JP2009030117A - Method for forming compression-molded block of magnesium chips - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、切削加工等により生じたマグネシウム切粉を、一旦溶解炉で溶解し二次地金として再生利用することを目的として、扁平な円柱形状等をした塊に圧縮成形するための成形方法に関するものである。 The present invention relates to a molding method for compression-molding magnesium chips produced by cutting or the like into a lump having a flat cylindrical shape or the like for the purpose of reusing and reusing as a secondary ingot in a melting furnace. It is about.
切削加工により生じたマグネシウム切粉には通常切削油が付着しているため、これをそのまま溶解炉に投入するとマグネシウム切粉が一瞬のうちに燃焼してしまい二次地金にすることができない。
かといって、マグネシウム切粉に付着している切削油は洗浄除去するのが難しく、しかも、切削油の洗浄除去には洗浄廃液の処理に要するコストが加わるため、実際にはマグネシウム切粉に付着している切削油は除去されることなく再生利用に回されているのが現状である。
Since cutting oil is usually attached to the magnesium chips produced by the cutting process, if this is put into a melting furnace as it is, the magnesium chips are burned in an instant and cannot be used as a secondary metal.
However, the cutting oil adhering to the magnesium chips is difficult to wash and remove, and the cleaning oil removal costs in addition to the cleaning waste liquid treatment, so it actually adheres to the magnesium chips. The current cutting oil is recycled without being removed.
一方、マグネシウム及びその合金は、その結晶構造上、圧縮した場合に常温においては底面すべりが起こりやすく、比較的高温でないと柱面すべり及び錐面すべりが起こりにくいといった性質がある。その為、常温での塑性加工(プレス加工や鍛造加工等)が難しく、一般的に200℃〜400℃程度に加熱しながら塑性加工している(例えば、特許文献1参照。)。
この様に、マグネシウム切粉は鉄やアルミニウムと同様な条件で常温において圧縮固化しようとしても固化できず、圧縮圧力を大きくするとマグネシウム切粉が流動して傷付け合いマグネシウム切粉が粉々になり、加圧シリンダ等で画成されている圧縮成形室の隙間から外部へ押し出されてしまう現象が生じる。
On the other hand, magnesium and its alloys have the property that, when compressed, the bottom surface slip is likely to occur at room temperature when compressed and the column surface slip and the cone surface slip are unlikely to occur unless the temperature is relatively high. Therefore, it is difficult to perform plastic processing (press processing, forging processing, etc.) at room temperature, and plastic processing is generally performed while heating to about 200 ° C. to 400 ° C. (see, for example, Patent Document 1).
In this way, magnesium chips cannot be solidified even if they are compressed and solidified at room temperature under the same conditions as iron or aluminum, and when the compression pressure is increased, the magnesium chips flow and scratch each other, and the magnesium chips become shattered. A phenomenon occurs in which the material is pushed out through a gap in a compression molding chamber defined by a pressure cylinder or the like.
その為に現状では、マグネシウム切粉を常温で圧縮固化することは行われておらず、アルミニウム又はアルミニウム合金の切粉においてその嵩高さを減らす程度の試みがなされているに止まっている(例えば、特許文献2参照。)。 Therefore, at present, compression and solidification of magnesium chips at room temperature has not been performed, and attempts have been made to reduce the bulk of aluminum or aluminum alloy chips (for example, (See Patent Document 2).
このような理由から、従来では常温での圧縮固化は不可能であると言われ実際に行われておらず、切削油が付着したままのマグネシウム切粉を300℃程度に加熱しながら圧縮固化して扁平な円柱形状等をした塊に成形しているのが現状である。
しかしながら、切削油が付着したままのマグネシウム切粉を加熱しながら圧縮固化する方法では、圧縮固化中に切削油による油煙が発生するだけでなく、切削油及びマグネシウム切粉が燃え出す危険性があるため好ましくはない。
For these reasons, it is said that compression solidification at room temperature is impossible in the past, and it has not been actually carried out, and magnesium powder with cutting oil attached is compressed and solidified while heating to about 300 ° C. At present, it is formed into a block having a flat cylindrical shape.
However, in the method of compressing and solidifying while heating the magnesium chips with the cutting oil adhered, not only does the smoke generated by the cutting oil occur during the compression solidification, but there is a risk that the cutting oil and magnesium chips may burn out. Therefore, it is not preferable.
本発明はこのような現状に鑑みてなされたものであり、マグネシウム切粉を常温でもって圧縮固化して扁平な円柱形状等をした塊に圧縮成形することが可能なマグネシウム切粉の圧縮成形塊成形方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a current situation, and a compression-molded mass of magnesium chips that can be compression-molded into a mass having a flat cylindrical shape by compressing and solidifying magnesium chips at room temperature. An object is to provide a forming method.
上記の目的を達成する本発明のマグネシウム切粉の圧縮成形塊成形方法は、マグネシウム切粉を加圧シリンダと加圧ピストン及び底面台とで画成された圧縮成形室内に収容して圧縮固化することにより成形されるマグネシウム切粉の圧縮成形塊成形方法であって、前記圧縮成形室を構成する底面台の上面と前記加圧シリンダ底端面との間に、前記圧縮成形室内で圧縮されているマグネシウム切粉は漏出しないがマグネシウム切粉に付着した切削油を排出し得る程度のクリアランスを設け、常温で加圧圧縮することにより成形固化させることを特徴としたものである(請求項1)。 The magnesium chip compression molding lump molding method of the present invention that achieves the above object is to compress and solidify magnesium chips in a compression molding chamber defined by a pressure cylinder, a pressure piston, and a bottom base. A compression molding lump molding method for magnesium chips formed by the process, wherein the compression molding chamber is compressed between an upper surface of a bottom base constituting the compression molding chamber and a bottom end surface of the pressure cylinder. Magnesium chips do not leak out, but are provided with a clearance that allows the cutting oil adhering to the magnesium chips to be discharged, and are molded and solidified by pressure compression at room temperature (claim 1).
この際、圧縮成形室を構成する底面台の上面と加圧シリンダ底端面との間のクリアランスは、0.2mm以下に設定されていることが好ましい(請求項2)。
このクリアランスがないとマグネシウム切粉に付着している切削油を搾っても圧縮成形室外へ排出できなくなってしまう。かといって、このクリアランスを0.2mmより大きくすると、圧縮固化の加圧力が所定圧力以上に上昇した場合にマグネシウム切粉が粉々になった際、粉々になったマグネシウム切粉がこのクリアランスから切削油と一緒に外部に漏出してしまう恐れが生じる。
At this time, the clearance between the upper surface of the bottom base constituting the compression molding chamber and the pressure cylinder bottom end surface is preferably set to 0.2 mm or less (Claim 2).
Without this clearance, even if the cutting oil adhering to the magnesium chips is squeezed, it cannot be discharged out of the compression molding chamber. However, if this clearance is greater than 0.2 mm, when the compression force of the solidification is increased to a predetermined pressure or higher, the magnesium chips that have been shattered are cut from this clearance. There is a risk of leaking out together with the oil.
また、圧縮成形室内に収容されたマグネシウム切粉を常温で圧縮固化する際の圧力としては、120MPa〜300MPaの範囲に設定されていることが好ましい(請求項3)。
マグネシウム切粉を常温で圧縮固化する際の圧力が120MPaより低いと、マグネシウム切粉が十分に圧縮固化されないと同時に、マグネシウム切粉に付着している切削油を十分に搾りきれずに圧縮成形塊の中に残留する切削油の割合が多くなってしまう。
そして、圧縮加圧力を300MPaより高くすると、圧縮成形室内でマグネシウム切粉が流動して傷つけ合い、その結果マグネシウム切粉が粉々になってしまい固化することが出来なくなってしまう。
Moreover, it is preferable that the pressure for compressing and solidifying the magnesium chips contained in the compression molding chamber at room temperature is set in a range of 120 MPa to 300 MPa (Claim 3).
If the pressure at which the magnesium chips are compressed and solidified at room temperature is lower than 120 MPa, the magnesium chips are not sufficiently compressed and solidified, and at the same time, the cutting oil adhering to the magnesium chips cannot be fully squeezed and the compression molding lump The ratio of the cutting oil remaining in will increase.
When the compression pressure is higher than 300 MPa, the magnesium chips flow and damage each other in the compression molding chamber. As a result, the magnesium chips are shattered and cannot be solidified.
本発明に係るマグネシウム切粉の圧縮成形塊の成形方法によれば、マグネシウム切粉を圧縮固化して成形塊を成形する際に加熱する必要が全くなく、常温でもって圧縮固化して扁平な円柱形状等をした塊に圧縮成形することが可能となる。
従って、切削油が付着したマグネシウム切粉をそのまま圧縮固化しても、圧縮固化中に切削油による油煙が発生したり、切削油及びマグネシウム切粉が燃え出すような危険性が全くなくなる。
According to the method for forming a compression-molded mass of magnesium chips according to the present invention, there is no need to heat at the time of compression-solidifying the magnesium chips and forming the molded ingot, and a flat cylinder that is compressed and solidified at room temperature. It becomes possible to compression-mold into a lump having a shape or the like.
Therefore, even if the magnesium chips to which the cutting oil adheres are compressed and solidified as they are, there is no risk of generating smoke from the cutting oil during the compression solidification or burning out of the cutting oil and magnesium chips.
しかも、マグネシウム切粉を圧縮固化して成形塊を成形するのに格別複雑で高価な装置は必要とせず、ありふれた加圧シリンダと加圧ピストン及び底面台を組み合わせてなる圧縮成形装置を使用することが出来る。 Moreover, it does not require a particularly complicated and expensive device to compress and solidify magnesium chips to form a molded lump, and uses a compression molding device that combines a common pressure cylinder, pressure piston, and bottom base. I can do it.
また、請求項2に記載のマグネシウム切粉の圧縮成形塊成形方法によれば、圧縮成形室を構成する底面台の上面と加圧シリンダ底端面との間のクリアランスが、0.2mm以下に設定されているので、マグネシウム切粉に付着した切削油は圧縮固化時に搾られて加圧シリンダ底端面と底面台との間に形成されたクリアランスから容易に排出され、且つ圧縮圧力を大きくした場合に、マグネシウム切粉が多少粉々になっても加圧シリンダ等で画成されている圧縮成形室の隙間から外部へ押し出されてしまうようなことがなく、所要の塊に圧縮成形することが可能となる。
Moreover, according to the compression molding lump molding method for magnesium chips according to
更に、請求項3に記載のマグネシウム切粉の圧縮成形塊成形方法によれば、マグネシウム切粉を常温で圧縮固化する際の圧力を、120MPa〜300MPaの範囲に設定してなるので、マグネシウム切粉を最適な嵩密度に圧縮固化することが可能となる。
Furthermore, according to the compression molding lump molding method of the magnesium chip according to
すなわち、マグネシウム切粉を圧縮固化する場合に、嵩密度を高くすると圧縮固化されて成形塊となった切粉同士の隙間が極端に小さくなるために溶解に時間を要するようになり、逆に嵩密度を低くすると、圧縮固化された塊が溶湯中に沈まないうちに燃焼してしまったり、或いはマグネシウム切粉に付着した切削油が搾り取りきれずに圧縮固化した成形塊の中に残留して溶湯中で水蒸気爆発を起こす危険がある。
しかし、マグネシウム切粉を常温で圧縮固化する際の圧力を、120MPa〜300MPaの範囲に設定することにより、嵩密度(g/cm3)を概ね1.3〜1.5の良好な範囲に収めることが可能となる。ちなみに、嵩密度が1.3より小さいと、マグネシウム切粉に付着した切削油が搾り取りきれずに圧縮固化した成形塊の中に残留する割合が多くなり、嵩密度が1.5より大きくなると、圧縮固化されて成形塊となった切粉同士の隙間が極端に小さくなって溶解に時間を要するようになる。
That is, when compressing and solidifying magnesium chips, if the bulk density is increased, the gap between the chips that have been compacted and formed into a compacted mass becomes extremely small, so that it takes time to dissolve. If the density is lowered, the compressed and solidified mass burns before sinking into the molten metal, or the cutting oil adhering to the magnesium chips remains in the compacted and solidified mass without being squeezed out. Risk of steam explosion in molten metal.
However, the bulk density (g / cm 3 ) is generally within a good range of 1.3 to 1.5 by setting the pressure when compressing and solidifying magnesium chips at room temperature to a range of 120 MPa to 300 MPa. It becomes possible. By the way, if the bulk density is less than 1.3, the ratio of the cutting oil adhering to the magnesium chips remaining in the compacted ingot that is compressed and solidified without being squeezed out increases, and the bulk density is greater than 1.5. The gap between the chips that have been compressed and solidified into a formed lump becomes extremely small, and it takes time to dissolve.
以下、本発明の好適実施例を、模式的に現した図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明は図示した実施例のものに限定されるものではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings schematically shown, but the present invention is not limited to the illustrated embodiments.
図中の符号1は加圧シリンダを、符号2は加圧ピストンを、符号3は底面台を、そして符号Mはマグネシウム切粉を、符号M’はその圧縮成形塊を、それぞれ示す。
In the figure,
加圧シリンダ1は両端が開放された円筒形状に形成され、その内部に加圧ピストン2が軸方向に沿って摺動自在に設置され、加圧ピストン2の反ロッド側面21並びに加圧シリンダ1の底端面11と対応する位置に底面台3が配置され、これら加圧シリンダ1の内周面12と加圧ピストン2の反ロッド側面21及び底面台3の上面31とで1つの圧縮成形室4が画成される。
The pressurizing
かくして、図1に詳しく示すとおり、加圧シリンダ1と加圧ピストン2及び底面台3とで画成された圧縮成形室4内に所要量のマグネシウム切粉Mを収容せしめ(第1工程)、常温の状態で加圧ピストン2を底面台3方へ移動させて圧縮成形室4内のマグネシウム切粉Mに所要の圧力を加えて圧縮固化することにより、圧縮成形室4内に収容されたマグネシウム切粉が扁平な円柱形状等をした塊M’に圧縮成形される(第2工程)。
Thus, as shown in detail in FIG. 1, a required amount of magnesium chips M is accommodated in the
次に、圧縮成形室4内で扁平な円柱形状等に圧縮固化された成形塊M’は、底面台3を加圧シリンダ1の底端面11から横方向(図面上では左右方向)に移動させて加圧シリンダ1の底端を開放する(第3工程)と共に、加圧ピストン2で押し出すことにより圧縮成形室4の外に排出される(第4工程)。
そして、圧縮成形室4の外に排出された成形塊M’は、底面台3の側面等を使って所定の場所(例えば移送用缶等)に押し出され、同時に、底面台3は初期位置に復帰して第1工程と同じ待機状態となる(第5工程)。
Next, the molded mass M ′ compressed and solidified into a flat cylindrical shape or the like in the
Then, the molded mass M ′ discharged out of the
この際、圧縮成形室4を構成する底面台3の上面31と加圧シリンダ1の底端面11との間には、圧縮成形室4内で圧縮されているマグネシウム切粉は漏出しないがマグネシウム切粉に付着した切削油を排出し得る程度のクリアランスLを設ける。
At this time, magnesium chips compressed in the
このクリアランスLとしては、0.2mm以下とすることが好ましい。クリアランスLを0.2mmより大きくすると、マグネシウム切粉を圧縮固化する際の加圧力を高くした場合にマグネシウム切粉が粉々になったとき、粉々になったマグネシウム切粉がこのクリアランスLから切削油と一緒に外部に漏出してしまう恐れが生じるからである。 The clearance L is preferably 0.2 mm or less. When the clearance L is larger than 0.2 mm, when the pressurizing force when compressing and solidifying the magnesium chips is increased, the magnesium chips that have been shattered are separated from the clearance L by the cutting oil. This is because there is a risk of leakage to the outside.
しかし、このクリアランスLがないと、圧縮成形室4内から切削油を排出できなくなるだけでなく、第3工程〜第5工程において底面台3を横方向(図面上では左右方向)に移動せる際に、底面台3の上面31と加圧シリンダ1の底端面11との間でカジリが発生しやすくなる。
However, without this clearance L, not only the cutting oil cannot be discharged from the
なお、加圧シリンダ1の底端面11を底面台3の上面31に突き合わせる形態としては、図1に示すごとく底面台3の上面31全体を平坦にして突き合わせても良いし、図2に示すごとく加圧シリンダ1の底端面11と対応する部分に上面31より低い段部32を設けて、その段部32に突き合わせるようにしても良い。
The
また、圧縮成形室4内に収容されたマグネシウム切粉を常温で圧縮固化する際の加圧力としては、120MPa〜300MPaの範囲とすることが好ましい。
何故ならば、マグネシウム切粉を常温で圧縮固化する際の圧力が120MPaより低いと、マグネシウム切粉が十分に圧縮固化されないだけでなく、マグネシウム切粉に付着している切削油を十分に搾りきれずに、圧縮成形塊M’の内部に残留する切削油の割合が多くなってしまうからである。しかし、圧縮加圧力を300MPaより高くすると、圧縮成形室4内でマグネシウム切粉が流動するため互いに傷つけ合い、その結果マグネシウム切粉が粉々になってしまい固化することが出来なくなってしまうからである。
Moreover, it is preferable to set it as the range of 120 MPa-300 MPa as a pressurizing force at the time of compressing and solidifying the magnesium chip accommodated in the
This is because if the pressure when compressing and solidifying the magnesium chips at room temperature is lower than 120 MPa, the magnesium chips are not sufficiently compressed and solidified, and the cutting oil adhering to the magnesium chips can be fully squeezed. This is because the ratio of the cutting oil remaining inside the compression-molded mass M ′ increases. However, if the compression pressure is higher than 300 MPa, the magnesium chips flow in the
ちなみに、120MPa〜300MPaの範囲の加圧力で圧縮固化された成形塊M’の嵩密度(g/cm3)は、概ね1.3〜1.5の範囲になる。圧縮成形塊M’の嵩密度が1.3〜1.5の範囲にあれば、図3のグラフに示すとおり、圧縮成形塊M’の内部に残留する切削油が、当該圧縮成形塊を溶湯中に投入した際に水蒸気爆発する確率が0%になる程度にまで絞られ、且つ、圧縮成形塊となった切粉同士の隙間が極端に小さくならずに比較的短時間に効率よく再溶解することが可能となる。 Incidentally, the bulk density (g / cm 3 ) of the molded ingot M ′ that has been compressed and solidified with a pressure in the range of 120 MPa to 300 MPa is generally in the range of 1.3 to 1.5. If the bulk density of the compression-molded mass M ′ is in the range of 1.3 to 1.5, as shown in the graph of FIG. 3, the cutting oil remaining inside the compression-molded mass M ′ melts the compression-molded mass. When it is put in, the probability of steam explosion is reduced to 0%, and the gap between chips that have become compression-molded lumps is not extremely reduced, but it is efficiently re-dissolved in a relatively short time. It becomes possible to do.
1:加圧シリンダ 2:加圧ピストン
3:底面台 4:圧縮成形室
M:マグネシウム切粉 M’:圧縮成形塊
L:クリアランス
11:加圧シリンダの底端面 12:内周面
21:加圧ピストンの反ロッド側面
31:底面台の上面 32:段部
1: Pressurizing cylinder 2: Pressurizing piston 3: Bottom base 4: Compression molding chamber M: Magnesium chips M ′: Compression molding l: Clearance 11: Bottom end surface of the pressing cylinder 12: Inner peripheral surface 21: Pressurizing Anti-rod side surface of piston 31: Upper surface of bottom base 32: Stepped portion
Claims (3)
前記圧縮成形室を構成する底面台の上面と前記加圧シリンダ底端面との間に、前記圧縮成形室内で圧縮されているマグネシウム切粉は漏出しないがマグネシウム切粉に付着した切削油を排出し得る程度のクリアランスを設け、常温で加圧圧縮することにより固化させることを特徴とするマグネシウム切粉の圧縮成形塊成形方法。 A compression molding lump molding method of magnesium chips formed by storing magnesium chips in a compression molding chamber defined by a pressure cylinder, a pressure piston and a bottom base and compressing and solidifying.
Magnesium chips compressed in the compression molding chamber are not leaked between the upper surface of the bottom base constituting the compression molding chamber and the bottom end surface of the pressure cylinder, but the cutting oil adhering to the magnesium chips is discharged. A magnesium chip compression molding lump molding method, characterized by providing a clearance to an extent to be obtained and solidifying by pressure compression at room temperature.
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