JP3162802B2 - 射出成形用複合スリーブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半融ないしは溶融状
態に加熱した金属又は複合材の素材（以下これらを単に
素材という）をダイカスト成形、形鍛造におけるモール
ドを用いての鋳造などに用いる射出成形用スリーブであ
って、破損しにくい複合スリーブを提供しようとするも
のである。

【０００２】

【従来の技術】スリーブ中で素材を半融ないしは溶融状
態に誘導加熱して射出成形する技術の歴史は浅く、上記
射出成形に使用されるスリーブの材質は誘導加熱を行う
ので電気抵抗率の大きいセラミックスなどが用いられ、
その構造は従来のダイカストマシンに使用されている図
１に示すようなスリーブが用いられていた。図１は、従
来のダイカストマシンに使用されていたスリーブの説明
図で、１はスリーブ、３は素材装入口、４はモールドの
入口ゲートに向う開口部であり、Ａはつば部を示し、モ
ールドへ装着する際にはつば部Ａを固定壁８、固定型
９、ブッシュ10及び金型スリーブ11によってスリーブ１
を動かないように固定する。

【０００３】しかしながら、射出成形を繰返し行う際、
射出時には素材及びこれを押圧するプランジャチップ12
は30mm／ｓ〜5000mm／ｓの高速で移動するため、スリー
ブ１の内面と素材及びプランジャチップ12との間の摩擦
力によりつば部Ａ近傍に応力が発生する。また、プラン
ジャチップ12は射出完了後もとの位置に戻るのでこの時
にも上記と逆方向の応力が発生する。しかるにセラミッ
クスはせん断応力や曲げ応力には極めて弱いので、上記
応力によりつば部Ａ近傍で破損するという問題があっ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】発明会社は先に、素材
を誘導加熱して保持する耐火物円筒と、モールドへ装着
す際の取付金具を緊密にはめ合せた半融ないしは溶融金
具のダイカスト成形金属−耐火物複合スリーブを特願平
４−122090号明細書に提案している。

【０００５】この提案による金属−耐火物複合スリーブ
の説明図の１例を図２に示す。図において、金属−耐火
物複合スリーブは、素材装入口３を有する耐火物円筒２
と、リング５及び外筒６とで構成するモールドへの開口
部４とつば部Ａを有する取付け金具とをはめ合せてな
り、取付け金具を固定盤８、固定型９、ブッシュ10及び
金型スリーブ11により固定することでモールドへ装着さ
れる。なお、12はプランジャチップ、13は誘導加熱コイ
ル及び14は素材であり、さらにＢは耐火物円筒２と取付
け金具の外筒６の重複部すなわちはめ合せ部と外筒６の
ない耐火物円筒２のフリー部との境界（以下単にはめ合
せ境界という）を示す。

【０００６】このように、上記提案は素材を誘導加熱し
て保持する部分すなわち電気抵抗率が大きくかつ耐熱性
が要求される部分と、モールドへ装着固定する部分で機
械的強度が要求される取付け部分とにわけ、それぞれに
適する材料を用いることにより、破損しにくい複合スリ
ーブとするものである。

【０００７】しかしながら、上記において金属外筒と耐
火物円筒を緊密にはめ合せる場合には一般に焼きばめが
行なわれるが、この場合には以下に述べる問題がある。
前記したように、素材の圧送及びプランジャチップの前
進・後退時に、これらと耐火物円筒内面間に摩擦力が生
じる。したがって、これに打ち勝つだけの焼きばめ代が
必要である。

【０００８】しかし、焼きばめ構成は機能上内層が耐火
物円筒、外層が金属の外筒（取付金具の耐火物円筒受
口）となり、外層の金属の方が熱膨張係数が大きいた
め、繰返し使用して複合スリーブの温度が上昇すると外
層の金属の方が熱膨張が大きくなる。したがって使用中
に外層の金属と内層の耐火物円筒との止め代が減少し、
焼きばめ施行時において焼きばめ代が少ないと止め代が
なくなったりする。そこで、使用中の上記熱膨張を考慮
して必要かつ十分な焼きばめ代をとると、焼きばめ部に
おける耐火物円筒に負荷される圧縮応力が大きくなり、
耐火物円筒のはめ合せ境界（前掲図２に示した耐火物円
筒２のＢ部）に過大なせん断応力が発生する。このため
焼きばめ施行時に耐火物が破損したり、たとえ施行時に
破損しなくとも、使用開始初期に素材を加熱することに
より耐火物円筒の温度が上昇すると、この温度上昇によ
る耐火物円筒のみの膨張によりせん断応力が耐火物円筒
の上記はめ合せ境界に付加されて破損したりする。

【０００９】以上より、この発明は上記した問題点を有
利に解決し、熱的又は機械的なしめ代を十分にとっても
破損することのない金属と耐火物すなわちセラミックス
との複合スリーブを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、セラミック
ス円筒と、このセラミックス円筒をモールドに装着固定
する取付け金具とを緊密にはめ合せて成る複合スリーブ
において、セラミックス円筒のはめ合せ境界に発生する
せん断応力を緩和する構造とするものである。すなわ
ち、この発明の要旨は、固体又は固液共存状態の金属又
は複合材の塊状素材を受入れる装入口をそなえ、該素材
を誘導加熱してモールド内へ射出成形する素材加熱部が
セラミックス円筒よりなり、このセラミックス円筒をモ
ールドへ装着固定する部分が上記セラミックス円筒を熱
的又は機械的なしめ代を付して緊密にはめ合せる受口を
有する取付け金具より成るものとした射出成形用複合ス
リーブにおいて、取付け金具の受口がその先端に向けて
肉厚が薄くなる先細りテーパーを有していることから成
る射出成形用複合スリーブである。

【００１１】

【作用】この発明は、素材を誘導加熱して保持する部分
にセラミックス円筒を、また、セラミックス円筒をモー
ルドへ装着固定する取付け部分に機械的強度に優れる金
属すなわち取付け金具を用い、取付け金具にはセラミッ
クス円筒をはめ合せる受口をもうけ上記両者を熱的又は
機械的なしめ代を付して緊密にはめ合せて成る複合スリ
ーブであって、取付け金具の受口とセラミックス円筒の
はめ合せ部において、取付け金具の受口の外径を、その
先端に向けて先細りテーパーをもうけるすなわち外筒の
肉厚をその先端に向けて薄くするものである。

【００１２】かくすることにより、取付け金具の受口の
剛性がその先端に行くに従って小さくなり、焼きばめや
機械的なはめ合せ時及び使用開始初期などにセラミック
ス円筒のはめ合せ境界に発生するせん断応力を緩和する
ことができる。

【００１３】したがって、取付け金具の受口とセラミッ
クス円筒とのはめ合せにあたっては、十分な焼きばめ代
又は機械的なしめ代をとることができ、緊密なはめ合せ
ができるとともに、モールドへ装着する取付け部の破損
の防止はもちろんのこと、はめ合せ境界に発生するせん
断応力によるセラミックス円筒の破損も防止できること
になる。

【００１４】

【実施例】この発明の実施例を図面にもとづいて説明す
る。図３はこの発明に適合する熱的しめ代によりはめ合
せた複合スリーブの説明図を示し、図４は図３Ｃ部（テ
ーパー部）の具体例を示す説明図である。

【００１５】図３において、複合スリーブは素材装入口
３を有すセラミックス円筒２と、開口部４及びつば部Ａ
を有する取付け金具７（鉄合金）とを焼きばめによりは
め合せて成り、取付け金具７のセラミックス円筒２をは
め合せる受口には、その先端に向けて肉厚が薄くなる先
細りテーパーをもうける。このようにすることにより前
記したように受口のテーパー部の剛性が先端に行くに従
って小さくなり最先端部で最小となることから、セラミ
ックス円筒２のはめ合せ境界Ｂに発生するせん断応力を
緩和させることができる。

【００１６】また、この複合スリーブは、取付け金具７
を固定盤８、固定型９、ブッシュ10及び金型スリーブ11
などで固定することでモールドに装着される。なお、12
はプランジャチップ、13は誘導加熱コイル及び14は素材
である。

【００１７】上記において、セラミックス円筒２と取付
け金具７の受口との焼きばめ代は、これら両者の内径及
び外径、使用時の温度、弾性係数、ポアソン比ならびに
線膨張係数などから求められ、これらによりセラミック
ス円筒２の焼きばめ部の焼きばめ代による圧縮応力が求
まる。そして、その圧縮応力によって生じるはめ合せ境
界のせん断応力によって、セラミックス円筒２が破損し
ないように取付け金具７の受口最先端の外径を決定す
る。

【００１８】図４は、セラミックス円筒２に、内径：62
mmφ、外径：78mmφのSi₃N₄ セラミックスを用い、取付
け金具７には、その受口の外径：90mmφの合金工具鋼Ｊ
ＩＳＳＫＤ61用い、使用温度：650 ℃、焼きばめ代：0.
12mm及びはめ合せ境界最大せん断応力：15 kgf／mm² と
した場合について取付け金具７の受口最先端の外径：82
mmφを求めた例を示したものである。

【００１９】上記において、焼きばめ時にはセラミック
ス円筒２が破損することはなく、また、この焼きばめし
た複合スリーブを用いてＡｌ−４wt％Ｓｉを素材とし
て、射出条件固相率：０〜0.7 、射出速度：1.0 〜5.0
ｍ／ｓの射出成形を試みたが、使用初期におけるセラミ
ックス円筒２の破損はなく、かつ、操業中にセラミック
ス円筒２と取付け金具７とのはめ合せ部の滑りは全く見
られなかった。

【００２０】つぎに、他の例として、図５に、この発明
に適合する機械的しめ代によりはめ合せた複合スリーブ
の説明図を示す。図において、複合スリーブは、素材装
入口３を有するセラミックス円筒２と、開口部４及びつ
ば部Ａを有する口金５′と外筒６とで構成される取付け
金具から成る。

【００２１】そして、セラミックス円筒２と外筒６と
は、セラミックス円筒２の外径と外筒６の内径とが外筒
６の先端に向けて先細りテーパーを介してはめ合せる構
造とし、外筒６と口金５′とをねじ結合によるしめ付け
によりしめ代を調整し外筒６と口金５′とで構成する取
付け金具とセラミックス円筒２を緊密にはめ合せる。さ
らに、上記外筒６は、その先端に向けて肉厚が薄くなる
先細りテーパーを有している。また、この複合スリーブ
は、外筒６と口金５′とで構成する取付け金具を固定盤
８、固定型９、ブッシュ10、及び金型スリーブ11などで
固定することでモールドに装着される。

【００２２】このように、機械的しめ代を付した複合ス
リーブも、セラミックス円筒２のはめ合せ部境界Ｂに生
じるせん断応力が緩和され、このせん断応力によるセラ
ミックス円筒２の破損を防止でき、また、モールドへ装
着する取付部の破損のないものとなる。

【００２３】

【発明の効果】この発明は、セラミックス円筒とこのセ
ラミックス円筒をモールドへ装着する取付け金具とを緊
密にはめ合せて成る複合スリーブの、セラミックス円筒
のはめ合せ境界に発生するせん断応力を緩和することに
より、はめ合せ時、使用開始時に発生するせん断応力に
よる耐火物円筒の破損を防止するものであり、半融ない
しは溶融金属の射出成形用複合スリーブとして有利に用
いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のダイカストマシンに使用されていたスリ
ーブの説明図である。

【図２】発明会社が先に提案した金属−耐火物複合スリ
ーブの説明図である。

【図３】この発明に適合する熱的しめ代によりはめ合せ
た複合スリーブの説明図である。

【図４】図３Ｃ部（テーパー部）の具体例を示す説明図
である。

【図５】この発明に適合する機械的しめ代によりはめ合
せた複合スリーブの説明図である。

【符号の説明】

１ スリーブ ２ セラミックス円筒 ３ 素材装入口 ４ 開口部 ５ リング ５′ 口金 ６ 外筒 ７ 取付け金具 ８ 固定盤 ９ 固定型 10 ブッシュ 11 金型スリーブ 12 プランジャチップ 13 誘導加熱コイル 14 素材 Ａ つば部 Ｂ はめ合せ境界 Ｃ テーパー部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安堂 優一 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 株式 会社レオテック内 (56)参考文献 特開 平３−142053（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−104459（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−131255（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−137654（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 17/20 B22D 17/30

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固体又は固液共存状態の金属又は複合材
   の塊状素材を受入れる装入口をそなえ、該素材を誘導加
   熱してモールド内へ射出成形する素材加熱部がセラミッ
   クス円筒よりなり、このセラミックス円筒をモールドへ
   装着固定する部分が上記セラミックス円筒を熱的又は機
   械的なしめ代を付して緊密にはめ合せる受口を有する取
   付け金具より成るものとした射出成形用複合スリーブに
   おいて、 取付け金具の受口がその先端に向けて肉厚が薄くなる先
   細りテーパーを有していることから成る射出成形用複合
   スリーブ。