts having the same functions as those in the first embodiment will be omitted, and only different points will be described. In addition, the same components as those in the first embodiment will be described. Description will be made using the same reference numerals. That is, the dimensional relationship between the
[0046]
The inner
[0047]
When the temperature of the cylinder 1 rises and the
[0048]
In addition, instead of providing the
[0049]
As described above, in the case of the present embodiment, the attached matter in the
(Third embodiment)
FIG. 4 is a partially enlarged view of the tip of the cylinder for a metal injection molding machine of the present embodiment, FIG. 5 is an enlarged view of the vicinity of the seal ring shown in FIG. 4, and FIG. The sectional views taken along the line B are shown. In the following description, description of portions having functions similar to those of the first and second embodiments will be omitted, and only different points will be described. In addition, the configuration shown in the first and second embodiments will be described. Elements that are the same as the elements will be described using the same reference numerals. Further, in each drawing, the
[0050]
In the case of this embodiment, a seal ring 19 made of an iron-based heat-resistant alloy having a slightly lower hardness than the cylinder 1 and the
[0051]
The outer edge portion 21 of the seal ring 19 is formed thinner than other portions, and a plurality of screw holes 20 are formed in the outer edge portion at equal intervals on the circumference. Therefore, by inserting a bolt into these screw holes 20 and pushing the front part of the cylinder 1, the seal ring 19 can be easily pulled out.
[0052]
As described above, in the case of the present embodiment, since the sealing is performed by the seal ring 19 made of an iron-based heat-resistant alloy having a hardness equal to or less than that of the cylinder 1 and the
[0053]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the sleeve having a larger coefficient of thermal expansion than the coefficient of thermal expansion of the cylinder and shorter than the length of the sleeve insertion hole in the axial direction has almost no gap at room temperature or the cylinder is loosely tightened. , The axial relative displacement between the sleeve and the cylinder due to the difference in thermal expansion is realized without resistance, so that the end is not strongly pressed against the cylinder or the cylinder head and is not damaged. Further, this fitting is such that the sleeve is held on the outer periphery by the cylinder due to the tight fitting at the time of heating, which is more than the interference fit. Is prevented from being destroyed. Further, due to the inclined surfaces formed at both ends of the sleeve, it is possible to scrape off the deposits causing the buckling of the sleeve by the inclined portion.
[0054]
Further, in the configuration in which the gap between the cylinder and the cylinder head is sealed with a seal ring, the molten metal can be sufficiently sealed even if the contact surface between the cylinder and the cylinder head is damaged during disassembly and cleaning.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view of a cylinder for a metal injection molding machine according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partially enlarged view of a tip portion of the cylinder shown in FIG.
FIG. 3 is an enlarged side sectional view of a part of a distal end portion of a cylinder for a metal injection molding machine according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an enlarged side sectional view of a part of a distal end portion of a cylinder for a metal injection molding machine according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an enlarged side sectional view of a part of a seal ring in which a screw hole is formed.
FIG. 6 is a sectional view taken along line BB of FIG. 5;
FIG. 7 is a side sectional view of a conventional example of a cylinder for a metal injection molding machine.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
シリンダ(1)とシリンダヘッド(2)とのシール面(17)の内側に前記シリンダ(1)の熱膨張係数よりも熱膨張係数が大きい材質からなり、かつ、室温から成形温度までの温度範囲で、前記シリンダヘッド(2)が装着される前記シール面(17)から後端面(22)までの前記スリーブ挿入穴(16)の軸方向長さL2よりも短い全長L1のスリーブ(11)が前記スリーブ挿入穴(16)に、室温における嵌め合いが隙間ばめおよび中間ばめのいずれかで嵌め込まれていることを特徴とする金属射出成形機用のシリンダ。In a cylinder for a metal injection molding machine, a sleeve insertion hole for inserting a sleeve is formed in a region where a backflow prevention ring of a backflow prevention device that prevents backflow of a molten material slides, and a cylinder head can be attached to a tip thereof.
Inside the sealing surface (17) between the cylinder (1) and the cylinder head (2), a material having a larger coefficient of thermal expansion than the coefficient of thermal expansion of the cylinder (1), and a temperature range from room temperature to a molding temperature. in the cylinder head (2) said sealing surface (17) from the rear end face (22) to said axial length L 2 shorter overall length L 1 of the sleeve than the sleeve insertion hole (16) of which is mounted (11 ) Is fitted into the sleeve insertion hole (16) at room temperature by either a clearance fit or an intermediate fit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002212519A JP3822846B2 (en) | 2002-07-22 | 2002-07-22 | Cylinder for metal injection molding machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002212519A JP3822846B2 (en) | 2002-07-22 | 2002-07-22 | Cylinder for metal injection molding machine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004050248A true JP2004050248A (en) | 2004-02-19 |
JP3822846B2 JP3822846B2 (en) | 2006-09-20 |
Family
ID=31935430
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002212519A Expired - Fee Related JP3822846B2 (en) | 2002-07-22 | 2002-07-22 | Cylinder for metal injection molding machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3822846B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7926545B2 (en) | 2007-12-28 | 2011-04-19 | Nissei Plastic Industrial Co., Ltd. | Injection cylinder in injection apparatus for molding metal material |
WO2022138777A1 (en) * | 2020-12-25 | 2022-06-30 | 芝浦機械株式会社 | Die for molding machine, and molding machine |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58506Y2 (en) * | 1976-07-01 | 1983-01-06 | 株式会社池貝 | Cylinder for plastic molding machine |
JPH07148816A (en) * | 1993-11-26 | 1995-06-13 | Showa Electric Wire & Cable Co Ltd | Extrusion screw drawing device |
JPH1157972A (en) * | 1997-08-11 | 1999-03-02 | Hitachi Metals Ltd | Pressure casting device |
JPH11239858A (en) * | 1998-02-25 | 1999-09-07 | Hitachi Metals Ltd | Sleeve device for semi-solidifying die-casting |
JP2000176723A (en) * | 1998-12-09 | 2000-06-27 | Mitsubishi Materials Corp | Removable type cutting tool |
-
2002
- 2002-07-22 JP JP2002212519A patent/JP3822846B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58506Y2 (en) * | 1976-07-01 | 1983-01-06 | 株式会社池貝 | Cylinder for plastic molding machine |
JPH07148816A (en) * | 1993-11-26 | 1995-06-13 | Showa Electric Wire & Cable Co Ltd | Extrusion screw drawing device |
JPH1157972A (en) * | 1997-08-11 | 1999-03-02 | Hitachi Metals Ltd | Pressure casting device |
JPH11239858A (en) * | 1998-02-25 | 1999-09-07 | Hitachi Metals Ltd | Sleeve device for semi-solidifying die-casting |
JP2000176723A (en) * | 1998-12-09 | 2000-06-27 | Mitsubishi Materials Corp | Removable type cutting tool |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7926545B2 (en) | 2007-12-28 | 2011-04-19 | Nissei Plastic Industrial Co., Ltd. | Injection cylinder in injection apparatus for molding metal material |
WO2022138777A1 (en) * | 2020-12-25 | 2022-06-30 | 芝浦機械株式会社 | Die for molding machine, and molding machine |
JP2022102252A (en) * | 2020-12-25 | 2022-07-07 | 芝浦機械株式会社 | Metal mold for molding machine and molding machine |
JP7133004B2 (en) | 2020-12-25 | 2022-09-07 | 芝浦機械株式会社 | Mold for molding machine and molding machine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3822846B2 (en) | 2006-09-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6921257B2 (en) | Tip assembly having at least three components for hot runner nozzle | |
TWI294803B (en) | Check valve lip seal for an injection molding machine | |
RU2277454C2 (en) | Ejection nozzle for machine designed for pressure casting of material with metallic properties and connection of nozzle and sprue bushing | |
TWI294802B (en) | A check valve with a spiral coil seal | |
CA2567543C (en) | Coinjection molding cooled shooting pot cylinder | |
AU2001291544A1 (en) | Improved injection nozzle for a metallic material injection-molding machine | |
US4623015A (en) | Shot sleeve | |
JP2016518989A (en) | Piston for metal die casting | |
JP2004050248A (en) | Cylinder for metal injection molding machine | |
EP1170111A1 (en) | Injection molding apparatus | |
JP2008137022A (en) | Die flow divider and cooling mechanism therefor | |
US7926545B2 (en) | Injection cylinder in injection apparatus for molding metal material | |
JPH1148287A (en) | Injection nozzle for cylinder in injection molder and injection mold using the same | |
KR20040063124A (en) | Cast combination of hollow profiles consisting of a light-metal alloy | |
JP3290119B2 (en) | Pre-plastic injection molding machine | |
JP2017024020A (en) | Sleeve for die casting | |
EP0346900A2 (en) | Injection molding system with insertable insulating ring | |
JP2000190364A (en) | Device for preventing reverse flow in metal injection molding machine | |
JPH1157972A (en) | Pressure casting device | |
KR20080102550A (en) | Plunger tip cooling device for al die casting | |
KR20070032024A (en) | Check valve lip seal for an injection molding machine | |
JP2004237309A (en) | Nozzle member for light alloy injection-molding machine | |
JP2004114050A (en) | Nozzle member for light alloy injection molding machine | |
JP2007268542A (en) | Injection molding machine | |
JP2007216238A (en) | Cylinder block casting die with liner fixing device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040922 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050815 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050831 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051020 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20051020 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060614 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060623 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051020 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100630 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110630 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110630 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120630 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120630 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130630 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130630 Year of fee payment: 7 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |