JP2004237295A

JP2004237295A - 軽合金射出成形機用逆流防止装置

Info

Publication number: JP2004237295A
Application number: JP2003026636A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Hirakawa; 茂平川; Eiichi Yamashita; 栄一山下
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2003-02-04
Filing date: 2003-02-04
Publication date: 2004-08-26

Abstract

【課題】軽合金射出成形において、逆流防止効果を十分に維持できるとともに、ピストンリングのカジリを防止した軽合金射出成形機用逆流防止装置を提供することを目的とする。
【解決手段】軽合金の射出成形に用いられる射出成形機のスクリュ先端部に外嵌された軸方向に移動自在な逆流防止リングの外周部に、ピストンリング溝を形成し、この溝にピストンリングを装着した逆流防止装置であって、ピストンリングが２個以上に分割されてなり、前記ピストンリングをコバルト基合金で形成し、さらにピストンリングを形成するコバルト基合金は、６００℃における硬さがＨｖ３５０以上であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マグネシウム、アルミニウム、亜鉛などの軽合金を射出成形する射出成形機に用いられ、スクリュの先端部に外嵌されて軸方向に移動自在な逆流防止リングにピストンリングを装着した逆流防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マグネシウムなどの軽合金を射出成形する射出成形機においては、シリンダ内に粒状の軽合金チップを投入し、シリンダの外周面に配設した加熱ヒータによりシリンダを加熱し、シリンダ内部の軽合金チップを溶融させる。溶融された軽合金は、シリンダ内を前後進するスクリュによってシリンダの前方に押し出され、シリンダの先端に設けたシリンダのノズル孔を通って金型に射出されて、所定の製品形状に成形される。通常、この種の射出成形機には、溶融金属の逆流を防止するために逆流防止装置が用いられている。
【０００３】
図３は従来の射出成形機の逆流防止装置を示す概略断面図である。図３において、逆流防止装置はシリンダ１内のスクリュ２の先端部に設置され、逆流防止リング３、シートリング４、スクリュヘッド５などで主に構成される。逆流防止リング３はスクリュ２の先端部に外嵌されており軸方向に移動自在である。スクリュ２を回転駆動して材料を溶融して蓄積するときは、逆流防止リング３のシートリング４との接触面７が、シートリング４の逆流防止リング３との接触面８から離間し、溶融金属をスクリュ２の先端部に蓄積する。また、スクリュ２を軸方向に駆動して金型のキャビティに射出し、保圧するときは、逆流防止リング３が後退してシートリング４の接触面８に当接して、溶融金属が逆流防止リング３とスクリュ２との間の隙間６を通ってスクリュ２の方へ逆流することを防止する。
【０００４】
特許文献１には、スクリュの先端部に設置された逆流防止リングとその外周部にピストンリングが設けられている射出成形機を使用して、溶融金属の射出圧力あるいは保圧力で、前記ピストンリングを広げて、その外周面をシリンダ内周面に密接させる射出成形機の逆流防止方法が開示されている。また、ピストンリングを装着したピストンリング溝に、径方向に貫通する複数個の透孔を設けることが開示されている。
【０００５】
特許文献２には、金属射出成形機の逆流防止リングの外周部に、ピストンリング溝を設け、この溝にピストンリングを装着した逆流防止装置であって、射出ノズルに近い方のピストンリング溝のみに内側からピストンリング溝に達する透孔を設けた逆流防止装置が開示されている。また、ピストンリングは、同文献２の図１の（ハ）に示されているように、段付きの切断部は１箇所で、その段部がオーバーラップすることが開示されている。この構成により、異物、固形物等によりシール面が損傷を受けることがなく、また溶融金属の射出圧力の変化にもかかわらず、逆流を阻止できるものである。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−３１４５１０号公報
【特許文献２】
特開２０００−１９０３６４号公報（第５頁右欄第５〜７行）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
マグネシウムなどの軽合金の成形材料は、樹脂成形材料に比べて溶融した状態では粘度が極めて低いため流動性が高い。このため軽合金射出成形の場合、射出圧力もしくは保圧力により、シリンダ内部で一部の溶融金属が逆流する現象が発生しやすい。溶融金属が逆流すると、射出量の計量が不正確となり成形が不可能になる。
【０００８】
そこで、溶融金属の逆流を防止するために、前記特許文献のような逆流防止リングの外周部にピストンリング溝を設け、ピストンリングを装着した逆流防止装置が使用されている。
【０００９】
この種の逆流防止装置に装着された従来のピストンリングを、図２の（ｂ）および（ｃ）に示す。従来のピストンリング１１は、任意の一箇所（切断部２０）を切断開放しており、それ自身の弾性をもってバネ力を有するものである。溶融金属の射出圧力または保圧力がかかっていない状態では、ピストンリングは収縮し、シリンダの内周面との間にできた隙間を通って、溶融金属をシリンダヘッド部に送ることができる。
【００１０】
しかしながら、このような従来のピストンリングでは、ピストンリングのバネ力が、繰返し疲労により弱くなり、また溶融金属の温度の影響を受けても弱くなる。その結果、逆流防止効果が劣化し、ついには溶融金属が逆流してしまうという問題がある。
【００１１】
また、従来のピストンリングは鉄基耐熱鋼で形成されているため、特に同様の鉄基耐熱鋼からなる射出ノズルの内周面とピストンリングの外周面とが接触を繰返すうちに溶着によるカジリを発生させやすいという問題がある。
【００１２】
したがって、本発明はこれらの課題に鑑みて、軽合金射出成形において、逆流防止効果を十分に維持できるとともに、ピストンリングのカジリを防止した軽合金射出成形機用逆流防止装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
軽合金の射出成形に用いられる射出成形機のスクリュ先端部に外嵌された軸方向に移動自在な逆流防止リングの外周部に、ピストンリング溝を形成し、この溝にピストンリングを装着した逆流防止装置であって、ピストンリングが２個以上に分割されてなることを特徴とする。
【００１４】
また、前記ピストンリングをコバルト基合金で形成したことを特徴とする。さらにピストンリングを形成するコバルト基合金は、６００℃における硬さがＨｖ３５０以上であることを特徴とする。
【００１５】
【作用】
本発明の逆流防止装置に用いられるピストンリングの一形態を、図２の（ａ）に示す。ピストンリング１１は切断部２０および切断部２１によって２個に分割されており、それ自身の弾性によるバネ力は無い。このため、従来のピストンリングのように、繰返し疲労によるバネ力の低下および溶融金属の温度の影響を考慮する必要がない。本発明のピストンリングは２個以上に分割してもよいし、切断部も階段形状のみならず様々な形状に切断してよい。
【００１６】
本発明のピストンリングは、シリンダ内面に密接するように設計されることにより、溶融金属の逆流が防止される。また望ましくは、ピストンリング溝に径方向に貫通する透孔を設けることにより、射出圧力および保圧力によって、溶融金属が透孔を通ってピストンリングに到達し、その圧力がピストンリング内面に作用し、ピストンリングを押し広げることができる。
【００１７】
また、射出工程および保圧工程が終了し、溶融金属がスクリュヘッド部から排出された後、スクリュが後退することでスクリュヘッド部が低圧になる。その作用によって、ピストンリングは収縮して、逆流防止リングのピストンリング溝に収納され、シリンダ内面とピストンリングの間に隙間ができる。この隙間より、溶融金属がシリンダヘッド部に注入される。この隙間は０．３ｍｍ以下が望ましい。
【００１８】
さらに、本発明の軽合金射出成形機用逆流防止装置では、逆流防止リングが直接シリンダや射出ノズルの内面と接しないので、逆流防止リングの損傷が少ない。そのため、部品交換のメンテナンスの際に高価な逆流防止リングを交換する必要がなく、ピストンリングのみを交換すれば良いので、コスト的に有利である。
【００１９】
ピストンリングの材質としては、耐摩耗性および耐溶損性を兼ね備えたコバルト基合金が適している。また、ピストンリングをコバルト基合金で形成することにより、特に鉄基耐熱鋼からなる射出ノズルと溶着し難くなり、カジリの発生が抑制される。
【００２０】
コバルト基合金は、約６００℃の溶融金属を射出する条件の中で使用されるため、６００℃における硬さがＨｖ３５０以上の材料で構成することが好ましい。さらに常温における硬さがＨｖ４５０以上であることが望ましい。
【００２１】
本発明の構成により軽合金射出成形を繰返しても、溶融金属の高温度下において、逆流防止効果を十分に維持することができるとともに、ピストンリングのカジリを防止し射出成形を安定して行うことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図面に基づき説明する。図１は本発明の軽合金射出成形機の逆流防止装置を示す概略断面図である。図１において、シリンダ１の内部に回転し、軸方向に可動自在のスクリュ２が設けられている。スクリュ２の先端部にはスクリュヘッド５がスクリュ本体に螺合されている。そして、逆流防止装置はシリンダ１内のスクリュ２の先端部に設置され、逆流防止リング３、シートリング４、スクリュヘッド５などで主に構成されている。
【００２３】
逆流防止リング３は中空の円筒形状をしており、スクリュ２の先端部に外嵌されて軸方向に移動自在であり、スクリュヘッド５を螺合すると同時に装着される。逆流防止リング３の内径はスクリュヘッド５の軸部外径より大きく設定されており、射出成形時の溶融金属が、逆流防止リング３とスクリュヘッド５軸部の隙間６に渋滞無く流れ込むことができる。
【００２４】
また、逆流防止リング３に所定の深さのピストンリング溝９を軸方向に所定間隔に３箇所形成した。これらのピストンリング溝９の底部に、逆流防止リング３とスクリュヘッド５軸部の隙間６に開口した透孔１０を設けた。透孔１０は円周方向に角度１２０°で３箇所に形成した。そして、ピストンリング溝９の内側に、図２の（ａ）に示す切断部２０、切断部２１で２分割した本発明のピストンリング１１を装着した。ピストンリング１１の外径は、摺動時に干渉しないように、シリンダ１の内径よりもわずかに小さくなっている。
【００２５】
シートリング４は中空リング形状をしており、逆流防止リング３同様、スクリュヘッド５を螺合すると同時に装着される。このシートリング４の外径はシリンダ１の内径より小さく、逆流防止リング３の内径よりも大きくなっている。
【００２６】
このような構成により、スクリュ２を回転駆動してマグネシウムなどの金属材料を溶融して蓄積するときは、逆流防止リング３が、シートリング４から離間し、溶融金属をスクリュ２の先端部に蓄積する。この時、ピストンリング１１は逆流防止リング３に形成されたピストンリング溝９に収納された状態であるため、シリンダ１の内周面とピストンリング１１の外周面の間にはわずかな隙間ができ、逆流防止リング３はスムーズに移動可能である。この隙間は０．３ｍｍ以下が望ましい。また、スクリュ２を軸方向に駆動して金型のキャビティに射出し、保圧するときは、逆流防止リング３の透孔１０より溶融金属が侵入しその圧力によってピストンリング１１を押し広げ、溶融金属がスクリュ２の方へ逆流することを防止する。
【００２７】
ピストンリング１１は、重量％でＣ：０．８％、Ｓｉ：０．９％、Ｍｎ：０．５％、Ｃｒ：１１．０％、Ｗ：１．０％、残部Ｃｏ及び不可避的不純物からなるコバルト基合金で形成した。このコバルト基合金の常温おける硬さはＨｖ４８０であり、６００℃における硬さはＨｖ３７０である。
【００２８】
本実施例では、ピストンリング１１は２分割したリング同士の位置ずれを最小にするため、図２の（ａ）に示すように階段状に切断した。また、ピストンリング１１は２分割以上に切断してもよい。さらに、切断部の形状も段付に限らず直線状、ギザ状などであっても良い。また、ピストンリング溝９は実施例のように複数箇所でなく単数でもかまわない。
【００２９】
このように構成した本発明実施例の逆流防止装置をマグネシウム合金射出成形機に組み込み長期間の射出成形を行ったところ、逆流防止効果が十分に得られ、ピストンリングと射出ノズル等の接触面に溶着によるカジリも認められず、安定した射出成形を行うことができた。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の軽合金射出成形機用逆流防止装置によれば、逆流防止効果が十分得られ、ピストンリングのカジリを長期の使用期間にわたり防止でき、射出成形を安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の軽合金射出成形機の逆流防止装置を示す概略断面図である。
【図２】（ａ）は本発明実施例の逆流防止装置に装着されるピストンリング、（ｂ）および（ｃ）は従来のピストンリングを示す概略図である。
【図３】従来の軽合金射出成形機の逆流防止装置を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１シリンダ、２スクリュ、３逆流防止リング、４シートリング、
５スクリュヘッド、６隙間、７逆流防止リングの接触面、
８シートリングの接触面、９ピストンリング溝、１０透孔、１１ピストンリング、２０切断部、２１切断部

Claims

軽合金の射出成形に用いられる射出成形機のスクリュ先端部に外嵌された軸方向に移動自在な逆流防止リングの外周部に、ピストンリング溝を形成し、この溝にピストンリングを装着した逆流防止装置であって、ピストンリングが２個以上に分割されてなることを特徴とする軽合金射出成形機用逆流防止装置。
前記ピストンリングをコバルト基合金で形成したことを特徴とする請求項１に記載の軽合金射出成形機用逆流防止装置。
前記コバルト基合金は、６００℃における硬さがＨｖ３５０以上であることを特徴とする請求項２に記載の軽合金射出成形機用逆流防止装置。