JP2007021502A - Hot runner die assembly for injection molding, and injection molding method for metal powder - Google Patents

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Akira Yotsutsuji
晃 四ッ辻
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for making the fluidity of a material satisfactory, and improving the yield of a product and a working ratio in injection molding of metal powder, in a hot runner die assembly. <P>SOLUTION: The hot runner die assembly comprises: a cavity 41a; a material injection chamber 54a provided so as to be connected with the injection port 42a of the cavity; a sprue for feeding a melted material into the material injection chamber; and a valve pin 58a provided freely movably in the longitudinal direction thereof for opening/closing the injection port in the material injection chamber. At the inside of the valve pin 50a, a heater 60a of heating the valve pin for melting the material in the injection chamber is provided along the longitudinal direction thereof, by abutting the tip part of the valve pin against a valve seat in the injection port, the injection port is closed, by the separation of the tip part in the valve pin from the valve seat, the injection port is opened, and also, the material heated and melted by the tip part of the valve pin is injected from the injection port into the cavity. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、金属粉末射出成形法(MIM:Metal Injection Molding)に用いるホットランナ金型装置および金属粉末の射出成形方法に関する。   The present invention relates to a hot runner mold apparatus used in metal powder injection molding (MIM) and a metal powder injection molding method.

従来より、粉末冶金法(PM法)の1つとしてホットランナ方式による金属粉末射出成形法が用いられている。金属粉末射出成形法によると、複雑な形状の金属部品を最終製品に近い状態で大量生産することが可能である。   Conventionally, a metal powder injection molding method using a hot runner method has been used as one of powder metallurgy methods (PM methods). According to the metal powder injection molding method, it is possible to mass-produce metal parts having complicated shapes close to the final product.

例えば、冷陰極管の電極部品を製造するための方法として、種々の金属粉末とバインダ樹脂とを混練した材料を金属粉末射出成形することが示されている(特許文献1,2)。これら従来の方法においては、金属粉末とバインダ樹脂とを混練した材料をペレット状とし、これをホッパから投入して射出成形機のシリンダで加熱し、溶融させる。これを高圧でキャビティに注入し(充填し)、圧力を維持した状態で冷却することによって成形する。
特開2003−313603 特開2005−71972
For example, as a method for producing an electrode part of a cold cathode tube, it is shown that metal powder injection molding is performed on a material obtained by kneading various metal powders and a binder resin (Patent Documents 1 and 2). In these conventional methods, a material obtained by kneading a metal powder and a binder resin is formed into a pellet, which is charged from a hopper, heated by a cylinder of an injection molding machine, and melted. It is molded by pouring (filling) this into the cavity at high pressure and cooling while maintaining the pressure.
JP 2003-313603 A JP-A-2005-71972

しかし、上に述べた従来の金属粉末射出成形法によると、金属粉末は樹脂と比較して熱伝導率が桁違いに良いので加熱により溶融した材料が固化し易く、そのため、極薄肉品や小型品の成形においては、材料の流動性が悪くなって金型のキャビティ部に溶融材料を充填できないという問題があった。また、材料が固化してしまった場合にはどのような条件にしてもゲート上部の材料を注入できない状態となることがあり、そのような場合には成形ができないという問題もあった。   However, according to the conventional metal powder injection molding method described above, the metal powder has an extremely good thermal conductivity compared to the resin, so that the material melted by heating is easily solidified. In the molding of the product, there is a problem that the fluidity of the material becomes poor and the mold cavity cannot be filled with the molten material. In addition, when the material is solidified, there is a case where the material on the upper part of the gate cannot be injected under any conditions, and in such a case, there is a problem that molding cannot be performed.

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、材料の流動性を良好にして金属粉末の射出成形における製品の歩留りおよび稼働率の向上を図ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to improve the yield and operating rate of products in metal powder injection molding by improving the fluidity of materials.

本発明に係る射出成形用のホットランナ金型装置は、キャビティと、前記キャビティの注入口に接続するよう設けられた材料注入室と、前記材料注入室に溶融した材料を送り込むためのスプルーと、前記材料注入室において前記注入口を開閉するためにその長手方向に移動可能に設けられたバルブピンと、を有し、前記バルブピンの内部には、前記材料注入室内の材料を溶融させるために当該バルブピンを加熱するヒータが、その長手方向に沿って設けられており、前記バルブピンの先端部が前記注入口に当接することによって当該注入口が閉塞され、前記バルブピンの先端部が前記注入口から離れることによって当該注入口が開放され、且つ前記バルブピンの先端部によって加熱されて溶融した材料が前記注入口から前記キャビティの内部に注入されるように構成される。   A hot runner mold apparatus for injection molding according to the present invention includes a cavity, a material injection chamber provided to be connected to an injection port of the cavity, a sprue for feeding molten material into the material injection chamber, A valve pin movably provided in the longitudinal direction for opening and closing the injection port in the material injection chamber, and inside the valve pin, the valve pin for melting the material in the material injection chamber A heater for heating the valve pin is provided along the longitudinal direction thereof, and the tip of the valve pin is closed by contacting the inlet, and the tip of the valve pin is separated from the inlet. And the material melted by being heated by the tip of the valve pin from the inlet to the inside of the cavity. Configured to be implanted.

好ましくは、前記バルブピンは、全体形状が円柱状であり、且つ前記先端部が円錐状であって、前記円錐状の先端に前記注入口に設けられた弁座に当接して閉塞するための弁部が形成されてる。   Preferably, the valve pin has a cylindrical shape as a whole and has a conical tip, and a valve for closing the conical tip in contact with a valve seat provided in the inlet. Part is formed.

本発明に係る方法は、金属粉末の射出成形を行う方法であって、キャビティと、前記キャビティの注入口に接続するよう設けられた材料注入室と、前記材料注入室に溶融した材料を送り込むためのスプルーと、前記材料注入室において前記注入口を開閉するためにその長手方向に移動可能に設けられたバルブピンと、前記バルブピンを前記長手方向に往復駆動する油圧シリンダと、を有し、前記バルブピンの内部には、前記材料注入室内の材料を溶融させるために当該バルブピンを加熱するヒータが、その長手方向に沿って設けられた射出成形用のホットランナ金型装置を用い、金属粉末とバインダ樹脂とを混練した材料を前記スプルーから前記材料注入室に送り込み、少なくとも前記バルブピンの外周に沿った部分に材料の溶融層を形成しておき、前記油圧シリンダによって前記バルブピンの先端部が前記注入口に当接するように押し付けて前記注入口を閉塞した状態から、前記バルブピンを移動することによって前記バルブピンの先端部を前記注入口から離し、これによって前記バルブピンの先端部に存在する材料の溶融層を前記注入口から前記キャビティの内部に注入し、前記キャビティの内部において前記材料を冷却する。   The method according to the present invention is a method for injection molding of metal powder, for feeding a cavity, a material injection chamber provided to connect to the injection port of the cavity, and a molten material into the material injection chamber The valve pin provided to be movable in the longitudinal direction to open and close the inlet in the material injection chamber, and a hydraulic cylinder for reciprocatingly driving the valve pin in the longitudinal direction. Inside, the heater for heating the valve pin in order to melt the material in the material injection chamber uses a hot runner mold device for injection molding provided along the longitudinal direction of the metal powder and the binder resin. Is fed from the sprue into the material injection chamber to form a molten layer of material at least along the outer periphery of the valve pin. Then, from the state where the hydraulic cylinder is pressed so that the tip of the valve pin comes into contact with the inlet and the inlet is closed, the tip of the valve pin is moved away from the inlet by moving the valve pin, As a result, a molten layer of material existing at the tip of the valve pin is injected into the cavity from the injection port, and the material is cooled inside the cavity.

本発明によると、材料の流動性が良好となり、金属粉末の射出成形における製品の歩留りおよび稼働率の向上を図ることができる。これによって、極薄品または小型品の成形を効率よく行うことができる。   According to the present invention, the fluidity of the material is improved, and the yield and operating rate of the product in the injection molding of metal powder can be improved. This makes it possible to efficiently form an extremely thin product or a small product.

図1は本発明の実施形態に係る金型装置1の正面断面図、図2はバルブピンが閉じた状態を示す拡大断面図、図3はバルブピンが開いた状態を示す拡大断面図、図4はバルブピンが開いた状態の先端部の近辺をさらに拡大して示す断面図、図5は金型装置1を用いた射出成形方法の例を示すタイミング図である。   1 is a front sectional view of a mold apparatus 1 according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a state in which a valve pin is closed, FIG. 3 is an enlarged sectional view showing a state in which the valve pin is opened, and FIG. FIG. 5 is a timing diagram showing an example of an injection molding method using the mold apparatus 1. FIG. 5 is a cross-sectional view further enlarging the vicinity of the distal end portion with the valve pin open.

図1において、金型装置1は、バルブゲート式のホットランナ金型装置であり、固定側金型(凹型)3および移動側金型(凸型)4によって構成されている。固定側金型3と移動側金型4とは、パーティングラインPLにおいて互いに接しまたは離れるようになっている。パーティングラインPLは、成形品を取り出すための面でもある。   In FIG. 1, a mold apparatus 1 is a valve gate type hot runner mold apparatus, and includes a fixed mold (concave mold) 3 and a movable mold (convex mold) 4. The stationary mold 3 and the moving mold 4 are in contact with or away from each other in the parting line PL. The parting line PL is also a surface for taking out a molded product.

固定側金型3は、型部材11、基部材12、側部材13、および上部材14がボルトなどで連結されて一体化された固定側ハウジング10に、マニホールド15、スプルーブッシュ16、駆動プレート17、および油圧シリンダ18a,18bなどが取り付けられ、また種々の加工が施されて構成される。   The fixed-side mold 3 includes a manifold 15, a sprue bush 16, and a drive plate 17 in a fixed-side housing 10 in which a mold member 11, a base member 12, a side member 13, and an upper member 14 are connected and integrated. , And hydraulic cylinders 18a, 18b and the like are attached, and various processes are performed.

移動側金型4は、基部材31、側部材32、および底部材33からなる移動側ハウジング30に、雄型34a,34b、型締め楔部材35a,35b、および突き出し棒36などが取り付けられ、また種々の加工が施されて構成される。   In the moving side mold 4, male molds 34a and 34b, mold clamping wedge members 35a and 35b, a protruding rod 36, and the like are attached to a moving side housing 30 including a base member 31, a side member 32, and a bottom member 33. Moreover, various processes are given and comprised.

以下、固定側金型3および移動側金型4の構造について詳しく説明する。   Hereinafter, the structure of the stationary mold 3 and the movable mold 4 will be described in detail.

図2ないし図4も参照して、型部材11には、雌型であるキャビティ41a,41bが形成されている。キャビティ41a,41bの上部には注入口42a,42bが設けられている。型部材11において、キャビティ41a,41bを形成する外側の部材は移動型部材(スライドコア)43a,43bとなっており、型締め時には型締め楔部材35a,35bによって締められているが、型開き時には型締め楔部材35a,35bが下降して移動型部材43a,43bがバネ44a,44bにより引っ張られ、キャビティ41a,41bが開く。   Referring also to FIGS. 2 to 4, the mold member 11 is formed with female cavities 41 a and 41 b. Injection ports 42a and 42b are provided above the cavities 41a and 41b. In the mold member 11, the outer members forming the cavities 41a and 41b are movable mold members (slide cores) 43a and 43b, which are clamped by the mold clamping wedge members 35a and 35b at the time of mold clamping. Sometimes the mold clamping wedge members 35a and 35b are lowered, the movable mold members 43a and 43b are pulled by the springs 44a and 44b, and the cavities 41a and 41b are opened.

なお、本実施形態の金型装置1は、2つのキャビティ41a,41bが設けられて2つの成形品を同時に成形するようになっているが、これら2つの成形品は同形であるので、以下においては、型締め楔部材35a,35b、キャビティ41a,41b、移動型部材43a,43b、バネ44a,44bなどについて、それぞれの両方または一方を、「型締め楔部材35」「キャビティ41」「移動型部材43」「バネ44」などと記載することがある。   In addition, although the mold apparatus 1 of this embodiment is provided with two cavities 41a and 41b and simultaneously molds two molded products, these two molded products have the same shape. The mold clamping wedge members 35a and 35b, the cavities 41a and 41b, the movable mold members 43a and 43b, the springs 44a and 44b, or both of them are designated as “clamping wedge member 35” “cavity 41” “moving mold”. It may be described as “member 43”, “spring 44” or the like.

型部材11の上に配置された基部材12には、注入口42a,42bに対応する位置に穴51が設けられ、穴51と同軸上に円錐面状の弁座52が形成されている。穴51にはブシュ53が装着され、ブシュ53の内部とマニホールド15に設けられた穴とによって材料注入室54が形成されている。なお、ブシュ53またはその周辺部には、部材間に適当な隙間ができるように設計されており、その隙間が空気断熱層として機能し、これによってブシュ53の内部の注入口42の近辺は外部から断熱されている。   The base member 12 disposed on the mold member 11 is provided with a hole 51 at a position corresponding to the inlets 42 a and 42 b, and a conical valve seat 52 is formed coaxially with the hole 51. A bush 53 is attached to the hole 51, and a material injection chamber 54 is formed by the inside of the bush 53 and a hole provided in the manifold 15. The bush 53 or its peripheral portion is designed so that an appropriate gap is formed between the members, and the gap functions as an air heat insulating layer, so that the vicinity of the inlet 42 inside the bush 53 is outside. It is insulated from.

材料注入室54は、マニホールド15に設けられた流路55、およびスプルーブッシュ16に設けられた流路56によって、材料入口57に連通している。成形のための溶融した材料ZRは、材料入口57から高圧で送り込まれ、流路56,55を通って材料注入室54に入る。材料注入室54において、注入口42を開閉するためのバルブピン58が、その長手方向に移動可能に設けられている。   The material injection chamber 54 communicates with the material inlet 57 through a flow path 55 provided in the manifold 15 and a flow path 56 provided in the sprue bushing 16. The molten material ZR for molding is fed at a high pressure from the material inlet 57 and enters the material injection chamber 54 through the flow paths 56 and 55. In the material injection chamber 54, a valve pin 58 for opening and closing the injection port 42 is provided so as to be movable in the longitudinal direction.

すなわち、バルブピン58は、金属材料からなり、全体形状が円柱状であり、且つ先端部が円錐状であって、円錐状部の先端に、弁座52に当接して注入口42を塞ぐための弁部59が形成されている。弁部59は、弁座52になじむような形状であり、例えば、弁座52と同じ円錐面を有した形状、または球面状その他の適当な曲面状などである。   That is, the valve pin 58 is made of a metal material, has an overall shape of a cylinder, has a conical tip, and closes the inlet 42 by contacting the valve seat 52 at the tip of the conical portion. A valve portion 59 is formed. The valve portion 59 has a shape that fits the valve seat 52, and has, for example, a shape having the same conical surface as the valve seat 52, a spherical shape, or another appropriate curved surface shape.

バルブピン58の内部には、材料注入室54内の材料ZRを溶融させるために、バルブピン58を加熱するヒータ60が、その長手方向に沿って設けられている。ヒータ60は、例えばステンレス鋼製の円筒状のケーシングの内部に、ニクロム線などを用いたカートリッジ型の発熱体が装着され、且つ熱電対などの温度センサが内蔵され、電極線(リード線)が上端部から引き出されたものである。ヒータ60は小型であるので、マイクロヒータとも呼称可能である。ヒータ60を内蔵するために、バルブピン58には軸方向に穴が設けられている。ヒータ60は、バルブピン58のその穴に装着され、バルブピン58の上方から電極線が外部に引き出され、図示しない制御装置に接続されている。ヒータ60に、図示しない制御装置の電源から交流または直流の電流を供給することにより、発熱体が発熱し、バルブピン58の温度を上昇させる。バルブピン58の温度は、ヒータ60に内蔵された温度センサにより検出される。図示しない制御装置によって、温度センサにより検出された温度、設定温度、その他の条件に基づいてヒータ60に供給される電流が調節され、バルブピン58の温度が制御される。バルブピン58の温度は、例えば、200〜250℃程度となるように制御される。   A heater 60 for heating the valve pin 58 is provided along the longitudinal direction in the valve pin 58 in order to melt the material ZR in the material injection chamber 54. In the heater 60, for example, a cartridge type heating element using a nichrome wire or the like is mounted inside a cylindrical casing made of stainless steel, and a temperature sensor such as a thermocouple is incorporated, and an electrode wire (lead wire) is provided. It is drawn from the upper end. Since the heater 60 is small, it can also be called a micro heater. In order to incorporate the heater 60, the valve pin 58 is provided with a hole in the axial direction. The heater 60 is mounted in the hole of the valve pin 58, and an electrode wire is drawn out from above the valve pin 58 and connected to a control device (not shown). By supplying an AC or DC current to the heater 60 from a power supply of a control device (not shown), the heating element generates heat and raises the temperature of the valve pin 58. The temperature of the valve pin 58 is detected by a temperature sensor built in the heater 60. A current supplied to the heater 60 is adjusted by a control device (not shown) based on the temperature detected by the temperature sensor, the set temperature, and other conditions, and the temperature of the valve pin 58 is controlled. The temperature of the valve pin 58 is controlled to be about 200 to 250 ° C., for example.

バルブピン58は、スライドブッシュ61によって軸方向に摺動可能に支持されており、且つ、スライドブッシュ61によって材料注入室54が外部に漏れないように密封されている。   The valve pin 58 is supported by the slide bush 61 so as to be slidable in the axial direction, and is sealed by the slide bush 61 so that the material injection chamber 54 does not leak to the outside.

バルブピン58の上端部は、駆動プレート17に連結されており、駆動プレート17の上下移動に応じて一体に移動する。駆動プレート17の両端部は、複動形の油圧シリンダ18a,18bのそれぞれのロッド62に連結されている。したがって、油圧シリンダ18の往復駆動にともなって、駆動プレート17が図1の上下方向に往復駆動する。油圧シリンダ18a,18bは、それぞれ、2つの圧油供給ポートが配管によって外部に引き出され、外部から適当な電磁弁などを介して圧油が供給されるようになっている。   The upper end portion of the valve pin 58 is connected to the drive plate 17 and moves integrally as the drive plate 17 moves up and down. Both ends of the drive plate 17 are connected to the rods 62 of the double-acting hydraulic cylinders 18a and 18b. Accordingly, as the hydraulic cylinder 18 is reciprocated, the drive plate 17 is reciprocated in the vertical direction of FIG. In the hydraulic cylinders 18a and 18b, two pressure oil supply ports are drawn out to the outside by piping, and pressure oil is supplied from the outside via an appropriate electromagnetic valve or the like.

図1において、左側の油圧シリンダ18aはロッド62aが収縮した状態を示し、したがってバルブピン58aが弁座52aに接して注入口42aを塞いだ状態を示す。右側の油圧シリンダ18bはロッド62bが伸長した状態を示し、したがってバルブピン58bが弁座52bから離れて注入口42bを開いた状態を示す。また、図2および図4は図1の左側と同じ状態を、図3は図1の右側と同じ状態を、それぞれ示す。   In FIG. 1, the left hydraulic cylinder 18a shows a state in which the rod 62a is contracted, and thus shows a state in which the valve pin 58a is in contact with the valve seat 52a and closes the inlet 42a. The right hydraulic cylinder 18b shows a state in which the rod 62b is extended, and thus shows a state in which the valve pin 58b is separated from the valve seat 52b and the inlet 42b is opened. 2 and 4 show the same state as the left side of FIG. 1, and FIG. 3 shows the same state as the right side of FIG.

また、マニホールド15には、適所に穴が設けられ、その穴にカートリッジヒータ63,63…が装着されている。図1においては4つのカートリッジヒータ63が示されている。カートリッジヒータ63には、図示しない制御装置から電流が供給され、マニホールド15が適当な温度になるように制御される。   Further, the manifold 15 is provided with holes at appropriate positions, and cartridge heaters 63, 63... Are mounted in the holes. In FIG. 1, four cartridge heaters 63 are shown. A current is supplied to the cartridge heater 63 from a control device (not shown), and the manifold 15 is controlled to have an appropriate temperature.

しかし、材料注入室54の内部、特に注入口42に近い部分に対しては、カートリッジヒータ63のみによって十分な高温に加熱することができない。つまり、例えば、注入口42に近い部分のブシュ53の内側の材料ZRは、溶融した状態から冷却されて固化した状態に変化し勝ちであり、ヒータ60がない場合にはその部分の材料ZRの全体が流動しない固化層となってしまう。しかし、ヒータ60によってバルブピン58を加熱することによって、少なくともバルブピン58の周辺は材料ZRが固化することなく溶融層が形成され、溶融層の材料ZRが流動して注入口42からキャビティ41に注入されることとなる。   However, the inside of the material injection chamber 54, particularly the portion close to the injection port 42, cannot be heated to a sufficiently high temperature only by the cartridge heater 63. That is, for example, the material ZR inside the bush 53 in the portion near the injection port 42 tends to change from a molten state to a cooled and solidified state, and when there is no heater 60, the material ZR of the portion ZR The whole becomes a solidified layer that does not flow. However, by heating the valve pin 58 with the heater 60, at least the periphery of the valve pin 58 forms a molten layer without the material ZR solidifying, and the molten layer material ZR flows and is injected into the cavity 41 from the injection port 42. The Rukoto.

つまり、図2に示すように、バルブピン58の先端の弁部59が弁座52(注入口42)に当接した状態では注入口42が閉塞されている。この状態において、バルブピン58の周辺の材料ZRはバルブピン58によって加熱されており、少なくとも薄い溶融層が形成された状態である。そこで、図3に示すように、弁部59が弁座52(注入口42)から離れると、注入口42が開放され、且つバルブピン58によって加熱されて溶融した材料ZRが注入口42からキャビティ41の内部に注入される。   That is, as shown in FIG. 2, the inlet 42 is closed when the valve portion 59 at the tip of the valve pin 58 is in contact with the valve seat 52 (inlet 42). In this state, the material ZR around the valve pin 58 is heated by the valve pin 58, and at least a thin molten layer is formed. Therefore, as shown in FIG. 3, when the valve portion 59 is separated from the valve seat 52 (injection port 42), the injection port 42 is opened, and the material ZR heated and melted by the valve pin 58 is discharged from the injection port 42 into the cavity 41. Injected into the inside.

なお、基部材12,31には、冷却水(温水)を流して冷却を行うための複数の穴64,64…が設けられている。図1においては、基部材12,31のそれぞれに3つずつの穴64が示されている。   The base members 12 and 31 are provided with a plurality of holes 64, 64... For cooling by flowing cooling water (hot water). In FIG. 1, three holes 64 are shown in each of the base members 12 and 31.

因みに、従来においては、ヒータ60が設けられていないので、ゲート(注入口)上部の材料ZRに対して、バルブピン58からの加熱量よりも放熱量の方が大きく、放熱によって温度が低下してゲート上部の材料は固化してしまう。材料が一旦固化すると再溶融することができず、キャビティ41に注入することができない。これに対して、本実施形態のようにヒータ60を設けることによって、ゲート上部の材料ZRに対してバルブピン58から熱を供給し、材料ZRを溶融状態に保って流動させ、キャビティ41に注入することができるのである。   Incidentally, in the related art, since the heater 60 is not provided, the heat dissipation amount is larger than the heating amount from the valve pin 58 with respect to the material ZR above the gate (injection port), and the temperature decreases due to the heat dissipation. The material above the gate will solidify. Once the material has solidified, it cannot be remelted and cannot be injected into the cavity 41. On the other hand, by providing the heater 60 as in the present embodiment, heat is supplied from the valve pin 58 to the material ZR above the gate, the material ZR is kept in a molten state, and flows into the cavity 41. It can be done.

次に、金型装置1を用いた金属粉末の射出成形方法について説明する。   Next, a metal powder injection molding method using the mold apparatus 1 will be described.

図5に示すように、まず、材料入口57から材料ZRを供給する。材料ZRは、例えば、タングステン、モリブデン、またはニッケルなどの粉末と、ポリエチレンまたはポリスチレンなどの樹脂とを体積比で50パーセント程度ずつ混合したペレット状のものである。材料ZRは高温に加熱されて溶融状態であり、流路56,55を通って材料注入室54に充填される。材料注入室54は、カートリッジヒータ63およびヒータ60によって加熱されており、200〜300℃程度である。また、基部材12の温度は、穴64を流れる冷却水によって冷却されているため20〜30℃程度と低いが、バルブピン58がヒータ60によって加熱されているので、バルブピン58の少なくとも周辺には材料ZRの薄い溶融層が形成された状態である。   As shown in FIG. 5, first, the material ZR is supplied from the material inlet 57. The material ZR is, for example, a pellet in which a powder such as tungsten, molybdenum, or nickel and a resin such as polyethylene or polystyrene are mixed by about 50 percent by volume. The material ZR is heated to a high temperature and is in a molten state, and is filled into the material injection chamber 54 through the flow paths 56 and 55. The material injection chamber 54 is heated by the cartridge heater 63 and the heater 60, and is about 200 to 300 ° C. Further, the temperature of the base member 12 is as low as about 20 to 30 ° C. because it is cooled by the cooling water flowing through the hole 64, but since the valve pin 58 is heated by the heater 60, at least the periphery of the valve pin 58 is made of material. A thin molten layer of ZR is formed.

この状態で、油圧シリンダ18が収縮状態から伸長し、これによってバルブピン58が上昇方向に駆動される。バルブピン58の上昇移動によって、弁部59が弁座52から離れ、材料注入室54の材料ZRが注入口42からキャビティ41の内部に流れ込む。キャビティ41に材料ZRを充填するのに要する時間は、十数分の1秒から数分の1秒、例えば0.1〜0.2秒程度である。   In this state, the hydraulic cylinder 18 extends from the contracted state, thereby driving the valve pin 58 in the upward direction. By the upward movement of the valve pin 58, the valve portion 59 is separated from the valve seat 52, and the material ZR in the material injection chamber 54 flows into the cavity 41 from the injection port 42. The time required for filling the cavity 41 with the material ZR is one tenth of a second to a few seconds, for example, about 0.1 to 0.2 second.

キャビティ41内へ材料ZRを充填した後、材料ZRが冷却するのを待って、移動側金型4を下降させ、これによってキャビティ41を開き、且つ雄型34をキャビティ41内から抜き出す。そして、突き出し棒36を上昇させて基部材31を上昇させ、これによって成形品を雄型34から抜き出す。これによって1回の成形が完了し、カップ状の成形品が得られる。なお、この成形品の寸法は、例えば、直径が1〜2mm程度、長さが5mm程度である。   After filling the material 41 with the material ZR, the moving die 4 is lowered by waiting for the material ZR to cool, thereby opening the cavity 41 and extracting the male die 34 from the cavity 41. Then, the protruding rod 36 is raised to raise the base member 31, thereby extracting the molded product from the male die 34. Thus, one molding is completed, and a cup-shaped molded product is obtained. In addition, as for the dimension of this molded article, a diameter is about 1-2 mm and length is about 5 mm, for example.

上に述べたように、本実施形態の金型装置1は、バルブピン58に内蔵したヒータ60によってバルブピン58が加熱されており、これによって材料が溶融状態を維持することができ、材料ZRが流動してキャビティ41に高速で充填されることとなる。材料ZRが金属粉末を含んでいて冷却し易い場合であっても、材料ZRの十分な流動性が維持され、不良品の発生が抑えられる。その結果、製品の歩留りが向上し、また、従来のように材料が固化して注入できない状態となることがなく、稼働率が向上する。   As described above, in the mold apparatus 1 of the present embodiment, the valve pin 58 is heated by the heater 60 built in the valve pin 58, whereby the material can be maintained in a molten state, and the material ZR flows. Thus, the cavity 41 is filled at a high speed. Even when the material ZR contains metal powder and is easy to cool, the sufficient fluidity of the material ZR is maintained and the occurrence of defective products is suppressed. As a result, the yield of the product is improved, and the operating rate is improved without the material being solidified and being unable to be injected as in the prior art.

このように、本実施形態の金型装置1は、混練状の材料ZRの熱伝導率がプラスチック材料の3〜20倍程度のものに特に有効である。   Thus, the mold apparatus 1 of the present embodiment is particularly effective when the thermal conductivity of the kneaded material ZR is about 3 to 20 times that of the plastic material.

上の実施形態において、キャビティ41の形状は成形品に応じて種々変更することができる。例えば、上に述べたカップ状のものに対し、その底部に棒状のものが接続された形状とする場合には、図6に示される型部材11Bおよび雄型34Bを用いればよい。   In the above embodiment, the shape of the cavity 41 can be variously changed according to the molded product. For example, in the case where the above-described cup-shaped one has a shape in which a rod-shaped one is connected to the bottom thereof, the mold member 11B and the male mold 34B shown in FIG. 6 may be used.

すなわち、図6において、型部材11Bには円柱状の穴41Bbが設けられており、雄型34Bとの間に、カップ状の底部に棒状のものが接続された形状のキャビティ41Bが形成される。   That is, in FIG. 6, the mold member 11B is provided with a cylindrical hole 41Bb, and a cavity 41B is formed between the male mold 34B and a bar-like shape connected to a cup-shaped bottom. .

上に述べた実施形態において、材料注入室54、バルブピン58、ヒータ60、注入口42、および金型装置1の全体または各部の構造、形状、寸法、個数、材質、温度、圧力などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。   In the embodiment described above, the structure, shape, dimensions, number, material, temperature, pressure, etc. of the whole or each part of the material injection chamber 54, the valve pin 58, the heater 60, the injection port 42, and the mold apparatus 1 are as follows. It can change suitably according to the meaning of invention.

本発明は、金属粉末射出成形法に用いる金型装置として利用可能である。   The present invention can be used as a mold apparatus used in a metal powder injection molding method.

本発明の実施形態に係る金型装置の正面断面図である。It is a front sectional view of a metallic mold device concerning an embodiment of the present invention. バルブピンが閉じた状態を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view showing the state where a valve pin was closed. バルブピンが開いた状態を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view showing the state where a valve pin was opened. バルブピンが開いた状態の先端部をさらに拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands further and shows the front-end | tip part of the state which the valve pin opened. 金型装置を用いた射出成形方法の例を示すタイミング図である。It is a timing diagram which shows the example of the injection molding method using a metal mold apparatus. キャビティの形状の他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of the shape of a cavity.

符号の説明Explanation of symbols

1 金型装置(ホットランナ金型装置)
16 スプルーブッシュ(スプルー)
41 キャビティ
42 注入口
52 弁座(注入口)
54 材料注入室
58 バルブピン
59 弁部
60 ヒータ
1 Mold device (hot runner mold device)
16 Sprue bushing (Sprue)
41 Cavity 42 Inlet 52 Valve seat (inlet)
54 Material injection chamber 58 Valve pin 59 Valve part 60 Heater

Claims (3)

射出成形用のホットランナ金型装置であって、
キャビティと、
前記キャビティの注入口に接続するよう設けられた材料注入室と、
前記材料注入室に溶融した材料を送り込むためのスプルーと、
前記材料注入室において前記注入口を開閉するためにその長手方向に移動可能に設けられたバルブピンと、を有し、
前記バルブピンの内部には、前記材料注入室内の材料を溶融させるために当該バルブピンを加熱するヒータが、その長手方向に沿って設けられており、
前記バルブピンの先端部が前記注入口に当接することによって当該注入口が閉塞され、前記バルブピンの先端部が前記注入口から離れることによって当該注入口が開放され、且つ前記バルブピンの先端部によって加熱されて溶融した材料が前記注入口から前記キャビティの内部に注入されるように構成された、
ことを特徴とする射出成形用のホットランナ金型装置。
A hot runner mold apparatus for injection molding,
A cavity,
A material injection chamber provided to connect to the inlet of the cavity;
A sprue for feeding molten material into the material injection chamber;
A valve pin movably provided in the longitudinal direction to open and close the injection port in the material injection chamber,
Inside the valve pin, a heater for heating the valve pin to melt the material in the material injection chamber is provided along its longitudinal direction,
The inlet is closed when the tip of the valve pin comes into contact with the inlet, the inlet is opened when the tip of the valve pin is separated from the inlet, and is heated by the tip of the valve pin. The molten material is injected into the cavity from the inlet,
A hot runner mold apparatus for injection molding.
前記バルブピンは、全体形状が円柱状であり、且つ前記先端部が円錐状であって、前記円錐状の先端に前記注入口に設けられた弁座に当接して閉塞するための弁部が形成されてなる、
請求項1記載の射出成形用のホットランナ金型装置。
The valve pin has a cylindrical shape as a whole and has a conical tip, and a valve portion is formed at the conical tip to abut against a valve seat provided at the inlet. Become,
The hot runner mold apparatus for injection molding according to claim 1.
金属粉末の射出成形を行う方法であって、
キャビティと、
前記キャビティの注入口に接続するよう設けられた材料注入室と、
前記材料注入室に溶融した材料を送り込むためのスプルーと、
前記材料注入室において前記注入口を開閉するためにその長手方向に移動可能に設けられたバルブピンと、
前記バルブピンを前記長手方向に往復駆動する油圧シリンダと、を有し、
前記バルブピンの内部には、前記材料注入室内の材料を溶融させるために当該バルブピンを加熱するヒータが、その長手方向に沿って設けられた射出成形用のホットランナ金型装置を用い、
金属粉末とバインダ樹脂とを混練した材料を前記スプルーから前記材料注入室に送り込み、少なくとも前記バルブピンの外周に沿った部分に材料の溶融層を形成しておき、
前記油圧シリンダによって前記バルブピンの先端部が前記注入口に当接するように押し付けて前記注入口を閉塞した状態から、前記バルブピンを移動することによって前記バルブピンの先端部を前記注入口から離し、これによって前記バルブピンの先端部に存在する材料の溶融層を前記注入口から前記キャビティの内部に注入し、
前記キャビティの内部において前記材料を冷却する、
ことを特徴とする金属粉末の射出成形方法。
A method for injection molding of metal powder,
A cavity,
A material injection chamber provided to connect to the inlet of the cavity;
A sprue for feeding molten material into the material injection chamber;
A valve pin provided to be movable in the longitudinal direction in order to open and close the injection port in the material injection chamber;
A hydraulic cylinder that reciprocates the valve pin in the longitudinal direction;
Inside the valve pin, a heater for heating the valve pin in order to melt the material in the material injection chamber uses a hot runner mold device for injection molding provided along the longitudinal direction,
A material obtained by kneading metal powder and binder resin is sent from the sprue to the material injection chamber, and a molten layer of the material is formed at least along the outer periphery of the valve pin,
The tip of the valve pin is moved away from the inlet by moving the valve pin from the state where the inlet is closed by pressing the tip of the valve pin against the inlet by the hydraulic cylinder. Injecting a molten layer of material present at the tip of the valve pin into the cavity from the inlet;
Cooling the material inside the cavity;
A metal powder injection molding method.
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